“墨子號(hào)”量子密鑰分發(fā)示意圖(中科院供圖)

　　中國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星到地面的高速量子密鑰分發(fā)，為建立最安全保密的全球量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定可靠基礎(chǔ)。

　　“墨子號(hào)”的這一成果發(fā)表在10日出版的國(guó)際權(quán)威學(xué)術(shù)刊物《自然》雜志上。《自然》雜志的審稿人稱(chēng)贊星地量子密鑰分發(fā)成果是“令人欽佩的成就”和“本領(lǐng)域的一個(gè)里程碑”。

　　量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉說(shuō)，“墨子號(hào)”量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)采用衛(wèi)星發(fā)射量子信號(hào)，河北興隆與新疆南山地面站分別接收的方式，在北京和烏魯木齊之間建立了量子密鑰。

　　“墨子號(hào)”開(kāi)展量子密鑰分發(fā)，2017年5月攝于烏魯木齊南山，多張照片合成了衛(wèi)星過(guò)境全貌。(中科院供圖)

　　據(jù)介紹，“墨子號(hào)”過(guò)境時(shí)與地面光學(xué)站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里。在1200公里通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個(gè)數(shù)量級(jí)(萬(wàn)億億倍)。衛(wèi)星上量子誘騙態(tài)光源平均每秒發(fā)送4000萬(wàn)個(gè)信號(hào)光子，一次過(guò)軌對(duì)接實(shí)驗(yàn)約10分鐘可生成300kbit的安全密鑰，平均成碼率可達(dá)每秒1.1kbit。

　　“墨子號(hào)”開(kāi)展量子密鑰分發(fā)，2017年5月攝于河北興隆。(中科院供圖)

　　“這樣的密鑰發(fā)送效率可以滿(mǎn)足絕對(duì)安全的打電話(huà)或銀行傳輸大量數(shù)據(jù)的需求。”潘建偉說(shuō)。

　　他說(shuō)，這一重要成果為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。以星地量子密鑰分發(fā)為基礎(chǔ)，將衛(wèi)星作為可信中繼，可以實(shí)現(xiàn)地球上任意兩點(diǎn)的密鑰共享，將量子密鑰分發(fā)范圍擴(kuò)展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網(wǎng)(如合肥量子通信網(wǎng)、濟(jì)南量子通信網(wǎng)、京滬干線(xiàn))互聯(lián)，可以構(gòu)建覆蓋全球的天地一體化保密通信網(wǎng)絡(luò)。

　　絕對(duì)安全的保密通信

　　通信安全是國(guó)家信息安全和人類(lèi)經(jīng)濟(jì)社會(huì)生活的基本需求，也是當(dāng)代世界的難題。竊聽(tīng)、反竊聽(tīng)；加密、解密……這些密碼學(xué)中的矛與盾處于恒久的博弈之中。

　　保密通信的原理在于，唯有掌握密鑰，才能輕易重現(xiàn)傳遞的信息。信息的安全性主要依賴(lài)于密鑰的秘密性。然而，傳統(tǒng)加密技術(shù)在原理上存在著被破譯的可能性。隨著數(shù)學(xué)和計(jì)算能力的不斷提升，經(jīng)典密碼被破譯的可能性與日俱增。20世紀(jì)90年代，美國(guó)數(shù)學(xué)家肖爾證明量子計(jì)算可以攻破目前廣泛使用的公鑰體系。2015年11月，美國(guó)科技公司谷歌推出的D-Wave量子計(jì)算機(jī)，宣稱(chēng)其在解決問(wèn)題時(shí)能夠比其他任何計(jì)算機(jī)都快一億倍，并能破解任何現(xiàn)有密鑰體系。