《電子技術(shù)應(yīng)用》
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全球首顆量子通信衛(wèi)星即將發(fā)射 助力軍用通信安全性

2016-07-15

  中國(guó)制造的首顆“量子實(shí)驗(yàn)通信衛(wèi)星”有望7月底發(fā)射。如果成功發(fā)射,中國(guó)將成為全球第一個(gè)實(shí)現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間量子通信的國(guó)家,加上今年下半年建成的地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò),國(guó)內(nèi)將初步建成廣域量子通信體系。

  量子通信是根據(jù)量子力學(xué)原理,提供一種全新方式對(duì)信息進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)、傳輸和邏輯操作,并對(duì)光子、原子等微觀(guān)粒子進(jìn)行精確操縱,以確保通信安全和提升計(jì)算速度等。而量子力學(xué)理論被認(rèn)為是繼牛頓經(jīng)典力學(xué)和愛(ài)因斯坦相對(duì)論后,人類(lèi)科學(xué)的顛覆性發(fā)現(xiàn)。

 

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  量子通信概念圖

  量子力學(xué)的主要應(yīng)用有兩方面,一是量子通信,二是量子計(jì)算。目前谷歌、IBM已經(jīng)在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域展開(kāi)研究。而在量子通信領(lǐng)域,與其他許多先進(jìn)的前沿科技領(lǐng)域相比,中國(guó)已經(jīng)處在全球領(lǐng)先地位。

  受益于中國(guó)量子通信的發(fā)展,A股市場(chǎng)中多個(gè)概念股可以關(guān)注:凱樂(lè)科技(600260.SH)、三力士(002224.SZ)、 科華恒盛(002335.SZ)、光迅科技(002281.SZ)、 浙江東方(600120.SH)、神州信息(000555.SZ)、寧波建工(601789.SH)。

  量子通信能更安全、更快傳遞信息

  目前國(guó)內(nèi)即將實(shí)用化的“量子通信”,仍然采用傳統(tǒng)技術(shù)(光纖和激光)來(lái)傳遞信息,但已經(jīng)可以做到給信息加密的秘鑰用量子原理來(lái)分配、傳遞秘鑰。量子通信雖然不可能真的超光速,但其優(yōu)勢(shì)足以讓人類(lèi)向往:通信更快,更加安全。

  信息安全是人類(lèi)的剛需,量子通信理論上具有“無(wú)懈可擊”、“無(wú)條件安全”的優(yōu)勢(shì),在軍事、金融和個(gè)人私密方面意義重大。

  之所以能做到安全、快速的傳遞信息,原因就在它是利用量子糾纏效應(yīng)來(lái)傳遞信息。據(jù)中國(guó)量子衛(wèi)星首席科學(xué)家、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉介紹,因?yàn)榱孔泳哂携B加性,即根據(jù)量子比特的物理性質(zhì),科學(xué)家們可以做到傳統(tǒng)芯片上晶體管用電流完成的事——也就是用0和1的二進(jìn)制來(lái)表示信息。但量子比特的特殊之處在于,它能夠呈現(xiàn)疊加狀態(tài),能同時(shí)表示0和1,處于疊加態(tài)的量子比特能以一種叫做量子糾纏的現(xiàn)象相互聯(lián)系,簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是一個(gè)量子比特的行為能瞬間影響到另一個(gè)量子比特。

 

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  量子糾纏

  這樣的特性意味著,你不可能實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)未知量子比特的精確復(fù)制。因?yàn)橐坏┬畔⒈蝗藪冻?,量子?huì)自動(dòng)發(fā)生變化,接收者也因此能察覺(jué),而偷窺者也看不到原貌。

  基于量子通信和量子力學(xué)的理論,潘建偉團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)量子通信研究,從初步實(shí)現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò),到實(shí)現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò),以保證信息傳輸?shù)慕^對(duì)安全。今年46歲的潘建偉正是國(guó)內(nèi)量子通信的領(lǐng)軍人物,浙江東陽(yáng)人,正幫助中國(guó)從經(jīng)典信息技術(shù)的跟隨者,轉(zhuǎn)變成未來(lái)信息技術(shù)的并跑者乃至領(lǐng)跑者。

  多個(gè)項(xiàng)目落地,量子通信產(chǎn)業(yè)更加完善

  目前,中國(guó)已經(jīng)在合肥建成量子通信政務(wù)網(wǎng)。預(yù)計(jì)大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)工程將于2016年下半年交付?!熬删€(xiàn)”總長(zhǎng)2000余公里,從北京出發(fā),經(jīng)過(guò)河南、合肥,到達(dá)上海。這樣一來(lái),京滬兩地及沿線(xiàn)的金融、政務(wù)機(jī)構(gòu)可以利用這條線(xiàn)傳輸遠(yuǎn)地災(zāi)情和量子安全數(shù)據(jù),從物理原理上確保不被第三方竊聽(tīng)。

  中國(guó)除了目前在按計(jì)劃推進(jìn)的工程項(xiàng)目外,中科院上海分院副院長(zhǎng)王建宇曾在“光纖通信50年高峰論壇”表示,按照規(guī)劃,中國(guó)在2016年首顆量子衛(wèi)星發(fā)射后還將發(fā)射更多衛(wèi)星,到2020年實(shí)現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā),屆時(shí)聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成。到2030年左右,中國(guó)將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。

 

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  廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)圖

  得益于量子通信的優(yōu)勢(shì),除了中國(guó)外,世界上還有不少發(fā)達(dá)國(guó)家都在積極推進(jìn)量子通信發(fā)展戰(zhàn)略。今年,歐洲發(fā)布了10億歐元的量子項(xiàng)目計(jì)劃;日本提出了以新一代量子信息通信技術(shù)為對(duì)象的長(zhǎng)期研究戰(zhàn)略,計(jì)劃在2020年至2030年間建成安全保密的高速量子信息通信網(wǎng)絡(luò)。

  2016年3月《第十三個(gè)五年規(guī)劃綱要》發(fā)布,其中量子通信和天地一體化信息網(wǎng)成為十大重點(diǎn)推進(jìn)項(xiàng)目,預(yù)計(jì)兩大專(zhuān)項(xiàng)基金支持力度接近千億,極大推動(dòng)量子通信軍用、民用大規(guī)模建設(shè)和應(yīng)用。量子通信的安全、高效以及國(guó)家在量子通信領(lǐng)域的逐步推進(jìn),也讓市場(chǎng)對(duì)于量子通信也充滿(mǎn)了期待。

  中信證券分析師陳劍指出,作為通信技術(shù)的未來(lái)演進(jìn)方向,量子通信業(yè)終將進(jìn)入廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)等公網(wǎng)市場(chǎng)。據(jù)陳劍測(cè)算,預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)量子通信市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)210億元。其中,專(zhuān)網(wǎng)市場(chǎng)105億元,公網(wǎng)75億元,其他領(lǐng)域30億元;預(yù)計(jì)2020年國(guó)內(nèi)量子通信設(shè)備領(lǐng)域市場(chǎng)規(guī)模為30億元,建設(shè)運(yùn)維領(lǐng)域規(guī)模為30億元,運(yùn)營(yíng)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)150億元。

  陳劍還指出,誘人的市場(chǎng)前景已經(jīng)吸引了眾多參與者,量子通信產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)正在逐漸形成。


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