周飛介紹濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)目前的使用情況
量子通信可保證通話不被竊聽(tīng)
《西游記》中，孫悟空一個(gè)“筋斗云”就能越過(guò)十萬(wàn)八千里。數(shù)百年后，科學(xué)家已經(jīng)讓“筋斗云”變成現(xiàn)實(shí)—— —利用量子通訊，將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點(diǎn)，像“筋斗云”一樣瞬間傳輸。
這項(xiàng)被稱為下一個(gè)科技拐點(diǎn)的量子技術(shù)，是目前已知的最安全的通信技術(shù)。如何保障在傳輸過(guò)程中不被竊聽(tīng)或截取呢?濟(jì)南量子技術(shù)研究院院長(zhǎng)助理周飛博士說(shuō)，在物理學(xué)中常用到量子的概念，是指一個(gè)不可分割的基本個(gè)體，它不同于分子、原子。例如，“光量子”是光的基本單位。“量子是能量的最小不可分割單元，它的核心在于‘最小不可分割’，每一個(gè)不可分割的量子可以看作一個(gè)單量子態(tài)。”
單量子態(tài)有什么特性呢?周飛介紹，其最大的特點(diǎn)是具有測(cè)量不準(zhǔn)和不可克隆的性質(zhì)。量子的不可精確測(cè)量也就意味著無(wú)法精確克隆，“這就保證了只要有人試圖復(fù)制，就會(huì)發(fā)生誤碼，就能被發(fā)現(xiàn)。”周飛介紹，這也使得用量子態(tài)通信在傳輸過(guò)程中具有了絕對(duì)安全性。
除了傳輸過(guò)程的安全性，量子通信的絕對(duì)安全還得提到量子密鑰。據(jù)介紹，一般來(lái)講，信息的加密需要配合一連串?dāng)?shù)字組成的密鑰才能安全。據(jù)了解，量子通信則是通過(guò)將這串重要的數(shù)字密鑰貫穿在一系列特殊的量子信息里面，并在量子通信線路中傳輸再提取。周飛介紹，量子通信最大的特點(diǎn)是，當(dāng)量子信息被竊聽(tīng)后，就會(huì)發(fā)生亂 f碼，留下的痕跡無(wú)法還原。所以利用量子的不可克隆性就保證了量子密鑰的安全。
28家單位用過(guò)量子加密通信
在濟(jì)南，這項(xiàng)高精尖的量子通信技術(shù)已經(jīng)開(kāi)始了應(yīng)用。由濟(jì)南量子技術(shù)研究院組織承建的濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)，總體建設(shè)工程已于2014年初全部竣工驗(yàn)收。這是我國(guó)第一個(gè)以承載實(shí)際應(yīng)用為目標(biāo)的大型量子通信網(wǎng)，也是世界上已知的規(guī)模最大、功能最全的量子通信試驗(yàn)網(wǎng)。
5月31日，在濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)總控中心，量子通信監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可以清晰看到每個(gè)集控站的分布情況，比如高新集控站、共青團(tuán)集控站、緯六路集控站等。目前濟(jì)南已有28家單位通過(guò)網(wǎng)絡(luò)內(nèi)量子通信集控站和終端，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全傳輸。“這28個(gè)單位的用戶節(jié)點(diǎn)數(shù)達(dá)到50個(gè)，也就是說(shuō)有的單位可以有多個(gè)節(jié)點(diǎn)，總的用戶數(shù)量為95個(gè)。”周飛說(shuō)，量子通信的業(yè)務(wù)涵蓋政務(wù)、金融、政法、科研、教育等五大領(lǐng)域，主要為用戶提供基于量子加密的電話、傳真、文件和文本通信業(yè)務(wù)。
“目前這些用戶最普遍的應(yīng)用還是電話通信。”周飛說(shuō)，這些電話機(jī)跟普通的沒(méi)有區(qū)別，通訊光纖也是最常見(jiàn)的，最核心的技術(shù)是增加了一個(gè)“量子通信終端”，這個(gè)就像電腦的主機(jī)，通過(guò)這個(gè)可以實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸。量子通信可以將信息編碼加載到單個(gè)光子的振動(dòng)方向上，任何竊聽(tīng)行為都會(huì)對(duì)其造成擾動(dòng)。
舉個(gè)例子，山東省檢察院、濟(jì)南市檢察院、歷下區(qū)檢察院都是量子通信的用戶，對(duì)一些貪腐案件調(diào)查信息溝通時(shí)，通過(guò)打量子加密電話，就可以保證信息的安全性，不會(huì)存在信息泄露或是竊聽(tīng)。一些政府部門(mén)在政務(wù)信息的溝通中，比如一個(gè)城市的關(guān)鍵規(guī)劃或是機(jī)要信息，通過(guò)量子的電話或傳真，做好信息安全保護(hù)。此外，還有一些銀行系統(tǒng)，在客戶的征信信息、個(gè)人用戶信息的傳輸上也會(huì)通過(guò)量子，確保信息不被竊取。
經(jīng)濟(jì)南連京滬2000公里網(wǎng)絡(luò)保安全
作為我國(guó)目前最大規(guī)模的量子通信網(wǎng)，濟(jì)南的量子通信試驗(yàn)網(wǎng)不僅服務(wù)山東，還將作為連接北京、濟(jì)南、合肥和上海等地的量子保密通信“京滬干線”的重要組成部分，并有望在將來(lái)進(jìn)入手機(jī)、網(wǎng)絡(luò)等民用通信領(lǐng)域。
中國(guó)科學(xué)院院士、濟(jì)南量子技術(shù)研究院學(xué)術(shù)委員會(huì)主任潘建偉說(shuō)，京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)將于2016年下半年建成。建成后將廣泛用于金融、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸。“京滬干線”總長(zhǎng)2000余公里，從北京出發(fā)，經(jīng)過(guò)濟(jì)南、合肥，到達(dá)上海。利用這一廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，京滬兩地的金融、政務(wù)等機(jī)構(gòu)能進(jìn)行保密通信。