中国技术领先世界，天地一体化广域量子通信网，美国要开始担忧了

就在上个月7号，中科大的潘建伟研究团队宣布,他们成功实现跨越4600公里星的量子密钥分发，

这意味着我国已经初步建立起天地一体化广域量子通信网。

这是世界上第一条量子通信骨干网络，也是世界上最大且最先进的量子密钥分发网络。

这条网络的构建成为了量子通信领域里一个伟大的工程性成就。

那你知道量子通信密钥分发位于世界第一究竟意味着什么吗？

量子世界

首先我们必须了解量子世界的独特之处。什么是量子？量子是现代物理学里一个基本单位

当一个物理量被这个最小单位形容时，我们就可以说该物理量已经实现量子化。

量子世界是微观世界，它和我们熟悉的宏观截然不同，因此，微观世界与宏观世界里适用的物理定律也完全不同。

但和宏观世界一样，量子世界也存在着很多有意思的现象。

就比如量子通信的原理就是量子世界里的一种物理现象，这种独特的现象我们称之为量子纠缠。

量子纠缠是两个量子之间产生的一种运动，这种运动没有距离远近的限制，

就是不管两个量子相距多远，只要其中一个量子进行运动，另外一个量子也会进行同样的运动.

而实际上，就宏观意义而言，这两个量子之间并不存在任何联系。

以人类目前的认知水平，暂时无法解释为什么会产生这种现象。

回到我们开头的量子密钥分发，量子密匙分发简称“QKD”，我们都知道，任何通信方式，最重要的就是其安全性.

量子通信也不例外，量子力学的特性就能很好地保障量子通信的安全性。

其原理是通信的双方随机产生并分享一个安全的密匙，通信双方就用这个密匙对消息进行加密和解密。

最特别的一点就是，一旦第三方尝试窃取密码，就能被通信双方发现。

这是因为量子力学的基本原理：一切对量子系统的测量都能对系统产生影响。

所以，当有第三方尝试窃取密码的时候，就会产生异常，产生了异常就一定会被发现。

利用量子纠缠传送消息，通信系统就能在第一时间内检测出是否被窃听。

天地一体化量子通信网络

了解完原理后，我们来看看所谓的天地一体化量子通信网络。

中科大的陈宇翱教授是这样解释的，这个通信网络覆盖区域横跨北京到上海，光纤总计约2000公里。

卫星将网络连接到乌鲁木齐，覆盖面积约为2600公里,因此叫作横跨4600公里的天地一体化量子通信网络。

约700个光纤QKD链路和“卫星-地面”这2个高速自由空间，QKD链路就可以构建一个完整的量子网络。

地面的光纤网络使用的是可信中继结构，它的覆盖面积约为2000公里，卫星对地面 QKD 的平均密钥传输速率每秒高达 47.8 kb，使其速率提高了至少 40 倍。

众所周知，静止卫星和地面之间是有信道损耗的，并且这种信道损耗较小，而量子通信网络的信道损耗可以与之媲美。

因此，科学家们大胆设想，人类可以使用地球同步卫星搭建一条量子链路，这条链路在长度和通用性上可以表现得更优越。处于该网络中的所有用户都可以互相通信。

实现这一功能必须利用光纤和自由空间 QKD 链路的集成，这样一来QKD 网络就能被延伸到两千六百公里以外的远程节点。

量子通信网络京沪干线是目前世界上最长的量子通信干线，它有2000公里长，跨越多个省市，总共32个节点。现如今，量子京沪干线已被多个行业总共150多家用户引用。

它的安全性毋庸置疑，因为它已经通过各种安全性测试，测试结果证明该量子干线能够抵挡目前世界上所有已被发现的量子黑客的攻击。

科学家对量子通信技术的认识和研究不断加深后，他们发现将量子通信技术运用到军事领域能发挥更大的作用。它在保证军事安全的同时，还能实现民用领域的信息安全。

墨子号和九章

我国第一颗量子卫星被命名为“墨子号”，这也是全球第一颗量子卫星。“墨子号”当前还处于商业化阶段，并未应用到军事领域。

但是这颗卫星还是引起了美国的关注，美国试图干扰“墨子号”的研发进程，只因“墨子号”一旦被运用到军事领域，美国再无军事机密。这也间接证明，我国量子技术处于当前世界前列。

另外，在量子计算机领域，我国也取得了优秀的成果。

“九章”就是中国研制出的新一代量子计算机，它比世界上任何一台超级计算机的能力都要强悍，是谷歌的量子计算机“悬铃木”运算速度的一百亿倍。

“高斯波色取样”的计算中，“九章”只用了200秒就计算出结果，而当今计算能力最强大的超级计算机需要耗时六亿年。

“九章”的计算能力超越了当今时代电子计算机的极限，可以算是下一个时代的技术了。

近些年来通信技术在不断地提高，这让人类生活的便利性不断得到了提高，

但也让人类对其安全性产生了深深的担忧。

军事、金融、政务这些注重安全的行业，对通信保密的需求更高。

传统的通信安全依靠现代密码学的加密，但是这种加密只是加大利用数学算法的复杂度，

从而提高解密的难度，然而当超级计算机问世后，再复杂的“钥匙”都能被破译。

量子加密不同于密码学的加密，它是靠物理规则实现信息的唯一性。

这个加密的过程一瞬间就可以完成，因此不存在被破解的可能性。

“墨子号”的发射意味着在不远的将来，人类可以实现量子通信。

大力发展我国的量子卫星通信技术，就是为我国通信安全提供保障

无论是量子通信还是量子计算，这些量子技术在未来必将成为一个国家科技、国防、经济的命脉。

所以当前世界各国都高度关注并重视“量子技术”的发展，各国纷纷推出各种扶持政策，并在量子科技上投入更多的研究资金。

以美国为例，美国各机构在量子通信研究领域每年的总投入约为两亿美元。

领先世界水平

尽管如此，我国在量子通信领域依然保持着巨大的优势，这离不开中科大、中科院等学术机构提供的技术支持。

除此之外，我国也提供了相关的政策支持，在国家十三五规划中，量子通信作为一项重大科技项目已经成功国家战略发展的一部分，并进行了相关的部署。

当前，我国的量子技术遥遥领先于世界同行业水平。

将来只要实现量子通信卫星的广泛应用，我国就能保障通信的绝对安全

我国量子通信技术的发展也能为世界量子通信技术的发展提供技术支持，从而使未来实现量子保密通信网络的全世界范围覆盖成为可能。

近来，西方国家的许多尖端科技技术一直领先于我国，但是我们有信心，中国一定会成为量子技术的领头羊。