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量子传输离咱并不远 防信息泄露银行用上量子通信


作者:    时间:2016/6/7 13:05:08  来源:   

量子通信可保证通话不被窃听

  《西游记》中,孙悟空一个“筋斗云”就能越过十万八千里。数百年后,科学家已经让“筋斗云”变成现实—— —利用量子通讯,将物质的未知量子态精确传送到遥远地点,像“筋斗云”一样瞬间传输。

  这项被称为下一个科技拐点的量子技术,是目前已知的最安全的通信技术。如何保障在传输过程中不被窃听或截取呢?济南量子技术研究院院长助理周飞博士说,在物理学中常用到量子的概念,是指一个不可分割的基本个体,它不同于分子、原子。例如,“光量子”是光的基本单位。“量子是能量的最小不可分割单元,它的核心在于‘最小不可分割’,每一个不可分割的量子可以看作一个单量子态。”

  单量子态有什么特性呢?周飞介绍,其最大的特点是具有测量不准和不可克隆的性质。量子的不可精确测量也就意味着无法精确克隆,“这就保证了只要有人试图复制,就会发生误码,就能被发现。”周飞介绍,这也使得用量子态通信在传输过程中具有了绝对安全性。

  除了传输过程的安全性,量子通信的绝对安全还得提到量子密钥。据介绍,一般来讲,信息的加密需要配合一连串数字组成的密钥才能安全。据了解,量子通信则是通过将这串重要的数字密钥贯穿在一系列特殊的量子信息里面,并在量子通信线路中传输再提取。周飞介绍,量子通信最大的特点是,当量子信息被窃听后,就会发生乱码,留下的痕迹无法还原。所以利用量子的不可克隆性就保证了量子密钥的安全。

  28家单位用过量子加密通信

  在济南,这项高精尖的量子通信技术已经开始了应用。由济南量子技术研究院组织承建的济南量子通信试验网,总体建设工程已于2014年初全部竣工验收。这是我国第一个以承载实际应用为目标的大型量子通信网,也是世界上已知的规模最大、功能最全的量子通信试验网。

  5月31日,在济南量子通信试验网总控中心,量子通信监测系统可以清晰看到每个集控站的分布情况,比如高新集控站、共青团集控站、纬六路集控站等。目前济南已有28家单位通过网络内量子通信集控站和终端,实现了数据安全传输。“这28个单位的用户节点数达到50个,也就是说有的单位可以有多个节点,总的用户数量为95个。”周飞说,量子通信的业务涵盖政务、金融、政法、科研、教育等五大领域,主要为用户提供基于量子加密的电话、传真、文件和文本通信业务。

  “目前这些用户最普遍的应用还是电话通信。”周飞说,这些电话机跟普通的没有区别,通讯光纤也是最常见的,最核心的技术是增加了一个“量子通信终端”,这个就像电脑的主机,通过这个可以实现信息的安全传输。量子通信可以将信息编码加载到单个光子的振动方向上,任何窃听行为都会对其造成扰动。

  举个例子,山东省检察院、济南市检察院、历下区检察院都是量子通信的用户,对一些贪腐案件调查信息沟通时,通过打量子加密电话,就可以保证信息的安全性,不会存在信息泄露或是窃听。一些政府部门在政务信息的沟通中,比如一个城市的关键规划或是机要信息,通过量子的电话或传真,做好信息安全保护。此外,还有一些银行系统,在客户的征信信息、个人用户信息的传输上也会通过量子,确保信息不被窃取。

  经济南连京沪2000公里网络保安全

  作为我国目前最大规模的量子通信网,济南的量子通信试验网不仅服务山东,还将作为连接北京、济南、合肥和上海等地的量子保密通信“京沪干线”的重要组成部分,并有望在将来进入手机、网络等民用通信领域。

  中国科学院院士、济南量子技术研究院学术委员会主任潘建伟说,京沪干线大尺度光纤量子通信骨干网将于2016年下半年建成。建成后将广泛用于金融、政务等领域信息的安全传输。“京沪干线”总长2000余公里,从北京出发,经过济南、合肥,到达上海。利用这一广域光纤量子通信网络,京沪两地的金融、政务等机构能进行保密通信。

  “济南量子通信网是京沪量子干线上的城域接入网,是非常关键的局域点。”周飞说,济南建成的量子保密通信试验网是我国保密通信技术研发的第一步。量子保密通信技术的实际应用将分三步走:一是通过光纤实现城域量子通信网络;二是通过量子中继器实现城际量子通信网络;三是通过卫星中转实现可覆盖全球的广域量子通信网络。而连接北京和上海的千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”正是城际量子通信网络。

  “京沪干线其实是为信息的安全保密传输做基础设施的,这就像电力系统的基站,济南作为一个分支,做的是城市内部的保密基站,这种通信落地是难度最大的。”周飞说,有了这个保密的基站,济南跟京沪线上的其他城市在通信时,可以实现绝对安全的保密。

  未来10年手机有望加装量子芯

  我国首颗量子科学实验卫星将于今年7月择机发射,率先在国际上实现高速星地量子通信,将连接地面光纤量子通信网络,构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系。济南作为京沪量子通信干线的重要组成,也可以通过跟北京地面站的联系,实现“天地一体化”的信息连接。简单说,量子卫星就是济南与全世界联系交流的空间中转站。“量子卫星可以实现卫星与地面之间的无条件安全通信。”周飞说。

  “京沪干线”量子通信骨干网络就相当于铺设在地面上的一张“网”,量子科学实验卫星就是把这张网架设起来的骨架。量子卫星织就的纵横寰宇的量子通信之“网”,能够确保整个空间内海量信息在其中无障碍地自由流动,并且完全不用担心安全问题。“此次量子卫星一旦发射成功,结合量子卫星无线链路和京沪干线的有线链路,中国将初步构建成天地一体化的广域量子通信体系。”周飞说,这样就真正实现了量子通信的“上天又入地”。

  周飞说,北京是量子卫星的一个地面站,也是京沪干线的重要节 点。济南也是京沪干线的重要组成,这样一来,济南通过京沪干线先与北京实现地面连接,与此同时,也是通过北京地面站与卫星联系。周飞说,有了量子卫星,未来在济南跟大洋彼岸的欧洲等地打电话或是通信,都可以非常简单快捷地实现信息的实时互联互通以及安全保密。

  未来老百姓如何享受到这种高精尖的通信技术呢?潘建伟说,在10年到15年里每个人的手机都有望植入一个量子加密芯,就能够享受到量子通信技术带来的信息安全的好处。

关键词:量子技术 通信 互联互通 量子芯
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