全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星已完成載荷、平臺產(chǎn)品研制，正在開展發(fā)射星集成測試等工作；量子通信“京滬干線”項目已完成1554公里主干線光纜勘查和改造，將進(jìn)行二期現(xiàn)場實施建設(shè)……記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，該校牽頭承擔(dān)的我國兩大量子通信項目進(jìn)展順利，將于今年建設(shè)完成。

量子信息被認(rèn)為是全球下一代通信和計算機技術(shù)的基礎(chǔ)性研究，而量子通信是“目前理論上唯一被證明無條件安全的通信方式”。為了2030年建成全球化的量子通信網(wǎng)絡(luò)，我國于2011年啟動建設(shè)全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，2013年啟動建設(shè)千公里光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線”項目。

“如果這兩件事都做成了，意味著一個雛形的天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)形成了，驗證了技術(shù)上的可行性。”項目首席科學(xué)家、中國科技大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉說。

據(jù)了解，量子保密通信技術(shù)基于量子力學(xué)原理，能確保兩地之間密鑰分配的絕對安全性，從而保證通信的絕對安全，在國家安全、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價值和前景。

“京滬干線”項目工程總師、中科大教授陳宇翱介紹，“京滬干線”是連接北京、上海的高可信、可擴展、軍民融合的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，中間還有合肥、濟南等重要節(jié)點。其中2012年建成的合肥城域量子通信網(wǎng)，4年來運行良好，通信正確率達(dá)到99.6%，超過了目前的移動通信水平。

而量子科學(xué)實驗衛(wèi)星將在國際上首次實現(xiàn)高速星地量子通信，并連接地面的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)，初步構(gòu)建中國的廣域量子通信體系，為2030年建成全球化的量子通信衛(wèi)星網(wǎng)絡(luò)奠定基礎(chǔ)。

據(jù)了解，我國能在全球量子通信研究和工程建設(shè)領(lǐng)域占得先機，是一大批科研工作者長期努力、勇于創(chuàng)新的結(jié)果。

在量子物理學(xué)誕生的100多年里，全球?qū)λ难芯块L盛不衰。量子是指微觀世界里不可分割的基本個體，比如日常生活中的光，就是由大量光量子組成的。量子有著諸如未知量子態(tài)不可復(fù)制、量子非定域性等不同于宏觀物理世界的奇妙特性，若能掌握這些特性，則有望實現(xiàn)對信息處理能力革命性的突破。

例如量子具有疊加性，如果能制造出100個粒子相干操縱的量子計算機，在某些問題方面的處理能力將會比目前最快的超級計算機“天河二號”還快百億億倍。

在《西游記》里，孫悟空一個“筋斗云”就能越過十萬八千里，幾百年后科學(xué)家，在微觀粒子層面上的實驗驗證了“筋斗云”這種超能力的可實現(xiàn)性。利用量子糾纏發(fā)展出的量子隱形傳態(tài)，可以將物質(zhì)的未知量子態(tài)精確傳送到遙遠(yuǎn)地點，就像孫悟空的“筋斗云”一樣，可以實現(xiàn)從A地到B地的瞬間傳輸。

潘建偉團(tuán)隊的實驗就證明了這種可能性：2004年，利用五光子糾纏，團(tuán)隊首次實現(xiàn)了終端開放的、多接收用戶的量子隱形傳態(tài)；2006年，利用六光子糾纏，團(tuán)隊首次實現(xiàn)了兩粒子復(fù)合系統(tǒng)的量子隱形傳態(tài)；2015年更是首次實現(xiàn)了多個自由度的量子隱形傳態(tài)。

“如果我們帶著一個保險箱去北京開會，而保險箱的鑰匙落在合肥了，在合肥的同事可以通過量子隱形傳態(tài)將鑰匙的每一個特征都精確傳送到北京，而在此過程中他并不掌握這把鑰匙的任何信息。這在經(jīng)典世界中是不可想象的。”潘建偉說。

潘建偉團(tuán)隊有著明確的科研路線圖：通過量子通信研究，從初步實現(xiàn)局域量子通信網(wǎng)絡(luò)，到實現(xiàn)多橫多縱的全球范圍量子通信網(wǎng)絡(luò)，以保證信息傳輸?shù)慕^對安全；通過量子計算研究，為大規(guī)模計算難題提供解決方案，實現(xiàn)大數(shù)據(jù)時代信息的有效挖掘；通過量子精密測量研究，實現(xiàn)新一代定位導(dǎo)航等等。

今年初，以潘建偉、彭承志、陳宇翱、陸朝陽、陳增兵為主要完成人的中科大“多光子糾纏及干涉度量”團(tuán)隊，獲得國家自然科學(xué)獎一等獎。

而在此前一個月，英國物理學(xué)會評選出的2015年度國際物理學(xué)十大突破公布，潘建偉和陸朝陽因首次實現(xiàn)同時量子隱形傳輸一個基本粒子(光子)的兩個內(nèi)秉屬性的工作，入選并位列榜首，這也是在中國本土完成的科研工作首次獲此榮譽。

據(jù)介紹，今年量子科學(xué)實驗衛(wèi)星和“京滬干線”兩大項目如期建成后，將為我國和全球的量子通信發(fā)展打開一個更為廣闊的全新局面。