央廣網北京1月8日消息（記者劉軍安徽臺記者方田蔡薇）據中央廣播電視總臺中國之聲《新聞縱橫》報道，中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中科院上海技術物理研究所等單位合作，在量子保密通信京滬干線與“墨子號”量子衛(wèi)星成功對接的基礎上，成功組建了世界上首個天地一體化的廣域量子通信網絡。經過兩年多的穩(wěn)定性測試、安全性測試，這一成果7日在國際學術期刊《自然》發(fā)表。
科研團隊在論文中表示，這項工作表明量子技術成熟到了足以實用的地步，能夠通過地面光纖及衛(wèi)星將更多國家量子網絡連接起來，進而實現(xiàn)全球量子網絡。
中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉稱，建設廣域量子通信網絡，最大的用處在于可以實現(xiàn)無條件的保密通信，抵御黑客攻擊，保護用戶的信息安全。“信息安全不僅對國家很重要，對個人來說也是非常重要的。比如每天銀行的轉款、銀行的賬戶信息、密碼都是不能泄露的；無人駕駛的時候，遠程控制
汽車系統(tǒng)要盡可能防止被黑客攻擊，不然車輛行駛的安全就得不到保證。量子通信在原理上可以提供一種無條件安全通信的手段，可以在未來大幅度提升信息安全的水平。”
量子密鑰分發(fā)主要有光纖和自由空間兩種實現(xiàn)方式。光纖技術的信道穩(wěn)定性較好，不易受到溫度、濕度、天氣等環(huán)境因素影響，可以實現(xiàn)基本恒定的安全碼率，在城域城際范圍內可以方便地連接到千家萬戶。2017年9月底，由中國科學技術大學作為項目主體建設的量子保密通信“京滬干線”正式開通，其總長超過2000公里，是目前世界上最遠距離的基于可信中繼方案的量子安全密鑰分發(fā)干線。“京滬干線”建成后，開展了長達兩年多的相關技術驗證和應用示范以及大量的穩(wěn)定性測試、安全性測試及相關標準化研究，通過了光子數(shù)分離攻擊、致盲攻擊、時移攻擊、波長依賴攻擊和一些潛在的特洛伊木馬攻擊等安全性測試，結果表明，“京滬干線”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻擊方案，同時京滬干線網絡的密鑰分發(fā)量可以支持1.2萬以上用戶同時使用。
中國科學技術大學教授陳宇翱說：“現(xiàn)在原則上是能夠支持萬用戶的。城域網的各個用戶節(jié)點，以及到烏魯木齊那邊，節(jié)點上任何兩點之間都能夠成功組建量子加密的通信。”
在超遠距離、移動目標、島嶼和駐外機構等光纖資源受限的場景，可以通過衛(wèi)星中轉的自由空間信道連接。2016年我國成功發(fā)射了“墨子號”量子衛(wèi)星，已經圓滿實現(xiàn)預定的三大科學目標。“墨子號”與河北興隆地面站建立了自由空間光鏈路，在1200公里的通信距離上，星地量子密鑰的傳輸效率比同等距離地面光纖信道高20個數(shù)量級。
中國科學技術大學教授彭承志說：“量子密鑰的分發(fā)，使我們可以從衛(wèi)星上、從外太空，直接把密碼（通道）在衛(wèi)星和地面之間建立起來。衛(wèi)星有一個好處，它可以全世界到處跑，假如不追求覆蓋率，一顆衛(wèi)星可能就能夠把全球都覆蓋了，可以讓全球任意一個大使館實現(xiàn)密鑰的分發(fā)。”
通過將地面光纖和自由空間結合，可以實現(xiàn)大規(guī)模、全覆蓋的全球化量子通信網絡。中國科學技術大學潘建偉院士團隊與中國科學院上海技術物理研究所王建宇研究組、濟南量子技術研究院及中國有線電視網絡有限公司合作，在量子保密通信京滬干線與“墨子號”量子衛(wèi)星成功對接的基礎上，成功組建了世界上首個天地一體化的廣域量子通信網絡。這一成果7日在國際學術期刊《自然》發(fā)表。《自然》雜志審稿人評價稱，這是地球上最大、最先進的量子密鑰分發(fā)網絡，是量子通信“巨大的工程性成就”。
陳宇翱稱：“它覆蓋的面積是從北京到上海，實際上光纖總共2000多公里；另外我們通過衛(wèi)星連到了烏魯木齊，這個是橫跨了2600公里。所以我們叫跨越4600公里的天地一體化的量子通信網絡。”
最新建成的廣域量子通信網絡集成了700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)鏈路和兩個衛(wèi)星對地自由空間高速量子密鑰分發(fā)鏈路，整個網絡覆蓋我國四省三市32個節(jié)點，包括北京、濟南、合肥和上海4個量子城域網，通過兩個衛(wèi)星地面站與“墨子號”相連，目前已接入金融、
電力、政務等行業(yè)的150多家用戶。
最近，研究團隊優(yōu)化了地面站接收光學系統(tǒng)，在南山地面站，單軌衛(wèi)星對地面站量子密鑰生成速率提高約40倍。此外，研究團隊還將衛(wèi)星與地面的安全成碼距離從1200公里延長到2000公里，其信道損耗相當于中高軌道衛(wèi)星與地面之間的損耗，這為未來在中高軌衛(wèi)星應用量子通信、實現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了基礎。
中國科學院院士、中國科學技術大學教授潘建偉說：“希望能夠建立一個覆蓋全國的多橫多縱的量子通信網絡。另一方面，為了跟遠距離和移動目標很好地鏈接，我們希望將來天上有高軌衛(wèi)星和低軌衛(wèi)星組成的所謂的星座，和地面上的多橫多縱的網絡連在一起，就可以構建一個全球化的實用的廣域量子通信網絡了。”