量子通信有多牛X！

燚先生

今年7月，我国将发射世界首颗量子科学实验卫星，并在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。

今年9月，量子通信的核心环节：密钥（加密、解密的钥匙）传输实验，将搭乘天宫二号空间实验室，上天展开实验。

这意味着，世界上第一封绝对不会被截、被破、被复制、只能是天知地知、你知我知的密信，将要诞生。

为什么要发量子卫星？ 开展保密通信实验

在卫星界，一般大卫星都至少上吨，量子通信卫星在块头上，算是秀气的小卫星，只有640公斤。它有点像人类中一些出类拔萃的小个子奇才，在实现天、地光学设备对准之后，这颗量子卫星将执行的一个主要任务：天地之间的量子保密通信。

传统的通信加密和传输安全，都是依赖于复杂的算法。说白了，是欺负计算机来不及算出所有的可能。

比如，为了对一个400位的阿拉伯数字进行因子分解，目前最快的超级计算机将耗时上百亿年；所以，现在的数字密码体系是安全的。

可是，目前全世界都盯着量子计算机的研发。一旦出现具有相同时钟脉冲速度的量子计算机，只需大约1分钟便可计算完毕。

即便是再高级的保密通信，只要是通过当前的电话线、无线电、光纤等手段，都会面临被破译和窃听的可能。在计算能力凶猛的量子计算机面前，传统传输的密件，就像在裸奔一样。

所以科学家要尝试量子通信，由量子来押镖这趟信息传输的征程。因为通俗地说，它传输的是光粒子，而不是数字。

量子卫星为啥能保证密码：不被破解、复制

今年9月将发射升空的天宫二号空间实验室，会携带中国科技大学潘建伟院士团队的一个项目载荷（卫星平台所携带的仪器和设备）：天地量子密钥传输实验。

这一系统用于验证量子密钥分发的核心环节，实现量子密钥的天地分发。

第二次世界大战中，波兰人和英国人成功破译了德国著名的“恩格玛”密码，盟军由此得知了德国的许多重大军事行动；美军破译日本的高级密码——“紫密”，从而击毙了日本海军大将山本五十六，一举扭转了美军在太平洋战场的被动局面。
　
这些都是人类历史上，密码攻防战中的典型战例。当然在量子通信传输加入保密界后，格局就不一样了。

天宫二号上将要进行的这场实验，是在密钥的信道上，天地间传输密钥。

在距离地球400公里的轨道上，天宫二号相对于地球的转速，达到7.9公里/秒，天地密钥传输就相当于在这样的速度下，天上的一粒光子“拿着手电”，准确地发射激光找到地球基站上的一粒光子，点对点地进行直线传输。

浙江大学一位科学家在接受专访时表示，光量子的物理特性，决定了这种传输方式的绝对安全。

“单光子不可被分割、测量。”

有一种截镖方式，是直接打劫。但是如果在天上光子打向地面的过程中，被劫了，那么地面上就一定无法再接受到这粒光量子了，这会让接收方及时警惕情报已被盗。

“同时，量子态不可复制。”

还有一种情报截取手段，是暗度陈仓、复制情报。但是处于量子态的粒子，一旦被复制，原来的粒子也就毁了。这保证了信息不可被窃听。

“量子通信方式，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。”

所以这是“一把”你知我知、天知地知的秘密钥匙。

将来还有一张量子通信网

科学实验的目标，是最终打造一张天地一体化的量子通信网。

在卫星成功进行多项实验后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行。量子卫星首席科学家、中国科学技术大学教授潘建伟透露，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程，预计今年下半年交付。

这一工程将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。结合量子卫星和京沪干线，将初步构建我国天地一体化的广域量子通信体系。

据了解，我国还将陆续发射多颗量子卫星，力争在2030年前后率先建成全球化的广域量子保密通信网络。

这张网络，是由一连串环绕全球、相互纠缠的粒子组成的。这样的网络，能让人们安全地共享密钥，并且可以确凿无疑地发现窃听企图。