量子通信 玄而不虛

英國《自然》雜誌日前評選出年度十大科學人物，中國量子衛星項目首席科學家潘建偉入選。國際頂級學術期刊為中國科學家和科研項目點贊，但是國內網路上卻流傳著一些針對量子通信的流言甚至謠言，有的甚至稱這是「玄學」、「騙局」。

量子通信是「騙局」嗎？經過百年發展，看似艱澀難懂的量子力學理論基礎已十分深厚，與相對論一樣使物理學大廈的基座更加堅實。量子通信是全球科學界讓這些理論走向實際應用的一個典範，而中國的量子衛星項目是其中的傑出代表。

　　理論堅實

起源於上世紀初的量子力學用概率描述物理現象，看起來的確有些「玄」：微觀尺度上的粒子「可能」在這裡又在那裡，「可能」同時向兩個方向運動；粒子之間還可以互相糾纏——通過某種方式即時地遠程感知、影響對方。

經過愛因斯坦、玻爾、海森堡、薛定諤等科學巨擘不斷完善，量子力學理論初步成形並持續發展。這套看似「不合常理」的理論獲得越來越多的實驗支持，催生了許多重大發明——原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛星定位系統等。歐盟2016年宣布將量子技術作為新的旗艦科研項目時，將上述成果稱為「第一次量子革命」。

而量子信息技術是量子力學的最新發展，代表了正在興起的「第二次量子革命」，其中最具代表性的就是量子通信和量子計算。

量子通信主要解決通信安全性問題。傳統信息加密技術依賴數學演算法的複雜性，但隨著計算能力的飛速提升，再複雜的加密演算法也有可能被破解。基於「量子密鑰」的量子通信，則從客觀物理規律這一根本出發，做到「絕對安全」。

比如，量子本身即是最小單元，用一個光量子傳遞信息時，竊聽者無法分割出「半個量子」來獲取信息；量子力學的「測不準原理」則約束了竊聽行為本身，只要有人試圖測量量子，量子的狀態就自動發生改變，「舉報」竊聽行為；此外，量子的不可克隆性決定了竊聽者無法精準複製量子信息。

因此，用量子做成「密鑰」來傳遞信息，竊聽必然會被發現，且加密內容不可破譯。

量子通信早已是學界研究熱點。1997年，一篇關於「實驗量子隱形傳態」的論文在英國《自然》雜誌發表，經層層評審后還入選「百年物理學21篇經典論文」，潘建偉院士就是作者之一。他此次獲評《自然》雜誌年度十大科學人物，也彰顯量子通信受到國際科學界高度關注。

　實踐驗證

從美國到歐洲、從頂尖科研機構到科技企業巨頭，圍繞量子技術的攻關已全面展開，量子革命引發的新一輪科技競賽如火如荼。而量子通信也從理論構想逐步走向現實應用，中國在這方面取得的突破舉世矚目。

今年6月，利用「墨子號」量子科學實驗衛星，中國科研團隊在國際上率先成功實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發。這一成果被美國《科學》雜誌以封面論文形式發表，獲稱「兼具潛在實際應用和基礎科學研究重要性的重大技術突破」。

9月底，世界首條量子保密通信幹線——「京滬幹線」正式開通，結合「墨子號」衛星，中國科學院院長白春禮與奧地利科學院院長、量子通信的國際權威科學家安東·蔡林格實現了世界首次洲際量子保密通信。

蔡林格此前接受新華社記者採訪時說，中國在量子通信領域的成就令人矚目。「愛因斯坦一定會對此感到驚訝，」他笑著說，「因為這些量子力學理論，比如量子糾纏，現在已經真的進入實際應用，這超出了愛因斯坦的預期」。

「京滬幹線」是一條連接北京、上海，貫穿濟南和合肥的量子通信骨幹網路，全長2000餘公里，可滿足上萬名用戶的密鑰分發業務需求。通過這條線路，交通銀行、工商銀行、阿里巴巴集團也實現了京滬異地數據的量子加密傳輸等應用。

蔡林格預計，未來20年內，量子通信技術有望在世界範圍內廣泛應用，將來甚至可能出現「量子互聯網」，而量子計算機、量子互聯網、量子衛星將被一起應用，為未來新科技打下基礎。