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揭秘中國量子衛星 中國通訊將無法被破解

還記得棱鏡門嗎?電子通信時代,人們的安全感就像窗戶紙一樣脆弱。隨著計算能力的提升和數學的進步,基于計算復雜度的經典加密體系終將崩塌。公鑰加密算法RSA512在1999年就被破解了,科學家估計目前主流的RSA1024將在2019年被攻克,盡管科學家們試圖尋找更加復雜的算法,但“抗解密”效果都不理想。在現代科學認知中,幾乎任何已知事物都是可測的,但量子是個例外。在多粒子量子系統中,存在一種奇特的關聯,即一對具有量子糾纏態的粒子,即使隔著一個太陽系,當其中一個狀態改變時,另一個狀態也會即刻發生相應改變。量子通信以其絕對安全性、超大信道容量、超高通信速率、可遠距離傳輸信息和高效等特點,得到全球科技界、產業界普遍重視,許多國家爭相將量子通信研究作為戰略項目。

量子科學實驗衛星首席科學家、中科院院士潘建偉介紹,傳統的通信加密和傳輸安全都是依賴于復雜的算法,但是只要對方的計算能力足夠強大,再復雜的保密算法都能夠被破解,所以都不能夠做到絕對安全。量子通信能做到絕對安全,是由量子自身的特性所決定的。作為光的最小顆粒,單個的光量子在傳輸信息的時候具有測量不準、不可克隆等性質,這些特性構成了量子通信安全的基石。 量子的保密通訊的這種手段,原理上都是無條件安全的,哪怕計算能力再強,也是破解不了的,所以從這個角度上講,它就是一種革命性的東西。

據中新網報道,記者1日從中國科學院獲悉,全球首顆“量子科學實驗衛星”擬于8月中旬在酒泉衛星發射中心擇機發射。

如果該衛星成功運行,中國將在世界上首次實現衛星和地面之間的量子通信,并結合地面已有的光纖量子通信網絡,初步構建一個廣域量子通信體系。根據工程總指揮批準的星箭進場工作安排,量子科學實驗衛星及配套長征二號丁型遙三十二運載火箭,擬在7月上旬運抵酒泉衛星發射中心,計劃于8月中旬擇機發射。

這顆衛星質量約640千克,將由火箭發射至高度為500千米的預定軌道。該衛星包括4個有效載荷:量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源、量子試驗控制與處理機??膳c地面上相距千公里量級的兩處光學站同時建立量子光鏈路。

量子密鑰分發其實比較簡單,就是相當于我在衛星上,你在地面,我就給你發一連串的單光子下來,發到你手中,你能把信號給解碼出來,這任務就完成了。4個光學地面站就可以來接收衛星下來的信號,那我們就可以進行量子通訊,那么在衛星的幫助之下,這4個地面站任何兩兩之間的地面站都可以實現一個安全的通訊,我們就可以組網了。

光量子電話網和平常打電話一樣,卻不用擔心被竊聽。因為量子通信“一次一密”:兩人通話期間,密碼機每分每秒都在產生密碼,一旦通話結束,這串密碼就會立即失效,下一次通話絕對不會重復使用。

按照我國量子通信研發、推廣預定計劃,北京、上海以及最邊遠的新疆烏魯木齊等城市也在陸續抓緊城域量子通信網的建設。這幾處城域網的建成,以及同合肥、濟南城域網的呼應與配合,將初步形成面向全國架構的局面。再經幾年過渡,越來越多的城市都將會利用量子衛星等方式加強信息連接,與此同時,由中國科學家自主研發的“量子科學實驗衛星(簡稱量子衛星)”現已完成關鍵部件的研制與交付,將使中國先于歐美擁有量子通信覆蓋全球的能力。美國人感慨量子這個技術中國走在我們前面了,量子科學實驗衛星這一裝備我們都還沒有。

在首顆量子科學實驗衛星發射成功后將發射多顆衛星,力爭到2020年實現亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發,建成聯接亞洲與歐洲的洲際量子通信網。到2030年左右,我國將建成全球化的廣域量子通信衛星網絡。


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