量子通信每秒4000密碼防黑客 未來(lái)五年商業(yè)價(jià)值百億元

　　信息安全是目前大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，使用量子技術(shù)對(duì)信息進(jìn)行加密是目前最有效的辦法。由于日常通信遭遇日益嚴(yán)重的黑客攻擊和竊密威脅，“無(wú)條件安全”的量子通信日益受到重視。近日，我國(guó)首個(gè)商用量子通信專(zhuān)網(wǎng)——濟(jì)南黨政機(jī)關(guān)量子通信專(zhuān)網(wǎng)完成了測(cè)試，整套網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)今年8月底正式投入使用。

　　中科院量子技術(shù)與應(yīng)用研究中心博士、濟(jì)南量子科學(xué)研究院院長(zhǎng)助理周飛參與了整個(gè)濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)的建設(shè)。他介紹，通過(guò)量子通信，可以實(shí)現(xiàn)信息傳遞的“絕對(duì)安全性”——一旦發(fā)現(xiàn)竊聽(tīng)或復(fù)制信息，可以立刻察覺(jué)。量子通信的前景被廣泛看好，5年之后，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)100億元左右。

　　濟(jì)南黨政機(jī)關(guān)量子通信專(zhuān)網(wǎng)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)）內(nèi)的所有通信數(shù)據(jù)，都通過(guò)核心機(jī)房的專(zhuān)業(yè)設(shè)備，量子加密后，與周邊數(shù)百平方公里的近200個(gè)終端進(jìn)行保密通信。專(zhuān)網(wǎng)從5月起完成了50多個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試，所有用戶之間的通信實(shí)現(xiàn)了每秒產(chǎn)生4000多個(gè)密碼的絕對(duì)保密性。

　　我國(guó)量子通信世界領(lǐng)先

　　因?yàn)榱孔邮悄芰孔罨?、最小、不可分割的單元。未知量子態(tài)無(wú)法精確克隆，只要有人試圖復(fù)制，就會(huì)產(chǎn)生誤碼而被發(fā)現(xiàn)，這些特性保證了量子通信在傳輸過(guò)程中有了絕對(duì)安全性。

　　記者了解到，濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)是繼濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)之后，第一個(gè)真正商用的量子通信專(zhuān)網(wǎng)。濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)目前是世界上規(guī)模最大、功能最全的量子通信城域網(wǎng)。

　　據(jù)中科院量子技術(shù)與應(yīng)用研究中心博士、濟(jì)南量子科學(xué)研究院院長(zhǎng)助理周飛介紹，濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)8月份建成之后，在國(guó)防、金融、電力等領(lǐng)域?qū)⒆鳛槭痉哆M(jìn)行推廣。量子通信技術(shù)被認(rèn)為是“保障未來(lái)信息社會(huì)通信機(jī)密性和隱私的關(guān)鍵技術(shù)”，目前我國(guó)在這方面處于世界領(lǐng)先水平。

　　未來(lái)，一臺(tái)臺(tái)其貌不揚(yáng)的黑色電話，將出現(xiàn)在濟(jì)南市多個(gè)單位的業(yè)務(wù)部門(mén)。在檢察院系統(tǒng)，對(duì)一些貪腐案件調(diào)查進(jìn)行信息溝通時(shí)，通過(guò)量子通信電話可以保證信息安全性，不存在泄露或竊聽(tīng)；一些政府部門(mén)在政務(wù)信息的溝通中，通過(guò)它也可以做好機(jī)要信息的安全保護(hù)。

　　據(jù)介紹，濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)已完成第一階段測(cè)試，上述場(chǎng)景將不再遙遠(yuǎn)而神秘。因?yàn)樵跐?jì)南數(shù)百平方公里內(nèi)的近30個(gè)黨政部門(mén)，將依靠專(zhuān)網(wǎng)進(jìn)行保密通信。更深層的意義在于，以保密性和安全性為標(biāo)簽的量子通信，終于邁出了商業(yè)化的第一步。

　　“這并不是容易的一步。”接受采訪時(shí)周飛坦言，在先后啃下技術(shù)、工程化兩大“硬骨頭”之后，量子通信現(xiàn)在迎來(lái)了第三塊“硬骨頭”——投入巨大的量子通信專(zhuān)網(wǎng)能否告別政府給養(yǎng)，在市場(chǎng)中形成可持續(xù)的商業(yè)模式？

　　周飛說(shuō)，“這一切都在探索之中?！?/p>

　　通過(guò)假信號(hào)判斷“是否安全”

　　“有一口井，大家都想喝到其中甘甜的井水，但不幸的是，這井里混合了一種毒液，必須把毒液蒸餾掉才能盡情飲用健康的井水。那么問(wèn)題來(lái)了：蒸餾掉多少合適呢？”清華大學(xué)教授、濟(jì)南量子技術(shù)研究院院長(zhǎng)王向斌這個(gè)有趣的比喻，指向了量子通信在工程化之前遇到的第一塊“硬骨頭”——量子通信的技術(shù)難題。

　　自人類(lèi)使用語(yǔ)言以來(lái)，通過(guò)密鑰給信息加密的技術(shù)就伴隨著通信需求而不斷發(fā)展。特別是近幾年，中國(guó)科學(xué)家已經(jīng)將量子密鑰分配技術(shù)作為一種不可破解的密鑰共享方案，進(jìn)行了深入研究。周飛向記者表示：“我們現(xiàn)在的量子通信運(yùn)用單光子的編碼傳輸。絕對(duì)的單光子傳輸足夠安全，但現(xiàn)實(shí)應(yīng)用還沒(méi)有完美的理想單光子源。我們只能用準(zhǔn)單光子傳輸（非理想的單光子），非單光子就是多光子，就有可能受到光子分束的攻擊，這種攻擊會(huì)使得其安全性降低。”

　　在這里，單光子成分就是研究人員需要的“甘甜的井水”，多光子成分就是“致命的毒液”，該“蒸餾”掉多少“致命的毒液”？科學(xué)家們想出了一個(gè)好辦法：通過(guò)“誘騙態(tài)方法”來(lái)解決準(zhǔn)單光子傳輸?shù)陌踩珕?wèn)題。

　　“簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，‘誘騙態(tài)方法’是在真的信號(hào)中摻雜一些假的信號(hào)，通過(guò)假的信號(hào)來(lái)判斷是否有人在竊聽(tīng)和分析真信號(hào)的安全成碼率。”在周飛看來(lái)，誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)方案的攻關(guān)是解決量子通信工程化的最重要難題。得益于中科大潘建偉院士和清華大學(xué)王向斌教授的艱苦攻關(guān)，到2013年底，大部分量子通信技術(shù)方面的問(wèn)題都已被掃除。

　　但接下來(lái)，在量子通信工程化上的重重關(guān)卡并不比技術(shù)難度小。

　　7天24小時(shí)無(wú)人值守也可

　　在早期，濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)的很多專(zhuān)業(yè)設(shè)備所在地沒(méi)有機(jī)房，沒(méi)有恒溫的條件，環(huán)境的溫度或高或低，但服務(wù)器承受度有限，如何從工藝上固化溫度，解決設(shè)備自我穩(wěn)定性，是工程師們面臨的挑戰(zhàn)。

　　只有圓珠筆截面大小，外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導(dǎo)芯片”是高效探測(cè)設(shè)備的核心關(guān)鍵器件。周飛舉例說(shuō)，距離遙遠(yuǎn)的兩個(gè)城區(qū)之間進(jìn)行單光子傳輸時(shí)，它的光到達(dá)時(shí)非常微弱。科學(xué)家需要用一種特殊的高效探測(cè)器，才能探測(cè)到這些微弱的光。有了周飛同事們研發(fā)的這種關(guān)鍵器件，才能更清晰地“聽(tīng)懂”單光子說(shuō)了什么。

　　而“周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)芯片”的研制成功，標(biāo)志著我國(guó)成為世界第三個(gè)完全掌握“基于逆向質(zhì)子交換波導(dǎo)研制技術(shù)”的國(guó)家；同時(shí)，基于此芯片，我國(guó)又成功研發(fā)了室溫下性能最優(yōu)的通信波段單光子探測(cè)器，也是世界上第一臺(tái)封裝成型的商業(yè)產(chǎn)品樣機(jī)。

　　實(shí)際上，從2013年底至濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)測(cè)試完成，周飛等人就一直在解決類(lèi)似上述工程技術(shù)問(wèn)題，確保整個(gè)專(zhuān)網(wǎng)一周7天每天24小時(shí)的穩(wěn)定性，以及無(wú)人值守情況下智能化的工作。

　　“如今，專(zhuān)網(wǎng)設(shè)備對(duì)環(huán)境的容忍性就更大了?！敝茱w說(shuō)，“我們的核心不僅僅在于研發(fā)，更在于工程化應(yīng)用?！?/p>

　　未來(lái)5年商業(yè)價(jià)值百億

　　從技術(shù)到產(chǎn)品，從研發(fā)到應(yīng)用，濟(jì)南專(zhuān)網(wǎng)測(cè)試的完成，意味著量子通信即將奔向商用領(lǐng)域。

　　如今，“量子概念”正處在時(shí)代的“風(fēng)口”。在黑客入侵等事件的影響下，“無(wú)條件安全”的量子通信日益受到重視。據(jù)業(yè)內(nèi)專(zhuān)家估算，量子通信可應(yīng)用于專(zhuān)網(wǎng)、公眾網(wǎng)、云安全等特殊應(yīng)用領(lǐng)域，未來(lái)5年左右，量子通信市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在100億左右。

　　周飛表示，在時(shí)代風(fēng)口、國(guó)家政策、資本包圍的三重助力下，這些顯然都不是問(wèn)題。作為國(guó)內(nèi)目前少有的超前“黑科技”產(chǎn)業(yè)，量子通信正受到國(guó)家的大力支持。如“十三五”規(guī)劃意見(jiàn)稿明確提到：“要堅(jiān)持有所為有所不為，在航空發(fā)動(dòng)機(jī)、量子通信等領(lǐng)域再部署一批體現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略意圖的重大科技項(xiàng)目”。

　　事實(shí)上，眾多資本早已爭(zhēng)先恐后“搶灘”量子通信市場(chǎng)。正如中國(guó)上市公司研究院研究員洪新星所言，不斷加量的行業(yè)“催化劑”已經(jīng)給量子通信板塊打了“強(qiáng)心針”，國(guó)內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、政府和企業(yè)布局踴躍。

　　因此，周飛如今更相信市場(chǎng)的力量：即使現(xiàn)階段量子通信尚未真正商業(yè)化，但長(zhǎng)遠(yuǎn)看來(lái)，量子通信的商業(yè)化大潮將勢(shì)不可擋，“可持續(xù)的商業(yè)模式一旦形成，大規(guī)模應(yīng)用推廣將指日可待。”