【中國如斯】中國的量子通訊

通訊就是信息的傳輸。如今，手機、電子郵件、微信社交軟件是我們常見的通訊方式。這些通訊方式穩定、便捷，讓溝通變得輕而易舉，但同時也面臨著信息泄密的風險。我們經常接到的詐騙電話便是私人信息泄露的結果。這不僅給我們的生活帶來困擾，還對個人財產安全構成了潛在威脅。更嚴重的是，泄密事件現已上升至國家安全層面。針對信息安全問題，人們采用了計算機設密碼、指紋鑒別器、攝像頭面部識別用戶等技術手段，但都無法從根源上解決問題。

要想從技術上解決泄密問題，目前唯有量子通訊。量子通訊主要包括量子密鑰分發和量子隱形傳態。利用糾纏光子對的不可分割性，量子密鑰分發進行信息加密，發送方制備一系列處於特定量子態的粒子，接收方通過特定測量手段來獲取這些信息並進行信息比對和糾錯，最終確定一個只有彼此知道的密鑰。然後通過一次一密的加密方式來實現點對點的保密通訊。量子隱形傳態進行信息的傳送，是基於量子糾纏的量子力學現象。當兩個粒子處於糾纏態時，無論它們相隔多遠，對其中一個粒子的測量會瞬間影響到另一個粒子的狀態。量子隱形傳態便是借助一對糾纏粒子，將量子態信息從一個地方精確地傳遞到另一個地方，而不需要直接傳輸承載該量子態的物質粒子。量子性質決定，通訊過程中如遇竊聽，信息便會“自毀”，竊聽者無法竊取信息，通訊雙方也能立刻覺察。因而，量子通訊是信息安全利器。

量子通訊的獨特優勢吸引著國際社會的廣泛關注。在中國，雖然量子通訊在20世紀末仍屬於空白研究領域，但20多年來，無論是中央政府的工作報告、中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個五年規劃（2021—2025年）、國家重點研發計劃，還是關於新質生產力發展、產業發展、人才培養的政策法規，或是北京、上海、浙江等地方區域發展規劃，都在助力量子信息領域的發展。當前，中國已經擁有中國科學技術大學、清華大學、山西大學等開展量子通訊相關研究的機構。潘建偉、郭光燦、杜江峰等領銜的中國科學家活躍量子科技前沿，在量子衛星、量子通信通道、量子隱形傳態、量子通訊更遠的安全傳輸距離、更高的密鑰生成速率、量子保密通信網絡等方面都取得了顯著進展。中國科學技術大學的“多自由度量子隱形傳態”研究曾被評為“2015年度國際物理學領域十項重大突破之首”。中國科學家在國際上還首次實現了高維度量子體系的隱形傳態、千公里級基於糾纏的量子密鑰分發、構建了首個基於糾纏的城域三節點量子網絡……在全球量子通訊賽道中，中國屬於後來者，但起點高，進展快。

除了基礎研究，中國的量子通訊正在不斷向應用領域轉化，目前已經可以實用。從發射世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”率先在國際上具備了星地量子通信能力，到開通世界第一條量子保密通信幹線“京滬幹線”初步構建了廣域量子通信網絡，再到研制出國際首例氮化鎵量子光源芯片讓普通互聯網用戶也可以進行量子信息交互……中國量子通訊應用成果頻出。目前，中國已建立光迅科技、科大國盾量子、問天量子、國科量子、九州量子等量子通訊產業化實體，致力於打造“中國量子通信產業聯盟”，也實現了在金融、軌道交通、電力等重要領域的應用試點。城域量子通信網絡技術初步滿足實用化的要求，合肥、北京、濟南等地已經建立量子通信城域網，京津冀、長三角、珠三角等重點城市群的量子通信城域網建設也在不斷啟動中。中國自主研制的量子通信裝備已經為紀念抗戰勝利70周年閱兵、舉辦北京冬奧會和杭州亞運會等國家重要活動提供了信息安全保障。此外，越來越多的科技巨頭和通信業龍頭企業也開始布局量子通訊，如阿里巴巴、中興通訊、中國電信等，都在不斷助推量子通訊技術的應用落地。