加快打造原始創(chuàng)新策源地,加快突破關(guān)鍵核心技術(shù),努力搶占科技制高點,為把我國建設(shè)成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。

——習(xí)近平總書記在致中國科學(xué)院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求

面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康,率先實現(xiàn)科學(xué)技術(shù)跨越發(fā)展,率先建成國家創(chuàng)新人才高地,率先建成國家高水平科技智庫,率先建設(shè)國際一流科研機構(gòu)。

——中國科學(xué)院辦院方針

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【中國科學(xué)報】量子通信有望“全球通”

2014-11-27 中國科學(xué)報 王珊
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  量子科學(xué)實驗衛(wèi)星發(fā)射在即,其攻關(guān)試驗均已完成;2025~2030年,覆蓋中國的量子通信網(wǎng)絡(luò)終將建成,未來——

  2016年,天空中將會多出一顆耀眼的星,而它就是即將發(fā)射的“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”。

  “前面的攻關(guān)試驗都已經(jīng)做完了?!敝袊拼笪⒊叨任镔|(zhì)科學(xué)國家實驗室研究員彭承志說,量子科學(xué)實驗衛(wèi)星將如期發(fā)射。

  這意味著,量子通信將具備覆蓋全球范圍的能力?!安贿^,量子科學(xué)實驗衛(wèi)星是一顆低軌衛(wèi)星,只能在晚上進行量子通信,空間覆蓋能力和應(yīng)用都還比較有限。”彭承志說,為了提高量子通信的范圍和應(yīng)用能力,他們可能還會考慮量子星座的研制。

  邁出量子通信第一步

  隨著網(wǎng)絡(luò)通信的飛速發(fā)展,賬號保護、傳送安全等成為人們?nèi)找骊P(guān)心的問題。作為以量子力學(xué)基本原理為基礎(chǔ)的全新通信技術(shù),量子通信被視為可以解決人們的擔(dān)憂、無條件保障通信安全的最有效方式。

  而如何讓這一方式更好地服務(wù)于廣大用戶,一直是學(xué)界研究的熱點。中科院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉帶領(lǐng)團隊,用辛苦和努力澆灌了一朵量子之花。

  2012年2月17日,是讓團隊成員、中科院量子技術(shù)與應(yīng)用研究中心副主任趙勇銘記在心的日子。當天,歷時18個月建設(shè)的“合肥城域量子通信試驗示范網(wǎng)”終于完成了。

  這是全球首個城域量子通信試驗示范網(wǎng),有了這一安全保障,示范網(wǎng)用戶傳遞的信息內(nèi)容就會變得不可竊聽、復(fù)制或破譯。

  研制量子通信網(wǎng)絡(luò)終端設(shè)備,研制量子通信微光探測核心器件,研制量子通信網(wǎng)控設(shè)備等產(chǎn)品……前期的工作做足后,擁有一個產(chǎn)品和技術(shù)的試驗床,就顯得有點迫切。

  “我們需要一個具有穩(wěn)定性和安全性的更大的平臺來檢測通信,同時積累量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)和運維經(jīng)驗?!壁w勇說。

  合肥示范網(wǎng)應(yīng)運而生,建成的示范網(wǎng)有46個節(jié)點,網(wǎng)絡(luò)覆蓋合肥市主城區(qū),用戶涵蓋省市政府機關(guān)單位、金融機構(gòu)、研究院所等。而直到現(xiàn)在,這些單位都是這一平臺上的創(chuàng)新參與者。

  將通信安全距離擴展至更遠

  如果說合肥示范網(wǎng)的建立是要建設(shè)一個技術(shù)試驗床,那么,今年3月份投入使用的濟南量子通信試驗網(wǎng)則是面向用戶日常應(yīng)用的,希望更加貼合不同使用單位的要求。

  目前,濟南量子網(wǎng)絡(luò)有90多家用戶單位,可以通過網(wǎng)絡(luò)內(nèi)量子通信集控站和終端,實現(xiàn)安全的語音和視頻通信、安全的文件傳真以及安全的數(shù)據(jù)傳輸。

  “我們的平臺可以承載上千用戶。”趙勇說,“網(wǎng)絡(luò)目前是免費提供給用戶使用的,試驗網(wǎng)的目的是通過用戶的使用來進行相關(guān)行業(yè)應(yīng)用模式的探索?!?/p>

  濟南網(wǎng)的順利運行,標志著量子通信城域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成熟。

  “量子通信網(wǎng)絡(luò)需要在更大范圍里,通過更多的用戶體驗進一步驗證其穩(wěn)定性,提高其可用性?!敝袊拼笪⒊叨任镔|(zhì)科學(xué)國家實驗室研究員陳宇翱表示,只有具備了穩(wěn)定性,才會擁有更多的用戶。

  記者了解到,建設(shè)中的量子通信“京滬干線”連接北京、濟南、合肥、上海,全長2025公里,提供4城市間網(wǎng)狀8Gbps加密應(yīng)用數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。

  “目前主要的使用對象還是銀行、證券公司等一些金融機構(gòu)?!标愑畎空f,北京、上海城域量子通信網(wǎng)將分別于今年年底和明年夏天建成。

  陳宇翱告訴記者,2025~2030年,覆蓋全國的量子通信網(wǎng)絡(luò)也有望建成,“我們希望能將安全距離擴展得更遠,并且通過京滬干線來探索一定的商業(yè)盈利模式,將量子通信產(chǎn)業(yè)化”。

  拓展量子應(yīng)用領(lǐng)域

  在潘建偉等人看來,成功就是解決一個又一個問題。

  量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的研發(fā)亦是如此。研制一顆衛(wèi)星,需要考慮很多問題,包括如何提高精度,將量子信號從天上傳下來以及衛(wèi)星發(fā)射以后的空間適應(yīng)性問題。

  盡管過程滿是艱難,所幸的是,這些問題都已得到很好的驗證?,F(xiàn)在,團隊成員們在期待衛(wèi)星發(fā)射的那一刻。

  不過,對于團隊的研究人員來說,努力并沒有到此為止。目前量子通信完成的還是最簡單的點對點的信息傳遞,真正要組網(wǎng)的話,還需要一段時間。

  彭承志還表示,日后建成的量子通信網(wǎng)絡(luò),要致力于與既有經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)的融合,“比如說加密這一塊,我們要提高網(wǎng)絡(luò)的實用性,讓更多的外圍企業(yè)參與進來”。

  此外,通過量子通信的發(fā)展來帶動量子測量和量子計算等技術(shù)的發(fā)展,也是這個團隊的期望,在他們看來,未來,“量子技術(shù)大有可為”。

  (原載于《中國科學(xué)報》 2014-11-27 第1版 要聞)

打印 責(zé)任編輯:冀正一

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