“墨子號”發(fā)射成功的消息讓量子通信技術瞬間變“網(wǎng)紅”，人們在追捧“高精尖”的同時，也在尋找該技術與日常生活千絲萬縷的聯(lián)系。8月18日，記者采訪了“墨子號”研發(fā)參與者之一、濟南量子技術研究院院長助理周飛博士，他列舉了量子通信技術在現(xiàn)實中的種種應用案例，并表示“在量子通信產(chǎn)業(yè)化及相關應用技術方面，我國已經(jīng)走在了美國的前面”。
早在3年前，山東省依托周飛所在的濟南量子技術研究院，在國內(nèi)最早“嘗鮮”量子技術成果，投資1.2億元建成了世界規(guī)模最大、功能最全的量子通信試驗網(wǎng)——濟南量子通信試驗網(wǎng)(下稱“濟南網(wǎng)”)，運用一系列核心技術為山東政務、金融、政法、科研、教育五大領域28家單位的100多個用戶提供保密通信服務。
“史上最難破譯”加密技術有何神秘之處？
一部其貌不揚的黑色電話，出現(xiàn)在濟南市多個單位的核心業(yè)務部門。在檢察院系統(tǒng)，對一些貪腐案件調(diào)查進行信息溝通時，通過它可以保證信息安全性，不存在泄露或竊聽；一些政府部門在政務信息的溝通中，通過它可以做好機要信息安全保護。
“這就是‘量子保密電話’。”周飛表示，“使用人在撥打或接聽電話時，通話記錄可以實現(xiàn)絕對保密。”
“現(xiàn)代密碼學所采用的加密通常是利用數(shù)學算法的復雜度來增加破譯的困難程度。如果破譯者希望得到信息的內(nèi)容，就需要先破譯得到‘鑰匙’。而超級計算機的出現(xiàn)，再復雜的‘鑰匙’都有可能最終被破譯。”周飛舉例說，“比如我們平時打電話時，信號經(jīng)過無線網(wǎng)、基站等若干個節(jié)點，任何一點都可能被竊聽。盡管信息也是加密的，但是這些傳統(tǒng)加密辦法較易破解。而如果用量子技術加密，理論上不可破解。”
處于量子態(tài)的粒子具有“自我毀滅”的特性，這讓它適合做“保密工具”。周飛打比方：“古人在信封上用火漆封口，一旦信件被中途拆開，就會留下泄密的痕跡，而量子密鑰會讓‘信件’自毀，并讓使用者知曉。”記者了解到，在濟南研發(fā)試驗的這項保密通信技術，已經(jīng)在黨的十八大會議上成功應用，用于會場內(nèi)及周邊的信息保密傳輸，防止會議內(nèi)容遭竊聽。
周飛說，類似量子通訊核心技術的研發(fā)支撐起“濟南網(wǎng)”的正常運行。
為什么要布局量子通信“高速公路”？
最近，一則消息讓周飛興奮：今年年底，量子保密通信線路“京滬干線”即將建成。據(jù)了解，這條干線總長2000多公里，從北京出發(fā)連接濟南、合肥，最終到達上海，建成后將廣泛用于金融、政務等領域信息的安全傳輸。
“量子保密通信技術的實際應用分三步走：一是通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡；二是通過量子中繼器實現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡；三是通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡。”周飛表示，“墨子號”的成功發(fā)射加快了“京滬干線”的建設進度。
在他眼中，作為全球首個也是距離最遠的廣域光纖量子保密通信骨干線路，“‘京滬干線’像量子通信的‘高速公路’，客戶業(yè)務則像汽車，可以在這條高速公路上運行，整個運行保證傳輸安全性。”
這條干線的重要性何在？周飛以“濟南網(wǎng)”為例：“比如，‘濟南網(wǎng)’是這條干線的重要節(jié)點，不僅僅可以服務本地域內(nèi)的軍事、國防等領域的國家級保密通信，還可以用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)等政府財政等部門，還有望進入手機、網(wǎng)絡等民用通信領域。”
周飛說，“京滬干線”的終極目的是利用量子技術幫助國家實現(xiàn)通信安全可靠，也使中國在量子通信產(chǎn)業(yè)化方面在國際上充當起“領跑者”角色。
世界上規(guī)模最大的量子通信網(wǎng)為何落子濟南？
只有圓珠筆截面大小，外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導芯片”是濟南量子技術研究院的最新成果，這種芯片可以用于民用衛(wèi)星、環(huán)境監(jiān)測、大氣污染監(jiān)測等民用領域。周飛說：“別看它很小，價格卻很貴，現(xiàn)在賣到10萬塊錢一片，未來隨著產(chǎn)量增加，會有很好的市場前景。”
該重量級成果的誕生得益于山東量子關鍵器件研發(fā)平臺。在這一平臺之下，周期極化鈮酸鋰波導被研制成功，標志著我國成為世界第三家完全掌握“基于逆向質(zhì)子交換波導研制技術”的國家；同時，基于此波導，該院又成功研發(fā)了世界室溫下性能最優(yōu)的通信波段單光子探測器，也是世界上第一臺封裝成型的商業(yè)產(chǎn)品樣機。
研發(fā)能力和產(chǎn)業(yè)化基礎，成為量子技術研究在濟南布局的重要考慮。
周飛表示，濟南作為具有工程轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化優(yōu)勢基礎的城市，在規(guī)劃的量子信息國家級研究平臺上，將發(fā)揮至關重要的作用，在關鍵器件研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、國防技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化、量子技術測評和安全標準，以及量子通信網(wǎng)絡運營等方面可形成具有濟南特色的量子技術產(chǎn)業(yè)鏈條。
記者了解到，自2010年以來，濟南在量子技術應用上已投入3億多元，也推動了技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。