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量子通信京沪干线下半年建成:济南已“尝鲜”3年
发布时间:2016-03-07

全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士3日表示,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。记者了解到,量子京沪干线的建成,济南功不可没。早在2013年,济南就已经用上了量子保密通信城域试验网,这在当时是世界上已知的规模最大、功能最全的量子通信试验网,也是京沪量子干线的重要节点。量子干线到底是干啥用的?济南在这条干线上担当什么角色?听记者给你细细道来。

济南作了啥贡献? 3年前就建成世界最大量子通信网

潘建伟院士说,即将建成的量子京沪干线连接北京与上海,贯穿济南、合肥等地,是千公里级高可信、可扩展的广域光纤量子通信网络,属世界首例。听起来是不是有点“不明觉厉”?

事实上,经常路过高新区齐鲁软件园附近的人,会看到“量子技术研究院”几个醒目大字。没错,这里就是量子京沪干线的重要研发试验基地之一,是山东省政府、济南市政府联合中科大潘建伟院士的团队打造的量子技术研发平台。也正因为有这一平台的存在,早在2013年,济南量子保密通信试验网就已建成并投入使用,山东省的50个省直机关事业单位、金融机构率先尝试了量子加密通信,实现了语音电话、传真、文本通信和文件传输等量子保密传输业务。记者了解到,这个被科研人员亲切地称为“济南网”的济南量子保密通信试验网,是我国第一套实用化的大型量子通信城域网,也是当时世界上规模最大、功能最全的量子保密通信试验网络,它是量子京沪干线的重要组成部分。

作为连接北京、济南、合肥和上海等地的量子保密通信“南北干线”的重要节点,济南量子通信试验网不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信,还可用于涉及秘密数据、票据的政府、财政等领域和部门,还有望在将来进入手机、网络等民用通信领域。

量子干线为啥牛?“史上最难破译”的加密技术

我们知道铁路干线、公路干线,“量子干线”是啥?济南量子技术研究院周飞博士在接受记者采访时说:“打个比方,我们就是在建设量子通信的‘高速公路’,客户业务则像汽车,可以在我们这条高速公路上运行,整个的运行我们是保证传输的安全性的。”

一位了解量子京沪干线建设过程的科研人员告诉记者,咱济南已经建成的“济南网”是量子京沪干线的一个重要枢纽。“济南建成的量子保密通信试验网是一个城域网,这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。

为什么要建量子干线?潘建伟院士解释说,信息科技进一步发展面临着两大瓶颈,即计算能力瓶颈和信息安全瓶颈:一方面,随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级,电子的运动不再遵守经典物理学规律,半导体晶体管将不再可靠,著名的“摩尔定律”终将失效;另一方面,芯片后门、光缆窃听、“棱镜门”等窃听与黑客攻击的事实,以及超级计算机运算速度突破亿亿次每秒,使得信息面临着越来越严重的窃听和破译风险。而量子加密是迄今为止史上最难破译的加密技术。理论上说,量子加密技术应用成熟后,“棱镜门”等窃听事件将很难发生。

量子为啥能保密? 一旦泄密信息会“自我毁灭”

“现代密码学所采用的加密通常是利用数学算法的复杂度来增加破译的困难程度。如果破译者希望得到信息的内容,就需要先破译得到‘钥匙’。而随着现代计算机性能的不断提升,再复杂的‘钥匙’都有可能最终被破译。”科研人员告诉记者,要突破这一现实,引入量子保密通信是目前最可行的办法。“比如我们平时打电话时,信号经过无线网、基站等若干个节点,任何一点都可能被窃听。尽管信息也是加密的,但是这些传统加密办法较易破解。而如果用量子作为解密的钥匙,理论上不可破解,安全性自然变高。”

量子之所以适合做“解密钥匙”,是因为它具有一旦被发现就“自我毁灭”的特性。20世纪初的实验发现,能量或物质细小到一定限度,就无法被准确测量了。因为测量意味着干涉。理论上完美到极致的显微镜,对于一个量子级别的粒子也束手无策,因为一“碰”就毁坏了粒子的待测状态。潘建伟院士曾打比方,“古人在信封上用火漆封口,一旦信件被中途拆开,就会留下泄密的痕迹”。量子密钥在量子通信中的作用比火漆更彻底,因为一旦有人试图打开“信件”,量子密钥会让“信件”自毁,并让使用者知晓。


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