資料圖片:2016年8月16日1時(shí)40分,我國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱(chēng)“量子衛(wèi)星”)發(fā)射升空(拼版照片)。 新華社記者金立旺攝
原標(biāo)題:新華社上海9月21日電題:量子通信三大焦點(diǎn)話(huà)題怎麼看——對(duì)話(huà)量子衛(wèi)星首席科學(xué)家潘建偉
離8月16日世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”成功發(fā)射升空已有月余。理論意義上不懼怕任何監(jiān)聽(tīng)的量子通信,在刷屏同時(shí),是否真正能做到絕對(duì)安全、是不是被歐美科研拋棄的質(zhì)疑,一直不絕於耳。資本市場(chǎng)的熱捧,更是讓不少量子概念“一擁而上”。
從對(duì)撞機(jī)建否的觀點(diǎn)碰撞,到對(duì)量子通信的質(zhì)疑,科學(xué)歡迎爭(zhēng)鳴、卻也分真假。20日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長(zhǎng)、中科院量子資訊與量子科技前沿卓越創(chuàng)新中心主任潘建偉院士在上海參加“對(duì)話(huà)張江”活動(dòng)時(shí),對(duì)量子通信的一些問(wèn)題作了解讀。
關(guān)於安全:抗干擾能力如何?是否夠穩(wěn)定?
量子衛(wèi)星上天后,網(wǎng)路上有文章質(zhì)疑表示,這是不是歐美不玩的領(lǐng)域?如果是歐美都做不好的,我們能做好嗎?針對(duì)在量子通信領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)格局,潘建偉表示,中國(guó)正在領(lǐng)跑,歐美也在加緊佈局。
例如近期,美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)(NSTC)發(fā)佈題為《發(fā)展量子資訊科學(xué):國(guó)家的挑戰(zhàn)與機(jī)遇》的報(bào)告。今年5月,歐盟委員會(huì)在荷蘭阿姆斯特丹舉辦的歐洲量子會(huì)議上宣佈,計(jì)劃啟動(dòng)10億歐元量子技術(shù)旗艦計(jì)劃。
“過(guò)去我們的科研跟跑的年數(shù)太久了,很多人甚至認(rèn)為好的東西都得跟在歐美後面才合理,這種感受很不好。這就是我們?nèi)∶犹?hào)’的原因。”潘建偉説,墨子最早用實(shí)驗(yàn)證明光沿著直線(xiàn)傳播,提出粒子概念和牛頓慣性定律的雛形,因此被稱(chēng)為“科聖”?!拔覀兿胗妹痔嵝汛蠹?,中國(guó)人也可以做很好的科學(xué)。從前有、現(xiàn)在有,將來(lái)會(huì)有更多?!?/p>
對(duì)於量子通信的安全性,網(wǎng)路上有質(zhì)疑聲音認(rèn)為,如果説當(dāng)一段密碼資訊被竊聽(tīng),就會(huì)改變數(shù)子的狀態(tài)而暴露竊聽(tīng)行為,這一段密碼會(huì)被廢棄;那麼,如果這種竊聽(tīng)行為一直存在,密碼一直廢棄,是不是意味著密鑰永遠(yuǎn)無(wú)法傳輸,絕對(duì)安全其實(shí)犧牲了傳輸?shù)姆€(wěn)定性?
面對(duì)這一質(zhì)疑,潘建偉回應(yīng)表示,上述描述的狀態(tài),是對(duì)通信的過(guò)程造成干擾。如果干擾一直在進(jìn)行,其他的通信模式同樣無(wú)法繼續(xù)。無(wú)論是量子通信,還是傳統(tǒng)通信,如果想要其無(wú)法進(jìn)行,進(jìn)行干擾的成本是一樣的。
“傳統(tǒng)通信的抗干擾能力並不比量子通信強(qiáng),只不過(guò)平時(shí)別人不想干擾你,恨不得你一直在説,以竊取更多的資訊。”潘建偉説,舉例來(lái)説,如果有竊聽(tīng)者控制了整個(gè)網(wǎng)路,無(wú)論是經(jīng)典通信、量子通信,都無(wú)法繼續(xù)進(jìn)行。但如果沒(méi)有控制整個(gè)網(wǎng)路,量子的測(cè)不準(zhǔn)等原理,可以讓傳輸做到無(wú)條件安全。
事實(shí)上,不少人也擔(dān)心,現(xiàn)在的量子通信只是密鑰是通過(guò)量子加密的,其他資訊還是經(jīng)典通信,能實(shí)現(xiàn)絕對(duì)安全嗎?
潘建偉表示,已有無(wú)數(shù)實(shí)驗(yàn)證明了量子糾纏態(tài)的原理。兩顆處?kù)都m纏態(tài)的粒子,如果對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行測(cè)量,實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)中100KM外的另一個(gè)粒子也會(huì)發(fā)生相應(yīng)塌縮。“或許我們現(xiàn)在還不明白為什麼會(huì)産生塌縮,但這並不妨礙以此為基礎(chǔ)進(jìn)行有用的嘗試?!?/p>
量子加密傳輸就是嘗試之一。潘建偉介紹,平時(shí)的電話(huà)、郵件等溝通,經(jīng)典通信已經(jīng)能做到很好,只需要將密碼通過(guò)量子加密完成,解決安全問(wèn)題即可,無(wú)需將多種大容量的資訊都進(jìn)行量子傳輸。
資料圖片:這是在812所進(jìn)行磁測(cè)試的量子衛(wèi)星(2014年12月2日攝)。新華社發(fā)(中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院供圖)
關(guān)於未來(lái):“墨子號(hào)”衛(wèi)星是一錘子買(mǎi)賣(mài)嗎?
對(duì)於量子衛(wèi)星的未來(lái)規(guī)劃,潘建偉希望,五年內(nèi)衛(wèi)星全天時(shí)“通信”,儘快形成“星群”完成廣域傳輸。
原定於7月就擇機(jī)發(fā)射的“墨子號(hào)”最終選擇了8月中旬正式升空,推遲了近1個(gè)月的原因一直被猜測(cè)。潘建偉介紹,發(fā)射前忽然發(fā)現(xiàn)鐳射器能量快速下降,如果盲目發(fā)射,“墨子號(hào)”就可能成為一個(gè)“瞎子”,無(wú)法完成高空到地面的光束對(duì)準(zhǔn)?!安贿^(guò)發(fā)射月余至今,墨子號(hào)所有在軌測(cè)試都是很良好的,我們對(duì)於完成後續(xù)實(shí)驗(yàn)很有信心?!?/p>
看似2011年立項(xiàng)、2016年發(fā)射的量子衛(wèi)星只走過(guò)了五年時(shí)光,事實(shí)上來(lái)自多領(lǐng)域的技術(shù)團(tuán)隊(duì)為其儲(chǔ)備了20年的時(shí)間,用上了看家本領(lǐng)。潘建偉認(rèn)為,這並非一家、一人的成果。
例如,中科院上海技術(shù)物理研究所、中科院成都光電所提供的光學(xué)跟秒技術(shù);中科院微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院為衛(wèi)星解決穩(wěn)定性問(wèn)題等。潘建偉介紹,自己的技術(shù)團(tuán)隊(duì)主要負(fù)責(zé)的是從光束釋放的萬(wàn)萬(wàn)億光子中,過(guò)濾掉太陽(yáng)光,找出一個(gè)個(gè)光子並載入資訊,“就要比大海撈針還要精確”。
但是,未來(lái)想要實(shí)現(xiàn)廣域的量子通信,一顆衛(wèi)星還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?!澳犹?hào)”如同一個(gè)探路者,承擔(dān)著探索和研究等多重任務(wù)。“譬如説,一顆衛(wèi)星從軌道上每天經(jīng)過(guò)上海大概只有一軌,也就只有幾百秒,每秒鐘可以送1萬(wàn)個(gè)密鑰,幾百秒可以送幾百萬(wàn)密鑰的資訊。而有這麼多用戶(hù),還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠?!迸私▊フh。
潘建偉表示,希望能再通過(guò)五年時(shí)間,有至少兩顆衛(wèi)星都可以在白天做實(shí)驗(yàn),解決衛(wèi)星與衛(wèi)星之間通訊全天時(shí)的問(wèn)題。再通過(guò)十年左右的努力,形成“星群”,與地面的臺(tái)站結(jié)合,逐步構(gòu)建起天地一體的量子通信廣域傳輸網(wǎng)路。
關(guān)於産業(yè)化:受資本市場(chǎng)追捧好不好?
對(duì)於量子衛(wèi)星的産業(yè)化,潘建偉表示,要穩(wěn)步推進(jìn),不能讓一些李鬼把概念亂用。
“墨子號(hào)”升空後,量子通信成為科學(xué)界絕對(duì)的“網(wǎng)紅”,也成為資本市場(chǎng)追捧的方向。根據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),目前資本市場(chǎng)的量子概念股就不下十家。在電商平臺(tái)上搜索,還有不少“量子弱磁場(chǎng)檢測(cè)儀”等産品,甚至還滋生出“量子醫(yī)學(xué)”的概念。
“量子通信的概念炒得過(guò)熱,我有些擔(dān)心,這並不是科學(xué)的態(tài)度”。潘建偉説,一方面民眾對(duì)科學(xué)概念的崇尚産生出崇拜感,而另一方面科普宣傳做得還不夠,不少商家就用“概念”包裝,欺騙民眾。
潘建偉舉例説,前一陣子還有親戚説,掛了一個(gè)量子掛墜在胸前,它每天能輻射出一些東西,可以防癌;前陣子還有人説用“量子波”打到油桃上面,這個(gè)油桃長(zhǎng)出來(lái)就會(huì)對(duì)身體特別好?!奥?lián)想到當(dāng)年有人炒作所謂的‘奈米水’,讓人哭笑不得?!?/p>
專(zhuān)家指出,量子技術(shù)的前景應(yīng)用非常好,但真正應(yīng)用到百姓生活起碼還要10到15年。由於成本高等因素,目前量子通信的用戶(hù)主要還是政府、軍方、金融機(jī)構(gòu)、大型企業(yè)等。潘建偉表示,如果光纖鋪到千家萬(wàn)戶(hù)且都改造了設(shè)備,在手機(jī)上增加量子傳輸密鑰的晶片,15年後進(jìn)入千家萬(wàn)戶(hù)也並非不可能。
“李鬼亂搞可能把量子的概念亂用了。好多公司傍上概念,也是為了在資本市場(chǎng)套取好處?!迸私▊フh,廣大投資者在投資量子概念股、使用量子産品也要搞清楚,究竟是不是“真量子”。如果自己無(wú)法判斷,歡迎來(lái)請(qǐng)教相關(guān)科學(xué)家。
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