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这36家单位,共同勾勒出我国量子通信产业链的雏形

http://www.c114.net ( 2017/6/19 16:40 )

日前,中国量子通信领域在技术上和标准化建设上都迎来了好消息。国内技术团队先后在反事实直接量子通信和量子安全直接通信领域取得技术突破。中国通信标准化协会量子通信与信息技术特设任务组的成立则标志着中国在量子技术领域从标准战略层面发起了向西方发达国家的赶超行动。加上“墨子号”量子卫星的成功发射和量子保密通信“京沪干线”的顺利贯通,中国在量子通信领域无论在技术上,还是在产业化方面,有望扮演领跑者角色。

媒体上出现的各种量子通信技术是什么意思

随着保密通信“京沪干线”的顺利贯通,量子通信在媒体上出现的频率大幅提高,不过目前已经产业化的是量子密钥分配,而非量子隐形传态、反事实直接量子通信和量子安全直接通信等技术。

量子密钥分配需要通过量子的手段在通信双方之间安全分发和共享随机密钥,一般用弱相干光源发射光子。把一个信息编码在一个光子上,一个光子有着不同的量子态,把光子通过光纤发射过去,接收方接到密钥后进行解码。这是产业化最成熟的技术。

量子隐形传态是一种传递量子信息(例如以量子叠加态编码的信息)的技术。它首先要在信息传递的“本地”和“远方”两地间建立量子纠缠,将要传递的“目标量子信息”与量子纠缠的本地方进行测量,远方的纠缠量子状态随即改变。不过这项技术要想成熟乃至商业化还有很长的距离。

还有一些技术,离实用化的距离就更远了。

日前,中国科技大学和南京邮电大学科学家合作,在量子安全直接通信领域取得重要的阶段性突破:首次用量子存储对量子安全直接通信协议中的核心内容进行了验证,为实现基于卫星的长距离和全球化量子安全直接通信奠定了基础。相关论文发表于最新一期《物理评论快报》杂志上。

量子安全直接通信不同于量子密钥分配,不需要通过量子的手段在通信双方之间安全分发和共享随机密钥,而是可以直接传输机密信息。不过,目前这项相对于已经商业化的量子密钥分配还不够成熟。就目前来看,量子安全直接通信由于一些限制,暂时没有什么使用价值,这次文章发到PRL估计是因为用到了量子存储。不过暂时没有使用价值并非指这项技术是写论文的噱头,至少这个量子安全直接通信也是一个研究方向,只不过目前来说实用价值不大。

和量子安全直接通信处境类似的还有反事实量子通信和量子指纹识别等技术,这些技术确实是一个研究方向和一种应用的方式,只是目前实用价值不高,至于将来是只能尘封在实验室,还是能产业化、商业化,这个谁也说不准。

以反事实量子通信来说,自最初的理论工作提出以来,在对其内在机理的解释方面引起了学术界不小的争论。

不过最近也有实验上的突破,日前,中国科学技术大学潘建伟教授及其同事彭承志、陈宇翱等和清华大学马雄峰合作,在国际上首次实验实现了反事实直接量子通信,在实验中演示了图像的反事实传输,相关成果发表在最近一期《美国科学院院报》。按照过去的经验,任何信息的传输都需要通过实物载体,而反事实量子通信的特点就是可以没有信息传输载体实现信息的传递,反事实量子通信的的“反”就体现在这一点上,因为这违背了过去人们的认知。

反事实直接量子通信实验装置。最核心的结构是嵌套、级联的干涉仪。Bob 根据他需要传输的信息来编码,通过嵌套的量子芝诺效应,Alice 可以利用类似于“无相互作用测量”的方式完整地获知 Bob 的信息,并且在这个过程中没有任何光子在 Alice 和 Bob 之间传输。

就目前的技术发展大势来说,量子通信包括很多种应用的形式,不过经过了十几年的沉淀,大家发现量子密钥分配和量子隐形传态这两种方式确实有实用价值。而这也是量子密钥分配已经产业化——中国建成京沪量子通信干线,以及国内外大量科研工作中致力于量子隐形传态的原因。

中国将争夺量子通信标准话语权

近年来,全球都非常注重量子通信标准话语权的争夺——欧洲电信标准研究院(ETSI)在2008年组织欧、美、日、加等西方发达国家的相关企业和研究机构成立了QKD标准化组,目前已发布了多项标准,并计划推荐其标准成为国际标准。德国电信、英国电信等国外电信运营商最近也成为该QKD标准化组的成员。IEEE目前也在开展“软件定义的量子通信”标准研究。

而在量子通信产业化、工程化、商业化上,随着“墨子号”量子卫星的成功发射和量子保密通信“京沪干线”的顺利贯通,标志着我国在量子保密通信的科研和工程化、产业化等方面都已经处于国际领先地位。

在产业化发展取得喜人成绩的同时,量子通信标准话语权的争夺也必须同步跟进。标准是引导产业发展的重要工具,是产业成熟的必经之路,中国在标准制定上自然不能落后于人。

   来源:科工力量

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