新知丨四问量子通信

作者: 吴月辉

来源: 人民日报

发布日期: 2017-11-25 08:00:00

量子通信利用量子力学原理,通过量子叠加和量子纠缠等特性,提供了一种无条件安全的通信方式,可以有效解决信息安全问题。量子通信分为量子密钥分发和量子隐形传态两种形式,前者利用量子的不可复制性和测量的随机性生成量子密码,后者则利用量子纠缠直接传送量子比特。量子通信的保密性高,几乎不可能被破译,但并不意味着要取代传统通信,而是与其共同构建更安全的通信网络。

现代社会,信息安全面临的问题越来越多。有没有一种不可破译的保密方式,能让传送的信息绝对安全可靠?近些年来,量子通信技术的飞跃发展正让梦想成为现实。量子是光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的统称,是能量的最基本携带者。量子有不同于宏观物理世界的奇妙现象,其中最为著名的就是量子叠加和量子纠缠。量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式,可以有效解决信息安全问题。

近年来,随着量子的各种奇妙特性被科学家不断认识,实用的新技术也被逐渐开发出来,量子通信就是其中之一。量子通信是量子信息学的一个重要分支,它利用量子力学原理对量子态进行操控,在两个地点之间进行信息交互,可以完成经典通信所不能完成的任务。量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式,可以有效解决信息安全问题。量子具有测量的随机性和不可复制的特性,几乎不可能被破译。

以往用微电子技术为基础的计算机技术传递信息极易遭遇窃听。量子通信则可以做到很安全,不被破译和窃听,这在数学上已经获得了严格的证明。这种“很安全”是如何实现的?这就要说到在讲量子密钥分发时提到的量子的另外两个特性——测量的随机性和不可复制。量子通信既然这么厉害,那未来会不会取代传统通信?实际上,量子通信的目标并不是要把传统的数字通信给取代掉。

比如量子密钥分发,它本身是为了让传统的数字通信变得更安全,并不能独立存在。而量子隐形传态则完全取决于量子计算机的发展。只有未来所有的经典计算机都被量子计算机取代了,才完全会用这种通信方式。但问题是,量子计算机和传统计算机就好比核武器和常规武器,是不可能完全取代彼此的。未来应该是量子通信和传统通信一起构建天地一体化通信网络。

量子通信事关国家信息和国防安全,这个战略性领域已经成为发达国家优先发展的信息科技和产业高地。

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