量子通信離我們遠嗎？

— 走近世界規模最大量子通信網

通訊員 宗 昕  本報記者 王延斌

“墨子號”發射成功的消息讓量子通信技術瞬間變“網紅”，人們在追捧“高精尖”的同時，也在尋找該技術與日常生活千絲萬縷的聯繫。8月18日，科技日報記者採訪了“墨子號”研發參與者之一、濟南量子技術研究院院長助理周飛博士，他列舉了量子通信技術在現實中的種種應用案例，並表示“在量子通信產業化及相關應用技術方面，我國已經走在了美國的前面”。

早在3年前，山東省依託周飛所在的濟南量子技術研究院，在國內最早“嘗鮮”量子技術成果，投資1.2億元建成了世界規模最大、功能最全的量子通信試驗網——濟南量子通信試驗網（下稱“濟南網”），運用一系列核心技術為山東政務、金融、政法、科研、教育五大領域28家單位的100多個用戶提供保密通信服務。

“史上最難破譯”加密技術有何神秘之處？

一部其貌不揚的黑色電話，出現在濟南市多個單位的核心業務部門。在檢察院系統，對一些貪腐案件調查進行信息溝通時，通過它可以保證信息安全性，不存在泄露或竊聽；一些政府部門在政務信息的溝通中，通過它可以做好機要信息安全保護。

“這就是‘量子保密電話’。”周飛表示，“使用人在撥打或接聽電話時，通話記錄可以實現絕對保密。”

“現代密碼學所採用的加密通常是利用數學算法的複雜度來增加破譯的困難程度。如果破譯者希望得到信息的內容，就需要先破譯得到‘鑰匙’。而超級計算機的出現，再複雜的‘鑰匙’都有可能最終被破譯。”周飛舉例說，“比如我們平時打電話時，信號經過無線網、基站等若幹個節點，任何一點都可能被竊聽。儘管信息也是加密的，但是這些傳統加密辦法較易破解。而如果用量子技術加密，理論上不可破解。”

處於量子態的粒子具有“自我毀滅”的特性，這讓它適合做“保密工具”。周飛打比方：“古人在信封上用火漆封口，一旦信件被中途拆開，就會留下泄密的痕跡，而量子密鑰會讓‘信件’自毀，並讓使用者知曉。”記者了解到，在濟南研發試驗的這項保密通信技術，已經在黨的十八大會議上成功應用，用於會場內及周邊的信息保密傳輸，防止會議內容遭竊聽。

周飛說，類似量子通訊核心技術的研發支撐起“濟南網”的正常運行。

為什麼要布局量子通信“高速公路”？

最近，一則消息讓周飛興奮：今年年底，量子保密通信線路“京滬幹線”即將建成。據了解，這條幹線總長2000多公里，從北京出發連接濟南、合肥，最終到達上海，建成後將廣泛用於金融、政務等領域信息的安全傳輸。

“量子保密通信技術的實際應用分三步走：一是通過光纖實現城域量子通信網絡；二是通過量子中繼器實現城際量子通信網絡；三是通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通信網絡。”周飛表示，“墨子號”的成功發射加快了“京滬幹線”的建設進度。

在他眼中，作為全球首個也是距離最遠的廣域光纖量子保密通信骨幹線路，“‘京滬幹線’像量子通信的‘高速公路’，客戶業務則像汽車，可以在這條高速公路上運行，整個運行保證傳輸安全性。”

這條幹線的重要性何在？周飛以“濟南網”為例：“比如，‘濟南網’是這條幹線的重要節點，不僅僅可以服務本地域內的軍事、國防等領域的國家級保密通信，還可以用於涉及秘密數據、票據等政府財政等部門，還有望進入手機、網絡等民用通信領域。”

周飛說，“京滬幹線”的終極目的是利用量子技術幫助國家實現通信安全可靠，也使中國在量子通信產業化方面在國際上充當起“領跑者”角色。

世界上規模最大的量子通信網為何落子濟南？

只有圓珠筆截面大小，外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導芯片”是濟南量子技術研究院的最新成果，這種芯片可以用於民用衛星、環境監測、大氣污染監測等民用領域。周飛說：“別看它很小，價格卻很貴，現在賣到10萬塊錢一片，未來隨着產量增加，會有很好的市場前景。”

該重量級成果的誕生得益於山東量子關鍵器件研發平台。在這一平台之下，周期極化鈮酸鋰波導被研製成功，標誌着我國成為世界第三家完全掌握“基於逆向質子交換波導研製技術”的國家；同時，基於此波導，該院又成功研發了世界室溫下性能最優的通信波段單光子探測器，也是世界上第一台封裝成型的商業產品樣機。

研發能力和產業化基礎，成為量子技術研究在濟南布局的重要考慮。

周飛表示，濟南作為具有工程轉化和產業化優勢基礎的城市，在規劃的量子信息國家級研究平台上，將發揮至關重要的作用，在關鍵器件研發和產業化、國防技術研發和產業化、量子技術測評和安全標準，以及量子通信網絡運營等方面可形成具有濟南特色的量子技術產業鏈條。

記者了解到，自2010年以來，濟南在量子技術應用上已投入3億多元，也推動了技術研發和產業化。