潘建偉帶領中國團隊在量子通信領域取得了突破性的進展。同時也飽受爭議,原因就在于出在量子通信這個名字上!首先量子通信絕對不是騙局,它只是利用量子理論進行傳統(tǒng)信息的加密而已。早在上個世紀就有國外研究團隊在做了!
量子通信首先很容易讓你誤以為是利用量子糾纏進行信息傳遞。其實不然,量子通信全稱是量子加密通信,是利用量子力學的某些理論對傳統(tǒng)信息進行一種絕對加密的!包括測量塌縮,量子不可克隆性!
我國已經(jīng)掌握了核心的量子密鑰分發(fā)技術(shù),也在不同的場所進行了大量的驗證實驗,包括墨子號衛(wèi)星空對地進行的量子密鑰分發(fā)!
我們先了解一下具體的原理,就能知道量子加密通信能否在核潛艇上進行!
所謂量子糾纏分發(fā)顧名思義它就是驗證兩個糾纏量子之間是否滿足貝爾不等式來檢驗量子糾纏的存在。所以這是驗證遠距離量子力學正確性和實現(xiàn)廣域量子網(wǎng)絡必不可少的手段。
其實這個實驗最早就是貝爾為了驗證量子糾纏現(xiàn)象是否存在的一個實驗:簡而言之就是讓一臺機器不斷向兩個方向發(fā)射一對對糾纏光子,然后隨機沿著不同的角度,分別對糾纏光子的偏振方向進行測量。但由于一個地點的測量信息即使以光速飛行,也來不及在實驗結(jié)束之前影響到另一個地點的測量,那么實驗結(jié)果就會滿足一個不等式,叫做貝爾不等式。
但是在以往的類似實驗中,探測裝置的距離都不夠遠,那么如果距離再遠一些,量子糾纏是否仍然存在,貝爾不等式的結(jié)果會不會改變?會不會受到引力等其它因素的影響?
大量實驗證明在陸地上光子就會受到大氣的干擾,傳輸距離不可能太長。但是在太空中就不是如此了,所以2017年6月,中國科學技術(shù)大學潘建偉教授等一大批學者利用量子科學實驗衛(wèi)星,在相距1200千米的兩個地面站之間,成功完成了貝爾不等式的測量。
所以這個實驗也為將來發(fā)展一種基于量子糾纏的量子保密通信打下了基礎。
量子密鑰分發(fā)
而量子密鑰分發(fā)顧名思義就是關(guān)于用戶之間共享密鑰的分發(fā)!其最早1984年就提出來第一個量子密鑰分發(fā)協(xié)議,雖然量子密鑰分發(fā)在理論上是絕對安全的,但是因為現(xiàn)實條件問題還存在許多隱患。
在這個問題上中國科大潘建偉教授的研究絕對是世界領先水平,他在2013年,在國際上首次實現(xiàn)測量設備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)徹底解決了所有針對探測系統(tǒng)的黑客攻擊。2014年,將測量設備無關(guān)的量子密鑰分發(fā)安全通信距離拓展至200公里。2016年,又在國際上首次實現(xiàn)了基于不信任中繼的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡。
同年,又在國際上首次實現(xiàn)超過400公里抵御量子黑客攻擊的測量設備無關(guān)量子密鑰分發(fā)。該成果極大地推動了兼顧安全和實用的遠距離光纖量子通信的發(fā)展。
說到這里,你或許就明白了,量子通信的本質(zhì)依舊是傳統(tǒng)的電磁信號,不過這個電磁信號有了量子技術(shù)的加持而得到了絕對安全的保護。核潛艇是一個國家的二次核打擊能力的象征,軍方與核潛艇的通訊屬于國家最高機密,如果墨子號衛(wèi)星可以和核潛艇建立其量子通信,那么這其中的信息安全就不用再擔心了!
理論上,核潛艇只要搭建起一套可以接收到量子密鑰的通信系統(tǒng),就可以進行量子通信了。如果在水中的接收信號弱,可以讓核潛艇浮到水面進行通信!目前這一工作還在保密進行中!就在去年,上海交大的一個研究小組已經(jīng)成功進行了世界首例水下量子通信的實驗。這一成果將很快用到核潛艇上。于此同時,美國《國家利益》網(wǎng)站也對此次水下量子通信進行了夸大式渲染報道!如果在未來幾年,量子通信系統(tǒng)成功裝備到核潛艇上,中國的核潛艇通信安全將遙遙領先于他國!