南京大学物理学院教授马小松: 资本追逐量子通信 商业化应用仍需

本报记者 杜弘禹 实习生 杨群 广州报道
  如何评判寰球首颗量子卫星“墨子号”胜利发射升空?

  不言而喻的是,中国在量子通信领域的探索一举走在世界前沿,成为首个实现星地间量子通信的国家;这项技术未来也将有望改写人类的通信方式,尤其是在通信安全方面将有革命性突破,对信息社会心义重大。

  但最重要的一点是,跟着量子计算的疾速发展,传统保密方式逐渐从“一堵墙”变成了“一张纸”,未来有可能被容易“捅破”,这对量子通信的发展提出了新的需求。

  21世纪经济报道记者近日就此专访了南京大学物理学院传授、博士生导师马小松。他一直致力于长距离量子通信和集成量子光学芯片科学研究,并与“墨子号”量子卫星首席科学家潘建伟有着类似的学术背景:毕业于奥天时维也纳大学物理系,并师从量子实验研究的世界级巨匠蔡林格。

  马小松认为,量子通信作为一个新兴的产业,将成为通信行业不可忽略的一个方向。不过,量子通信技术融合到大众日常消费的产品中去可能还需要很长一段时间,而最先打破的必定是对于信息安全最敏感的一些领域,包括国防军工、金融等行业。

  下一步将实现对量子通信症结技术的冲破

  《21世纪》:“墨子号”的成功发射对中国的量子科学来说象征着什么?

  马小松:此次“墨子号”量子卫星的成功发射,应当可以说是中国在量子通信领域实现对欧美国家的一次弯道超车,意思非常重大。

  从通信方式的角度看,量子卫星旨在探索星地之间的量子通信,范围可笼罩国与国,甚至是大洲与大洲之间的长距离、大规模的量子通信。第二个层次是城市间的量子通信,也就是国家正在实行的“京沪干线”和“沪杭干线”;第三个层次则是城市内部的拓展利用。因此,可以看出,我国未来的量子通信的探索门路应是依附“墨子号”量子卫星,多档次推动,站位较高,系统性强。

  《21世纪》:中国量子卫星已发射升空,并且地面的光纤量子通信网络也在铺设当中,那么中国量子通信下一步的关键是什么?

  马小松:从技术上看,“墨子号”的重要功效是进行密钥散发,正确地说是利用光量子态对经典信息进行加密,这只是第一步。量子通信的真正实现,下一步是需要对长距离量子隐态传送以及量子中继的通讯协定的进一步突破。

  通俗来说,就是直接应用量子比特对信息进行传输。这也是量子通信的一项基础、关键的技术,对于未来更为庞杂的包括量子中继系统的量子通信网络来说不可缺乏。

  2012年,我与蔡林格教学一起主导了长距离量子隐态传送实验,我们在非洲西海岸的加那利群岛上成功实现了143公里的量子隐形传态,还与潘建伟院士团队在青海湖的工作一起延拓了量子隐态传递的距离,这些都为将来的星地间量子隐形传态试验打下基本。

  量子通信和量子计算的矛与盾

  《21世纪》:从量子迷信的角度来看,国内外的研究分辨是什么情形?

  马小松:量子科学分为量子通讯和量子计算两慷慨向。分离来看,此次“墨子号”量子卫星的发射,表明中国在量子通信上处于国际前沿,或者也可以说中国在“量子航天”这轮比赛中处于当先地位。

  国外方面,除日本外,欧盟曾启动一个较大名目,一共有26个国度参加,然而始终停止不前;美国政府一直十分支撑量子通信研发,但他们的研究进展暗藏得比较好,不过从一些会议上能够看出进展仍是比拟快。

  国内方面,中国科技大学、南京大学等高校科研院所也在加大摸索力度,包含致力于在多光子干预体系、光学器件集成化和芯片化等方面的科研。

  值得留神的是,比拟量子通信,中国的量子计算却略显不足。事实上,量子通信和量子计算相辅相成,互有接洽,因此倡议国家应在加大批子通信科研的同时,也应该重视量子计算,两方面都应着重。

  《21世纪》:如何懂得量子通信跟量子盘算的内在关联?

  马小松:二者的一个逻辑联系点在于信息安全。首先,经典保密通信所使用的是RSA公钥密码,其安全性是建破在现有计算技术难以攻克的基础上,因为就现有计算机的机能,破解难度很大。但未来一旦呈现量子计算机,那将如同一把最锐利的矛,将传统的保密方式一捅而破。

  届时,一个底本需要上万年才干破解的密码,应用量子计算机多少分钟就可以破解,这将极大挑衅包括银行密码在内的社会信息安全。

  事实上,人工智能的发展、日渐频繁的黑客攻打也早已使得人们对信息平安更加看重,急切追求一种更为保险的通信方法。量子通信恰是在此背景下取得全球范畴内的器重。它就是可以构筑一个坚挺的盾,以确保信息安全。

  这也正是量子通信的重要意义所在。也可以这么说,量子通信和量子计算就是“一矛一盾”,缭绕信息安全,彼此的争斗未来将连续下去。

  艰深来说,量子计算是推进量子通信发展的那一股要害力气,我个人甚至更乐意将量子计算的发展作为未来量子通信发展时间表的根据。

  另一方面,量子计算机也将能解决物理、生物和化学等领域的诸多灾题。目前,前述领域的诸多问题事实上已进入量子范围,而我们用的还是传统工具。

  《21世纪》:量子通信真的是相对安全吗?

  马小松:从原理上看,量子通信确切可以彻底解决信息安全问题,这在物理学原理和数学上都早已经由严厉证实。

  不过,想要理解量子通信的安全性,首先需要理解两个问题。

  第一,为什么量子力学可以辅助我们对信息进行加密?量子力学有两个基天性质,首先是量子态,光子的量子态有一个奇怪的特性,就叫叠加性。“薛定谔的猫”说的是在量子的世界里,这只猫是处在既是生又是逝世的生死边沿状况。其次是量子态的不可克隆性,指的是不措施把量子态复制出来。由于具备这两种特性,我们就能够对信息进行密钥加密。

  第二,为什么可以利用这种两种特征进行加密?首先,我们可以利用叠加态对光子不同阶进行信息编码;其次,量子的不可克隆性保障信息的安全性,而且还可以通过收发真个一些机制探测骇客的存在,从而进一步防止信息外露。

  国内外IT巨头纷纭涉足量子通信

  《21世纪》:你认为量子通信的运用遥远吗?哪些领域可能率先突破?

  马小松:从保密通信的角度来看,量子通信最先应用的一定是对于信息安全最敏感的一些领域,包括国防军工、金融等行业。

  量子通信间隔普通人生活还有多远?我想这取决于运行成本。对个人来说,个人的财务信息是有保密需要的,因而只有可能把本钱下降的话,我信任在未几的未来,量子通信也会跟咱们一般人的生涯非亲非故。事实上,从从前发展教训来看,这将是一个递进进程,会与个人电脑的遍及过程一样。

  《21世纪》:资本早已表示出对量子通信的浓重兴致,你怎么看?

  马小松:首先,大局部通信企业以及网络企业将来会缓缓涉足这个范畴。事实上,当初也早就已经开始,比方谷歌、微软和IBM等国外IT巨头,以及海内的阿里巴巴、华为等都已经开端涉足。其中,华为已树立量子通信研讨所。

  所以,我认为量子通讯作为一个新兴的工业,将成为通信行业不可疏忽的一个方向。不外,假如说要将量子通信技巧融会到民众日常花费的产品中去,我以为这还需要很长一段时光,可能未免会有一系列事实问题须要解决。

  其次,“墨子号”量子卫星的升空,事实上供给了一个主要的奇特的实验平台。量子科学是一个不堪设想的领域,而未来借助这一平台,中国的量子科学以及相干的学科将能得到更新更高的拓展,好比精细丈量,这就将发生不可限量的科学研究方向和结果,也将孕育相应的贸易机遇。

  作者:杜弘禹 杨群

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