中國消費(fèi)者報(bào)報(bào)道(記者王峰)新年伊始,，備受業(yè)界關(guān)注的量子通信領(lǐng)域捷報(bào)頻傳：中國電信推出首款量子安全通話產(chǎn)品——“量子密話”；中國聯(lián)通宣布成功完成量子通信+區(qū)塊鏈應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證,；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布中國科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā),，標(biāo)志著我國已構(gòu)建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)雛形，該網(wǎng)絡(luò)已覆蓋我國四省三市32個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括北京,、濟(jì)南,、合肥和上海4個(gè)量子城域網(wǎng)，通過兩個(gè)衛(wèi)星地面站與“墨子號(hào)”相連,，目前已接入金融,、電力、政務(wù)等行業(yè)的150多家用戶,。
量子通信究竟為何物?會(huì)給人們的通信生活帶來哪些變化?《中國消費(fèi)者報(bào)》記者就此進(jìn)行了深入采訪,。
揭開神秘面紗
從“墨子號(hào)”升空到“九章量子計(jì)算機(jī)原型”問世，雖然量子技術(shù)已是熱度不斷的“網(wǎng)紅”,，但對(duì)很多人來說,，它仍然披著神秘面紗。
從電通信到光通信,，再到如今的量子通信,，現(xiàn)代通信技術(shù)在滿足人們的通信需求或?qū)崿F(xiàn)人們新的需求的過程中不斷前行。光通信主要利用光為傳播介質(zhì),，使人類獲取信息的通信方式,。光作為一種電磁波，有著頻率高頻帶寬,，通信容量大,，抗電磁干擾能力強(qiáng)。光通信憑借著自身特點(diǎn),，充分滿足了大量數(shù)據(jù)通信的正確可靠的高速傳輸和處理需求,。而量子通信則是主要利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)，進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式,，基于其量子力學(xué)中的不確定性測(cè)量坍塌和不可克隆等原理提供了無法被竊聽和計(jì)算破解的絕對(duì)安全性保證,，有著廣闊的應(yīng)用前景。
量子物理學(xué)家,、中國科學(xué)院院士潘建偉指出,，量子通信本質(zhì)上是量子密鑰的傳輸，利用量子糾纏可以將量子信息傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn),，而不是傳送信息載體本身,，屬于被嚴(yán)格證明的“無條件安全通信方式”。
中電信量子科技有限公司副總經(jīng)理查子龍解釋說,，量子通信實(shí)際上是利用量子態(tài)作為信息載體來進(jìn)行信息交互的通信技術(shù),，在原理上確保非授權(quán)方不能復(fù)制與竊取量子信道內(nèi)所傳遞的信息，安全性方面遠(yuǎn)高于目前的通信方式,，屬于被嚴(yán)格證明的“無條件安全通信方式”,。量子通信會(huì)將信息進(jìn)行加密傳輸,，在這個(gè)過程中密鑰不是一定的，用戶每次發(fā)起“量子密話”時(shí),，量子密鑰是從量子密鑰分發(fā)網(wǎng)上實(shí)時(shí)取得的,，每一次是隨機(jī)性的，而且密鑰只能用一次,，下次通話會(huì)實(shí)時(shí)生成一個(gè)新密鑰作為會(huì)話密鑰,。也就是說，量子密鑰的分發(fā)是利用了量子通信的方式來完成的,，保障通訊雙方能夠共同擁有密鑰,，使用光量子傳輸，可以避免被截取和破譯,，如果這個(gè)通訊被監(jiān)聽或者截取,，就會(huì)即時(shí)破壞掉這種量子態(tài),，通訊雙方也能第一時(shí)間得知他們的通訊遭到了破壞,，從而切換密鑰或者改變通訊方式。
商用步伐加快
近年來,，我國量子通信技術(shù)無論是在研發(fā)上還是在落地實(shí)踐上都加快了步伐,。
“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于2011年12月立項(xiàng)，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一,。2016年8月16日發(fā)射升空后,，在國際上率先成功實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)的星地雙向量子糾纏分發(fā)、高速星地量子密鑰分發(fā),、地星量子隱形傳態(tài)等實(shí)驗(yàn),。
標(biāo)志著量子通信技術(shù)落地的“京滬干線”項(xiàng)目于2013年7月立項(xiàng)，2017年9月29日開通,，整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)周期42個(gè)月,。建設(shè)期間，“京滬干線”項(xiàng)目組突破了高速量子密鑰分發(fā),、高速高效率單光子探測(cè),、可信中繼傳輸和大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)管控監(jiān)控等系列工程化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)首次洲際量子通信,。
在2017年量子保密通信“京滬干線”與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功對(duì)接的基礎(chǔ)上,，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等,，與中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組,、濟(jì)南量子技術(shù)研究院，以及中國有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司合作,，成功組建世界上首個(gè)集成了700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)鏈路和兩個(gè)衛(wèi)星對(duì)地自由空間高速Q(mào)KD鏈路的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),。
目前,，我國在量子加密通信的核心指標(biāo)密鑰分發(fā)效率上也取得重大突破。2017年,，量子加密通信的光纖密鑰分發(fā)效率為28.4kbps/s,，最高能夠達(dá)到235.4kbps/s，夠1.2萬個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行加密,，現(xiàn)在這一速率已經(jīng)提升了40倍,。未來星地的量子加密通信網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)隨著技術(shù)的提升,、基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)以及量子衛(wèi)星的增加,，不斷地提高性能。當(dāng)擁有了十幾顆,，或者幾十顆的量子通信衛(wèi)星之后,，量子加密通信將能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，再結(jié)合地面站和地面接收與發(fā)射設(shè)備的小型化以及便攜化,，屆時(shí)降低了成本的量子加密通信,，將會(huì)變成一種經(jīng)濟(jì)高效的安全通信網(wǎng)絡(luò)。
任何通信技術(shù)的落地都離不開運(yùn)營商支持,。目前三大運(yùn)營商在量子通信的商用上動(dòng)作頻頻,。記者從中國電信了解到，中國電信近日已開始在安徽省內(nèi)招募“量子密話”友好體驗(yàn)客戶,。中國電信此次推出的“量子密話”服務(wù)是以APP方式操作實(shí)現(xiàn)的,，已經(jīng)適配各種安卓機(jī)型。用戶如需辦理量子安全通話業(yè)務(wù),，需攜帶身份證前往當(dāng)?shù)貭I業(yè)廳,，更換定制的量子安全通話SIM卡，下載天翼量子安全通話APP,，全程只換卡不換號(hào),，也不需更換手機(jī)。
中電信量子科技有限公司董事鄭家升表示,，中國電信已正式啟動(dòng)“量子鑄盾行動(dòng)”,，將率先為10個(gè)城市公共安全提供量子安全云，為100個(gè)城市提供量子安全組網(wǎng)方案,，為1萬個(gè)政企客戶提供量子安全加密解決方案,，為1000萬移動(dòng)終端用戶提供量子安全通話服務(wù)。
近日,，中國聯(lián)通也宣布成功完成量子通信+區(qū)塊鏈應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證,。通過在“京雄量子加密干線”部署區(qū)塊鏈BaaS基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)與聯(lián)盟區(qū)塊鏈應(yīng)用，測(cè)試團(tuán)隊(duì)在量子信息安全保障下驗(yàn)證了區(qū)塊鏈賬本數(shù)據(jù)同步,、共識(shí),、賬本數(shù)據(jù)讀寫等應(yīng)用操作,，驗(yàn)證了量子通信+區(qū)塊鏈結(jié)合的安全性與可行性。
中國移動(dòng)則在近期舉辦的全球合作伙伴大會(huì)媒體溝通會(huì)上,，發(fā)布了超級(jí)SIM卡,，內(nèi)含加密芯片以及NFC功能，線下可充當(dāng)飯卡,、門禁卡,、交通卡、車鑰匙;線上可以進(jìn)行金融安全認(rèn)證,、5G電子簽名,，大額轉(zhuǎn)賬等。
此外,，中國廣電控股的中國有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司則與國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司在?？诰?ldquo;共建海南星地一體環(huán)島量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”完成戰(zhàn)略合作簽約，并同步推出“量子保密視頻會(huì)議機(jī)頂盒融合產(chǎn)品”,。
終端產(chǎn)品亮相
量子通信技術(shù)的發(fā)展引來了眾多通信廠商的目光,，相關(guān)終端產(chǎn)品和方案也競(jìng)相問世。
早在2017年,，國盾量子與中興通訊就合作推出全球首款商用“量子加密手機(jī)”,，該手機(jī)通過安裝量子安全TF卡,，在全網(wǎng)通或WiFi環(huán)境下,，用戶之間可以實(shí)現(xiàn)基于量子安全的密話、密信功能,。
三星于2020年5月推出推出一款量子加密智能手機(jī),，該手機(jī)安裝了量子隨機(jī)數(shù)生成芯片，用以確保對(duì)用戶敏感信息的可信認(rèn)證和加密,、防止黑客攻擊,。
中國電信前不久展示了兩款配備了“量子密鑰”的手機(jī)，通過提前將量子密鑰預(yù)注至安全SIM卡,，用戶使用智能手機(jī)時(shí),，傳出的語音經(jīng)過安全SIM卡數(shù)據(jù)加密，進(jìn)而防止隱私信息被泄露,。值得注意的是,，該量子加密技術(shù)的運(yùn)用并不需要重新專門設(shè)計(jì)一款量子手機(jī)，普通手機(jī)只要插入了已經(jīng)提前被量子加密的SIM卡就可以使用,，也就是說這項(xiàng)技術(shù)在未來的普及率會(huì)很高,。
與此同時(shí)，面向企業(yè),、面向公眾的量子安全應(yīng)用產(chǎn)品和解決方案也正在不斷推出,，例如量子密碼云,、量子數(shù)據(jù)中心、量子數(shù)據(jù)存儲(chǔ),、量子身份認(rèn)證,、量子手機(jī)、量子視頻會(huì)議等,。國科量子與中國廣電聯(lián)合推出的“量子保密視頻會(huì)議機(jī)頂盒融合產(chǎn)品”就是將中國有線的機(jī)頂盒和云視頻會(huì)議系統(tǒng)融合,，把電視機(jī)變成視頻會(huì)議終端，并進(jìn)一步結(jié)合量子保密通信技術(shù),，應(yīng)用量子密鑰對(duì)云視頻會(huì)議的音視頻媒體流進(jìn)行加密,，保障音視頻通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臋C(jī)密性。
未來可期
量子加密通信網(wǎng)絡(luò)雖然在目前看來還暫時(shí)不能替代現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò),，但是作為通信技術(shù)的補(bǔ)充和加密升級(jí),，在服務(wù)安全性需求高的行業(yè)領(lǐng)域，仍然有著很好的應(yīng)用前景,，也許在不久的將來,，我國的量子加密通信網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)通，開行萬里級(jí)別的量子衛(wèi)星無中繼通信服務(wù),。
量子通信市場(chǎng)潛力巨大,，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國量子通信行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資策略分析報(bào)告》預(yù)測(cè)， 2023年我國量子通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到805億元左右,，2019—2023年均復(fù)合增長率約為17.31%,。
量子科技作為事關(guān)國家信息安全的戰(zhàn)略新興領(lǐng)域，已被寫入“十四五”規(guī)劃,。在國家戰(zhàn)略指引下,，量子通信也備受運(yùn)營商的關(guān)注。中國電信總經(jīng)理李正茂表示,，中國電信將完善科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略布局,，聚焦5G、人工智能,、量子通信等新一代通信技術(shù),，為智慧城市、工業(yè)大腦,、雪亮工程提供服務(wù),，全面升級(jí)原有網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)能力，同時(shí)與云計(jì)算,、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合,，提供量子安全云等產(chǎn)品。
從長期來看,，量子通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景十分廣闊,，除了網(wǎng)絡(luò)信息安全,，還可應(yīng)用于量子通信干線、量子城域網(wǎng),、金融,、國防等方面。潘建偉表示,，將擴(kuò)大量子通信網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋范圍,，包括實(shí)現(xiàn)量子通信網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)的無縫銜接、實(shí)現(xiàn)可支持千公里量級(jí)的量子中繼,，希望通過10-15年的努力,，能夠完整地發(fā)展我國天地一體廣域量子的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系。
中電信量子科技有限公司總經(jīng)理彭承志告訴記者,，中國量子通信基礎(chǔ)研究實(shí)力全球領(lǐng)先,，具有產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)。目前,，國家“十四五”規(guī)劃中已經(jīng)將量子科技,、AI智能、芯片技術(shù)等納入重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域,，在國家政策的支持下,，我國量子通信產(chǎn)業(yè)化將加速向前推進(jìn)，相信在不久的將來,，量子安全專線,、量子城域網(wǎng)等民用化設(shè)施將逐步落地。
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