在电影《窃听风云》中，窃听者使用GSM阻截器，只需输入目标的手机号码，就能轻松进行窃听。这让人们对通信安全和保密性产生了质疑。是否有一种通信保密手段或加密方式，可以保证通信绝对安全？如今，量子通信凭借量子密钥的绝对安全性，给数据加上了牢不可破的锁。

天地一体化量子通信网络
 

2021年1月7日，中国科学技术大学宣布，中国科研团队成功实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网络，证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已经初步成熟。据了解，此项成果经过两年多的稳定性和安全性测试后，已在英国《自然》杂志上刊发。杂志审稿人评价称，这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络，是量子通信“巨大的工程性成就”。
 

中国科学家们构建的量子通信网络，就是给传统通信方式加上量子密钥。量子密钥由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆，进而能保证用其加密的内容不可破译。量子密钥分发是迄今为止唯一被严格证明在原理上无条件安全的通信方式。

“天然保护罩”防窃密

就像无数窃密题材影视作品中展现的那样，窃密者一般都是悄悄地把机密文件复制一份，拿回去慢慢破译，既能实现窃取目的又不会被发现。但是量子态的粒子十分微小，找到并截取粒子相比于窃取机密文件，在难度系数上有着质的差异。与其他密码加密方法相比，量子领域具备独有的两层“天然保护罩”，守卫着传送信息和密钥的安全，即不可克隆定律和测不准原理。
 

其中，第一层“天然保护罩”——不可克隆定律，即绝不可能精确地克隆任意量子态的粒子。这与生物领域的认知是不同的，生物可以被克隆，但是任意一个量子态的粒子一旦被复制，原先的量子态就会被损坏。在现代科技支持下，其他用户可通过高超的方法和特殊的手段拦截量子态的粒子，但这种窃听行为会触发不可克隆定律这层“天然保护罩”，使量子态的粒子发生改变，立刻会被传递信息的特定用户发觉。特定用户就会“停止发货”，密钥即时“不再启用”。
 

既然量子态的粒子不能被复制，那么，截取量子态的粒子后是否可以直接进行测量呢？答案是否定的，一旦如此便会触发第二层“天然保护罩”——测不准原理。所谓测不准原理，即不可能同时准确测量出微观世界粒子的某些成对的物理量，如速度与位置、时间与能量等。窃密者掌握不了这些关键物理量，破解量子密码也就如老虎吃天——无从下口。
 

这两层“天然保护罩”，让量子密码对基于计算能力的破译方法具有特殊天然的“免疫力”，让量子通信成为不可被窃听、保密性最强的通信手段。当前，量子通信已在我国得到广泛应用。

多领域应用前景广

量子通信是量子科技三大方向之一，经过20多年努力，中国在量子通信领域实现了从跟跑到领跑的重大转变。
 

2016年，中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”；2017年9月，世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。
 

“墨子号”牵手“京沪干线”，中国科研团队在此基础上构建了全球首个星地量子通信网。据了解，整个网络覆盖四省三市共32个节点，包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网，通过两个卫星地面站与“墨子号”相连，目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家单位。
 

量子保密通信技术已经为纪念抗战胜利70周年阅兵、十九大等国家重要会议和活动提供了信息安全保障。此外，银行业监管信息报送、人民币跨境收付信息管理系统等都应用了量子保密通信技术。未来，量子通信在金融、政务、国防、电子信息等领域可进一步广泛应用。
 

星地量子通信网的建成，不仅为未来实现覆盖全球的量子网奠定了科技基础，也为相对论、引力波等科学研究提供了前所未有的“天地实验室”。对我国而言，量子通信不仅仅是世界领先的科学研究以及最安全的信息加密技术，同时能促进高端人才从学术圈向产业圈流动，成为中国产业升级的一个范例。

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