趙燕

量子信息技術(shù)是用量子態(tài)來編碼、傳輸、處理和存儲(chǔ)信息的一類前沿理論技術(shù)總稱。量子特有的多維性、不可分割性和不可復(fù)制性，使其突破了現(xiàn)有信息技術(shù)的物理極限和運(yùn)算速度極限，在安全通信、加密/解密、新計(jì)算等方面具備巨大的發(fā)展?jié)摿蛻?yīng)用前景。量子信息技術(shù)主要分為量子通信、量子計(jì)算、量子測量三大領(lǐng)域，其中量子通信技術(shù)正進(jìn)入快速產(chǎn)業(yè)化通道。

量子通信技術(shù)的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀

量子通信理論最早起源美國IBM公司科學(xué)家Bennett等人提出的量子密鑰分發(fā)協(xié)議（BB84協(xié)議）。量子通信包括量子密鑰分發(fā)、量子態(tài)隱形傳輸、量子密集編碼、量子秘密共享和量子安全直接通信等理論。其中基于量子密鑰分發(fā)和量子態(tài)隱形傳輸?shù)牧孔油ㄐ偶夹g(shù)在實(shí)用化、商用化方面進(jìn)展迅速，而基于量子密集編碼、量子秘密共享和量子安全直接通信的量子通信技術(shù)則處于基礎(chǔ)理論研究階段。

量子通信技術(shù)是全球高度重視的戰(zhàn)略性高新技術(shù)領(lǐng)域，各國研發(fā)投入巨大。隨著量子通信理論與技術(shù)的日益成熟，全球大規(guī)模量子保密通信網(wǎng)絡(luò)開始迅速增長，美國、歐盟、英國、加拿大、日本、韓國等國紛紛啟動(dòng)各自的國家量子骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)計(jì)劃，多個(gè)地區(qū)和國家相繼建成了歐盟的SECOQC網(wǎng)、東京量子通信網(wǎng)等多個(gè)量子通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。我國也陸續(xù)出臺(tái)了相關(guān)政策措施推動(dòng)量子信息技術(shù)的發(fā)展，在量子通信領(lǐng)域的研發(fā)實(shí)力位于全球領(lǐng)先地位。

目前，我國在量子通信領(lǐng)域的典型成果有“墨子號(hào)”衛(wèi)星和“京滬干線”。2016年8月，全球首個(gè)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星—墨子號(hào)發(fā)射成功，2017年8月“墨子號(hào)”提前完成預(yù)先設(shè)定的千公里級(jí)量子糾纏分發(fā)、星地高速量子密鑰分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)三大科學(xué)目標(biāo)。2017年9月，全長2000多公里的京滬干線正式開通，是世界第一條實(shí)現(xiàn)了基于可信中繼方案的遠(yuǎn)距離量子安全密鑰分發(fā)的量子通信保密干線。

量子通信技術(shù)的應(yīng)用前景

利用量子態(tài)和量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行通信的量子通信具有絕對(duì)安全的確保通信不被監(jiān)控和竊聽的特點(diǎn)，在信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用前景。量子通信技術(shù)不僅可用于軍事領(lǐng)域的保密通信，還適用于任何涉密信息傳輸?shù)恼?wù)、電信、金融、電力、稅務(wù)等領(lǐng)域。

經(jīng)過30多年的發(fā)展，量子通信已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室階段進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。目前，量子通信技術(shù)已在國內(nèi)多個(gè)行業(yè)領(lǐng)域開展應(yīng)用。金融領(lǐng)域，中國工商銀行實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)上銀行京滬異地?cái)?shù)據(jù)的量子加密傳輸;電力領(lǐng)域，國家電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了電力領(lǐng)域重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息在京滬兩地災(zāi)備中心之間的量子加密傳輸;政法領(lǐng)域，濟(jì)南黨政機(jī)關(guān)量子通信專網(wǎng)已經(jīng)開始運(yùn)營，服務(wù)于濟(jì)南市的黨、政、公安、司法機(jī)關(guān)。隨著量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和遠(yuǎn)距離廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，量子通信作為信息安全的關(guān)鍵技術(shù)將走向大規(guī)模應(yīng)用。