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量子通信快速發(fā)展——未來通信新方式

2018-06-13 09:06:14

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近年來,網(wǎng)絡安全問題日益突出,傳統(tǒng)保密通信技術面臨巨大挑戰(zhàn)。量子通信因其“無條件的安全性”受到廣泛關注。經(jīng)過近十年的發(fā)展,量子通信技術正從實驗室演示步入產(chǎn)業(yè)應用,并快速發(fā)展。

量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的一種新型的通訊方式。量子通信是一門新型交叉學科,是量子論和信息論相結合的新研究領域。與經(jīng)典通信相比,量子通信具有無條件安全性、較強的抗干擾能力和傳輸能力、傳輸效率極高等強大優(yōu)勢。

量子計算技術是最前沿的技術研發(fā)領域。2013年,中國科學技術大學潘建偉教授主持的量子隱形傳態(tài)研究項目,測出量子糾纏的傳輸速度至少比光速高4個數(shù)量級。近日,科學家已經(jīng)證明量子通信的另一種可能性:同一個光子可以同時作為信息的發(fā)送者和接收者。這一點也是以前未知的,新的發(fā)現(xiàn)將在量子通信領域產(chǎn)生更大的影響。量子通信背后的運作機制雖仍在研究中,但我們已經(jīng)能勾勒出它即將帶來的更高效、更安全的未來。

一、量子通信發(fā)展現(xiàn)狀

(一)量子通信引世界多國競相布局

量子通信在軍事、國防、金融等關鍵領域有著重大的應用價值和前景,不僅可用于軍事、國防等領域的國家級保密通信,還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)或票據(jù)的銀行、證券、保險、政府、電信、工商、地稅、財政等領域和部門。隨著技術成熟,未來市場容量很大。近年來,世界多國量子通信研究與應用的政策支持與項目布局全面展開,競爭態(tài)勢日益明顯。

美國通過“量子信息科學和技術發(fā)展規(guī)劃”等項目,持續(xù)支持量子通信和量子計算等前沿研究和應用,每年的研究經(jīng)費投入達2億美元。

日本成立量子信息和通信研究促進會,計劃十年內(nèi)投資400億日元,支持量子通信和計算等領域的研發(fā)攻關。

歐盟公布“量子宣言”,投資10億歐元,支持量子計算、通信、模擬和傳感四大領域的研究和應用推廣。

英國發(fā)布“國家量子技術計劃”,投資2.7億英鎊支持量子通信、傳感、成像和計算四大研發(fā)中心。

韓國政府宣布投資電信運營商SKT開始分階段建設覆蓋全境的量子通信網(wǎng)絡,并逐步在政府和商業(yè)網(wǎng)絡中采用量子加密技術。

我國在2016年發(fā)布的“十三五”規(guī)劃綱要中提出著力構建量子通信和泛在安全物聯(lián)網(wǎng),并在多項科技與信息產(chǎn)業(yè)規(guī)劃中將量子通信列為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。同年,科技部設立“量子調(diào)控與量子信息”重點專項,部署量子通信和計算等領域的戰(zhàn)略性前沿研究。

(二)我國量子通信技術快速發(fā)展

從全球來看,我國量子通信技術研發(fā)領先世界。2016年8月16日,中國自主研制的世界首顆量子衛(wèi)星“墨子號”的成功發(fā)射,贏得巨大國際聲譽,這標志著我國站在量子通信創(chuàng)新之巔,我國在量子通信領域的研究在國際上已經(jīng)達到全面領先的優(yōu)勢地位。2017年9月29日,世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通,結合“墨子號”衛(wèi)星,我國科學家成功與奧地利實現(xiàn)了世界首次洲際量子保密通信。這標志著我國已構建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡雛形。

隨著近年來試點應用和網(wǎng)絡建設項目的推進,我國量子保密通信產(chǎn)業(yè)形成了集技術研究、系統(tǒng)集成、建設運維和安全應用等相應的產(chǎn)業(yè)鏈。進入2017年以來,我國基于建設的量子通信干線,開展了量子密鑰分發(fā)的具體應用,推動了干線規(guī)模的進一步擴展,開展了一些城域網(wǎng)的建設和應用。市場化運營的量子通信項目和真正針對市場化運作的企業(yè)開始出現(xiàn)。國外一些頂尖企業(yè),也加快了和中國量子通信企業(yè)的合作。在量子通信輸出技術和量子產(chǎn)業(yè)布局上,我國企業(yè)發(fā)展動力強勁,產(chǎn)業(yè)運營也比較好,處于領先地位。此外,我國量子通信A股企業(yè)也在不斷增加,各企業(yè)側(cè)重點有所不同,但整體表明,我國量子產(chǎn)業(yè)配套基礎和相關技術商業(yè)化具備優(yōu)勢。