量子計算正從"玩具"轉變為"工具
未來量子通信的發展,一方面需要擴大量子通信網絡的有效覆蓋范圍,包括量子通信網絡與經典通信網絡的無縫連接,實現支持千米級的量子中繼,發展可以全天工作的下一代量子衛星網絡等;另一方面需要推動核心器件在工程實踐中的集成與驗證自主研發,制定相關應用標準并進行大規模應用示范。
30多年前,在科學家們對量子疊加、量子糾纏等量子力學基本問題的研究過程中,精細量子控制技術逐漸發展,使人類從被動觀察量子定律,轉向主動、精確地操縱量子態。因此,我們現在所說的“量子技術”誕生了。
量子科學與技術是量子控制與信息技術相結合的一門新興學科。在這一領域,中國取得了一系列重大科學問題和關鍵核心技術突破,在某些方面取得了國際領先地位。如何深化我國量子科技的發展,如何構建自主創新的科技體系,如何實現從基礎研究向實用和工程化轉變的引領性突破?《科技日報》采訪了中國科學院院士、中國科技大學教授潘建偉,請他談談對量子科技發展的思考。
它不會取代現有的通信方式,量子通信將極大地提高信息安全水平
科技日報:“墨子”量子科學實驗衛星發射后,中國科學家取得了一系列研究成果,成功地將量子通信發展到了實用階段。這是否意味著顛覆性的傳播模式即將誕生?
潘建偉:雖然量子通信是一個新興的領域,但并不打算取代現有的通信方式。相反,它將以新的方式大大提高現有信息系統的安全性。
關鍵是現代信息安全體系的核心要素。只要密鑰是安全的,就可以保證加密信息的安全。在傳統的保密通信中,沒有方法可以證明其安全性。
然而,量子保密通信可以在現有的公共信道中通過量子密鑰分發生成實時密鑰,并安全、方便地分發給用戶,這樣在量子密鑰傳輸過程中,如果信息被竊聽,竊聽者就不會留下任何痕跡。量子力學的基本原理絕對保證了這一點。
也就是說,量子保密通信是利用量子密鑰在傳統通信中提高安全性,而不是完全顛覆性的通信方式。
科技日報:目前,通過“墨子”和“京滬干線”試驗,我國已建成第一個天地一體的量子通信網絡原型,我國量子通信也已處于國際領先水平。那么,要繼續保持領先地位,我們需要關注哪些方面?
潘建偉:量子通信的發展目標是構建全球廣域量子通信網絡體系。首先通過光纖實現城域量子通信網,然后通過直放站實現相鄰兩個城市之間的連接,最后通過衛星平臺實現偏遠地區之間的連接。這是廣域量子通信網的發展路徑。
按照這條路線,未來量子通信的發展,一方面需要擴大量子通信網絡的有效覆蓋范圍,包括量子通信網絡與經典通信網絡的無縫連接,實現能夠支持千公里級的量子中繼,發展能夠全天工作的下一代量子衛星網絡;另一方面,需要工程集成和驗證的實踐推動核心器件的自主研發、相關技術的發展應用標準和大規模應用示范。