将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，信息安全问题有望从根本上、永久性地解决

　　据新华社电 记者28日从中科院获悉，我国首颗量子科学实验卫星将于今年7月择机发射，将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。

　　量子卫星首席科学家、中国科学技术大学教授、中科院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心主任潘建伟院士介绍，量子通信的安全性基于量子物理基本原理，单光子的不可分割性和量子态的不可复制性保证了信息的不可窃听和不可破解，从原理上确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全，可从根本上、永久性解决信息安全问题。

　　据介绍，量子科学实验卫星专项将研制及发射1颗量子科学实验卫星，建设以4个量子通信地面站、1个空间量子隐形传态实验站为核心的空间量子科学实验系统。该卫星搭载量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源、量子试验控制与处理机等有效载荷，具备两套独立的有效载荷指向机构，通过姿控指向系统协同控制，可与地面上相距千公里量级的两处光学站同时建立量子光链路。

　　量子卫星发射后，天地一体化量子科学实验系统将投入正式运行，完成包括星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及地星量子隐形传态等多项科学实验任务。
潘建伟还透露，“京沪干线”大尺度光纤量子通信骨干网工程预计今年下半年交付。这一工程将构建千公里级高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。结合量子卫星和京沪干线，将初步构建我国天地一体化的广域量子通信体系。

　　作为中科院空间科学先导专项的第三颗科学卫星，量子科学实验卫星2011年正式立项。经过5年研制，卫星已经完成总装，正在进行出厂前的最后一轮加电测试。在通过出厂评审之后，量子卫星将于今年6月转运到酒泉卫星发射中心。

　　■探索 量子卫星发射如何改变我们的生活

　　在中科院的微小卫星工程中心，记者看到这颗世界首颗量子通讯卫星正在进行出厂前最后的加电测试。

　　方式：两级控制对精度要求高

　　和普通卫星不一样的是，量子卫星的各项实验都需要天地互动来实现。只有达到高于普通卫星十倍的对准精度，各项实验才能顺利展开。为了达到这一要求，量子科学实验卫星采用平台和有效载荷两级控制的方式，不仅对单个设备的精度要求非常之高，对于两级系统的控制也特别复杂。
　　量子科学实验卫星总设计师朱振才介绍，在这颗量子卫星上还有一颗非常重要的载荷，叫纠缠源，它只有机顶盒的大小，但是作用却非常关键，因为它能够产生纠缠光，而这也是这颗卫星在空中做各种量子实验的一个源头，平时实验室里纠缠源的体积非常巨大，但是，研究人员不仅把它做到了小型化，还通过一系列的创新让它实现了满足这种空间的环境要求，这在国际上是首次实现的。

　　任务：开展量子保密通信实验

　　量子科学实验卫星首席科学家潘建伟院士介绍，这个卫星主要是有三个任务，第一个任务主要是比较实用的，就叫做量子保密通信，或者量子密钥分发，这个时候我们会实现卫星和地面之间的一种安全的通讯。传统的通信加密和传输安全都是依赖于复杂的算法，但是只要对方的计算能力足够强大，再复杂的保密算法都能够被破解，所以都不能够做到绝对安全。量子通信能做到绝对安全，是由量子自身的特性所决定的。作为光的最小颗粒，单个的光量子在传输信息的时候具有测量不准、不可克隆等性质，这些特性构成了量子通信安全的基石。

　　潘建伟说，量子的保密通讯的这种手段，原理上都是无条件安全的，哪怕计算能力再强，也是破解不了的，所以从这个角度上讲，它就是一种革命性的东西。对于量子卫星来说，发射升空却仅仅只是开始，卫星在太空中与地面几个光学实验站的“互动”，才是此次量子卫星实验的重头戏。

　　潘建伟介绍，量子密钥分发比较简单，就相当于，我在卫星上，你在地面，我就给你发一连串的单光子下来，发到你手中，你能把信号给解码出来，这任务就完成了。4个光学地面站就可以来接收卫星下来的信号，那就可以进行量子通讯，那么在卫星的帮助之下，这4个地面站任何两两之间的地面站都可以实现一个安全的通讯，就可以组网了。

　　目标：力争2030年实现全球组网

　　在首颗量子科学实验卫星发射后，我国还将陆续发射多颗量子卫星，力争在2030年前后率先建成全球化的广域量子保密通信网络。潘建伟说，用这种小颗粒来传输信息的时候，在光纤里边丢失得就很快，所以大概做了一百公里，做了两百公里，现在我们刚刚有个最好的结果能做到四百公里，想做再远，你也做不下去了。但是，从天上往下送信号的时候，那个是一个大气层的厚度，大概只有相当于水平大气的就是八到十公里左右，那么这样用卫星送，送几千公里都是非常容易的，80%的光是可以穿过大气的，所以要做全球化的量子通讯必须上天，才能做这个全球化的广域的量子通讯。除了绝对安全外，量子还具有很多神秘的特性。通过这颗量子卫星，科学家还将首次在太空进行量子纠缠分发和隐形传态等多项科学实验。

　　■纵深 量子技术：下一个科技拐点？

　　量子究竟是什么？研究量子有何作用？量子卫星的发射究竟对我们的生活能带来哪些改变呢？量子是现代物理的重要概念，最早由德国物理学家普朗克在1900年提出。量子并不是一种粒子，而是指最小的、不可再分割的能量单位。例如，“光的量子”就是光的基本单位，而延伸出的量子力学、量子光学等更成为当前的国际热点研究领域。

　　“棱镜门”事件之后，通信安全与通信保密的重要性引发各国政府以及广大公众的普遍关注。在保密通信领域，量子通信是迄今为止唯一被严格证明“无条件安全”的通信方式。通过量子通信，人们可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。

　　量子计算还具有超级计算机望尘莫及的计算能力。随着可操纵粒子数增加，量子计算的能力可以呈指数增长。预计在5年内，可实现操纵50个粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力将超过目前最快的天河二号超级计算机；通过10到15年时间，我国将有望实现操纵100个粒子的量子计算机，对特定问题的处理能力将达到目前全世界计算能力总和的100万倍，可以为密码分析、气象预报、石油勘探、药物设计等大规模计算难题提供解决方案。正因如此，量子技术被称为是下一个科技拐点，也被认为是继互联网技术之后，最有可能引发军事、经济、社会领域又一次重大革命的关键技术。据央视

　　重庆晨报2016年5月29日