量子通信:信息安全问题的“终结者”

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近日有两则关于量子通信的消息,一则是我国首颗量子卫星将在8月份择机发射,在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信,构建一个天地一体化的量子保密通信与科学实验体系,有望永久性解决信息安全问题;一则是天津将建设量子通信城域网,提高本市网络安全水平。

“用量子技术保护每一个比特。”

关键词

安全

什么是量子?

量子通信为何安全?

上面这两则消息,都突出了两个字:安全。

“用量子技术保护每一个比特。”这是记者接过中国科学院国有资产经营有限责任公司旗下国科量子通信网络公司沈晓丰的名片上书写的一小段话。

“量子通信的安全性,是由量子的特性决定的。”在国科量子专家的介绍中,量子通信的安全性基于量子的物理基本原理。

什么叫量子?要叫学文的记者理解这个词,该专家颇费了些心思。他告诉记者,量子是物质和能量的最小的单元,每个量子都不可分割、不可复制,量子状态不可测量。也正是因为这个特性,决定了通过量子通信传输的信息不会被窃听,不会被破解,也从原理上确保了量子通信传输的身份认证、传输加密以及数字签名等内容的无条件安全,从而从根本上、永久性解决信息安全问题。

“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,

由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,

将领先于欧美。”

关键词

世界前列

我国研究多长时间?

在世界研究地位如何?

“量子通信国内发展已有十多年历史,我国在量子通信领域跻身世界前列。”国科量子的专家告诉记者。

2004年,中国科技大学的潘建伟团队在国际上首次实现了五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输,这一成果被《自然》杂志发表,并同时入选英国物理学会和美国物理学会评选出的年度国际物理学重大进展。

此外,潘建伟的团队于2007年在国际上首次实现了安全通信距离超过100公里的光纤量子密钥分发,2009年实现了国际上首个全通型量子通信网络,2012年建成首个规模化量子通信网络。

过去十余年间,潘建伟团队的成果曾6次入选英国物理学会评选的年度国际物理学重大进展,5次入选美国物理学会评选的年度国际物理学重大进展,9次入选两院院士评选的中国十大科技进展新闻,1次入选美国science杂志“年度十大科技进展”,1次入选英国nature杂志“年度十大科技亮点”,1次当选英国物理学会评选的国际物理学十大突破榜首;团队主要成员获得了欧洲物理学会菲涅尔奖,中科院杰出科技成就奖,香港求是科技基金会“求是杰出科学家奖”,美国物理学会“贝勒讲席(beller'slectureship)”,国际量子计算、测量和通信学会评选的“国际量子通信奖”,何梁何利科学与技术成就奖,陈嘉庚青年科学奖,国际纯粹与应用物理学会青年科学家奖。

2016年1月8日,潘建伟院士团队的“多光子纠缠及干涉度量”项目获得2015年国家自然科学一等奖。

英国《自然》杂志在专门报道潘建伟团队量子通信研究成果的长篇新闻特稿指出:“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧美。”

“京沪干线”作为全球首个开工的远距离量子

骨干线路,为我国量子通信产业的发展抢得了先机。

英国《自然》杂志指出“网络安全领域应用量子物理

向着实现远距离数据安全传输这一梦想更靠近了一步”。

京沪干线

为何要建“京沪干线”?

完工后能干什么?

2013年7月22日,国家发展改革委对中国科学院《关于报送量子保密通信“京沪干线”技术验证及应用示范项目可行性研究报告的请示》予以批复,中国科技大学是项目建设主体。“京沪干线”作为全球首个开工的远距离量子骨干线路,为我国量子通信产业的发展抢得了先机。

“京沪干线”的目标是建成连接北京、上海,贯穿济南、合肥等地长达2000多公里的量子保密通信骨干线路,实现多地城域网络的接入,验证大尺度量子保密通信技术的同时开展应用研究和应用示范。

截至2016年3月底,“京沪干线”项目已建设完成15个中继机房、1554公里主干线路光缆勘查和改造,完成北京城域量子网络的实施部署和测试验收以及室内联调系统的测试评审验收,进行了全天候24小时连续运行,点对点量子密钥分发系统无故障运行时间超过15000小时。

按照计划,京沪干线将于今年下半年全线贯通,届时可为政务、金融及军民融合等领域提供数据保密通信服务。

2014年4月英国《自然》杂志以“量子通信,从实验室到现实应用的飞跃”为题对“量子保密通信‘京沪干线’技术验证及应用示范项目”进行了专题报道,并指出“网络安全领域应用量子物理向着实现远距离数据安全传输这一梦想更靠近了一步”。

量子保密通信成功保障了新中国成立六十周年阅兵、党的“十八大”、抗战胜利七十周年阅兵等国家重大活动的通信安全。除了国家安全,国科量子的专家介绍,量子通信还应用在金融领域、云数据中心领域与专网领域。

关键词

示范应用

量子通信有多重要?

都能在哪些领域应用?

目前,国家已将量子保密通信列入重点部署项目,2015年11月,习近平总书记在关于“十三五”规划建议的说明中明确指出,要在量子通信等领域部署体现国家战略意图的重大科技项目。

2016年3月17日,国家“十三五”规划纲要正式发布,在支持发展战略性新兴产业方面,明确要求在信息网络等领域加强前瞻布局,量子通信是重要内容之一。

国科量子的专家介绍,2009年,中国科技大学发起成立科大国盾量子技术股份有限公司。经过近几年的发展,科大国盾量子目前已成长为中国最大的量子通信设备制造商和量子信息系统服务提供商,拥有多项量子通信领域的技术专利,是全球广域量子通信网络化技术的开拓者、实践者和引领者。这几年来,科大国盾量子承担了一系列量子通信示范应用的重要任务。

量子保密通信成功保障了新中国成立六十周年阅兵、党的“十八大”、抗战胜利七十周年阅兵等国家重大活动的通信安全。除了国家安全,国科量子的专家介绍,量子通信还应用在金融领域、云数据中心领域与专网领域:

●金融领域

在中国人民银行、中国银监会等单位的指导下,中国工商银行、中国农业银行、中国银行、交通银行、中国民生银行、浦发银行、北京农商行以及东方证券、国泰君安期货、华安基金等单位已经或正在进行同城数据备份和加密传输、网上银行加密、异地灾备及视频会议等示范应用。目前,中国银监会已将量子通信写入银行业“十三五”发展规划,中国人民银行正在论证、推动量子通信技术在银行业的应用。

●云数据中心领域

2014年9月起,在阿里云机房环境中搭建了合作测试平台,对量子设备与公共平台的技术融合进行测试和验证,并于2015年10月联合发布了云量子保密通信产品。未来,阿里云将逐步将政务、金融、电子商务等各种类型的云态迁移到量子安全域,深化量子保密通信应用。

●专网领域

在合肥、济南等地建立了量子保密通信专网。其中,合肥专网2012年建成,是国内首个开工、首个建成、首个使用的规模化城域量子通信网络。济南专网于2013年建成,涵盖56个节点、95个用户,是目前规模最大的全时运行的城域量子保密通信网络。

“未来,普通天津市民将

享受到基于量子保密通信

的身份认证、atm机等自助

终端的通信加密、移动

通信加密等新型服务。”

关键词

展望

天津量子

通信城域网

什么样?

按照国家的部署,中国科学院正在牵头“星地一体”国家广域量子通信骨干网络项目的规划工作。据了解,国家广域量子通信骨干网络将覆盖全国主要大中型城市,满足金融、政务、云数据中心等主要领域的保密通信需求,天津将是其中重要的一个枢纽节点。国科量子通信网络有限公司将是这项国家任务的主要承担主体。

市工信委相关负责人向记者介绍,天津正在加快推进与中科院的战略合作,积极推动量子通信项目在天津的落地与发展,接入“国家广域量子通信骨干网络”。

“我们将结合天津港口城市的特点及建设全国先进制造研发基地的定位,开发出符合天津城市特点与产业特点的量子通信网,为天津市政务、金融、数据中心、航空航天及港口等领域的用户提供高等级安全通信服务,提高天津市网络安全水平,推动量子战略性新兴产业的发展,与天津地区优势企业合作,形成产业发展合力,助力天津市创新创业发展。”国科量子的专家说。

依托国家广域量子通信骨干网络建设,将积极推动包括天津在内的多地城域网络实现银行与各监管机关之间、各支付清算机构之间、第三方机构之间的通信加密,为银行总部、省级分行、市级分行及各类数据中心,银监会、证监会、保监会及中国人民银行的总部、派出机构及监管对象等各类客户提供量子密钥分发、数据安全传输及基于量子密钥的衍生服务;将为云数据中心内部、云数据中心之间及云数据中心与用户之间3种流量提供数据安全传输服务,为云数据中心数据计算及存储提供量子密钥分发(qkd)服务及基于量子密钥分发的衍生服务(如量子认证)。同时,将尽可能满足未来安全通信需求的技术与应用适度超前考虑,为移动、星地一体化量子保密通信等未来发展需求预留接口。

“未来,普通天津市民将享受到基于量子保密通信的身份认证、atm机等自助终端的通信加密、移动通信加密等新型服务。”国科量子专家说。

对万人瞩目的量子科学试验卫星发射问题,国科量子的专家介绍,2011年,我国启动量子科学实验卫星的研制工作,计划在今年8月发射。目前,该卫星已完成载荷正样产品、卫星平台正样产品研制、整星电测和热平衡试验,正在开展发射星集成测试、emc测试、力学试验、磁测试等工作。在科学应用系统方面,已完成兴隆、南山、德令哈量子通信地面站的验收测试。

量子保密通信“京沪干线”与量子科学试验卫星一起,不仅为我国建设天地一体的广域量子通信网络基础设施奠定了基础,更为星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、千公里级星地双向纠缠分发和空间尺度量子隐形传输等服务提供了基础设施。

“通过引入量子通信项目,

引导天津市本地的高科技

企业、科研院所等机构

提前布局量子通信领域,

获取先发优势,将有力推动

天津市的产业升级。”

关键词

产业

升级

新产品可在

量子通信网

试用验证

国家“十三五”规划纲要明确要求支持“量子通信”等战略性新兴产业的发展,加快推动产业化。国科量子通信网络有限公司承担的另一项职责就是根据国家的这一要求,加快推动量子通信技术的产业化。

目前,量子通信正处于产业化的关键时期,全球竞争日趋激烈,美欧日等多个国家和经济体均发布了雄心勃勃的量子产业规划发展方案。量子通信产业的发展将给人类社会、经济的发展带来巨大的改变。

国科量子的专家表示,随着量子通信技术的高速发展和量子通信网络的加快建设,量子通信技术的应用领域将不断拓宽,对需求的满足程度不断加深,将会有更多的量子通信系统、产品和应用涌现出来,量子通信的产业规模将迅速扩大,对经济的拉动作用也越发明显。我们欢迎天津本地的应用开发商、产品开发商、方案提供商来和我们合作,结合行业特点,开发出更好社会效益、更大经济效益的新应用、新产品、新系统。开发出来以后,可以率先在天津量子通信网上试用验证,产品价值、稳定性一旦得到验证,即可向其他地区输出。

“通过引入量子通信项目,引导天津市本地的高科技企业、科研院所等机构提前布局量子通信领域,获取先发优势,将有力推动天津市的产业升级。”该专家表示。

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