电子通讯

什么是量子通信技术普通人能接触到吗?

2019-11-24 10:39

 

  11月20日消息,近日,新加坡南洋理工大学(NTU 新加坡)在最新一期《自然·光子学》上撰文称,他们开发出一种量子通信芯片,尺寸约为3mm,仅为现有装置的千分之一,但能提供同样出众的量子安全技术,

  这颗量子通信芯片,是由南洋理工大学刘爱群(音译)教授领导的团队最新开发的微型芯片,使用量子通信算法提供增强的安全性——将密码集成在被传递信息中形成安全的量子密钥,信息收到后,会与密钥一起,从而使其成为一种极其安全的通信形式。

  那么小川先给大家来解释一下量子通信是什么,避免有人将量子通信为前段时间收智商税的量子波动速读。

  量子通信融合了现代物理学和光通信技术研究的,由物理学基本原理来密钥分配过程的无条件安全性。

  量子密钥分发根据所利用量子状态特性的不同,可以分为基于测量和基于纠缠态两种。基于纠缠态的量子通信在传递信息的时候利用了量子纠缠效应,即两个经过耦合的微观粒子,在一个粒子状态被测量时,同时会得到另一个粒子的状态。

  量子通信主要涉及:量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等,近来这门学科已逐步从理论实验,并向实用化发展。高效安全的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的基本原理,并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。

  从理论上的定义而言,量子通信并没有一个非常严格的标准。在物理学中可以将其看作是一个物理极限,通过量子效应就能实现高性能的通信。而在信息学中,量子通信是通过量子力学原理中特有的属性,来完成相应的信息传递工作。

  相较于传统的通信方式,量子通信有一些比较突出的特点,例如安全性比较高,还有就是传输的过程中不容易受到阻碍。

  当量子态在不被的情况下,在传输信息的过程中是不会被,也不会被复制的,所以严格意义上来看,它是绝对安全的。而在无障碍的传输中,两个分离的量子,无论分离得有多远,当一个量子变化的时候,另一个也会产生相应的变化。

  作为顶尖的通讯技术之一,不论是理论还是应用都意义重大,因此世界上有不少国家致力于量子通信的研发,目前已有美国、欧洲、中国等多个研究小组和机构。

  量子通信技术最早可以追溯到1993年,C.H.Bennett提出了量子通信的概念。直到1997年才由奥地利留学的中国青年学者潘建伟与荷兰学者波密斯特等人合作完成了首次未知量子态的远程传输。

  2004年,中国科学技术大学潘建伟教授的科研团队首次实现五光子纠缠和终端的量子态传输。

  2005年,美国建成了DARPA量子网络。其连接节点有3个,分别为美国BBN公司、哈佛大学和大学,目前延伸长度为10公里。

  2014年11月15日,中国研发的远程量子密钥分发系统的安全距离扩展至200公里,刷新世界纪录。

  2016年8月16日,中国发射全世界首颗量子科学实验卫星。截至2017年8月,已完成了包括千公里级的量子纠缠分发、星地的高速量子秘钥分发,以及地球的量子传态等预定的科学目标。

  2017年9月29日,世界首条量子保密通信干线“京沪干线”正式开通。当日结合京沪干线与“墨子号”量子卫星,成功实现人类首次洲际距离且天地链的量子保密通信。干线连接、上海,贯穿济南和合肥全长2000余公里,全线千比特/秒可同时供上万用户密钥分发。

  2019年5月,宣布,将资助大型量子通信研究项目,并称及欧洲必须在量子通信这项关键技术领域拓展自己的能力,才不至于依赖他人。

  现如今进入了互联网时代,网络技术飞速发展,而网络安全也成了一个关键问题,但是量子通信具有这绝对安全性,在、金融等对信息安全领域有着重大的应用价值和前景,同时量子通信技术也在逐渐走进人们的日常生活。

  中国作为全球第二大经济体,在量子科学领域其实起步并不算早,但却发展的很快,伴随着“墨子号”量子卫星和京沪干线的建设,我国量子通信技术已经处于全球领先地位。

  除此之外,还有第一个应用量子通信技术的党政机关网“济南党政机关量子通信专网”,可供百平方公里的近200个终端进行保密通信,用户之间的通信实现了每秒产生4000多个密码。

  济南量子科学研究院院长助理周飞参与了整个济南专网的建设,并世界上首次应用于部门,例如在检察院系统,对一些贪腐案件调查进行信息沟通时,通过量子通信电话可以信息安全性,不存在泄露或;能够实务应用的关键是室温下通信波段单光子探测器的研发成功。

  南洋理工大学简称南大(NTU),成立于1981年(前身南洋大学成立于1955年),作为新加坡的一所科研密集型大学,它在纳米材料、生物材料、功能性陶瓷和高材料等领域研究一直享有盛名。

  此次由南洋理工大学刘爱群教授领导开发出来的微型芯片尺寸仅约为3mm,相较于现在的量子通信设备,它所需要的空间少了1000倍。

  这样的巨大差异所造成的影响便是能够让,量子通信技术部署在智能手机、平板电脑和智能手表之类的紧凑设备之中,同时还为在线交易和电子通信的更好加密方法奠定了基础。

  说到这里,可能会有人说,小川你说了这么多我也看不懂啊,量子通信这种东西和我们普通老百姓有啥关系吗?

  根据潘建伟院士的介绍:“中国力争到2030年左右率先建成全球化的广域量子保密通信网络,并在此基础上,构建信息充分安全的“量子互联网”。开始可能国防安全用得比较多,如果这个秘钥好用的话,马上紧接而来的可能是金融领域,因为他们有一些保密性特别强的数据,需要这个技术。当然再过几年成本低下来之后,每个老百姓的手机、银行账号里也可以用这种方法来进行保密。”

  他甚至给出了一个量子通信技术普及的时间表:5年左右很多机要部门开始用,10年左右金融业、银行等大机构开始使用,15年的时间或许走进千家万户。届时,每个人的家里只要装上一个量子加密芯片,那么,银行转款、电子账户等涉密操作,都不用担心被或者。

  或许就在即将到来的新十年里,量子通信技术就会像智能手机和电脑一样,进入到家家户户当中。返回搜狐,查看更多