密鑰分發 隱形傳態
量子通訊重大突破
【明報專訊】中國的量子通訊技術再進一步。墨子號量子科學實驗衛星升空不到一年，即實現原定需兩年完成的三大科學目標，其中實現從衛星到地面的量子密鑰分發和從地面到衛星的量子隱形傳態，兩項成果在國際上均屬首次，有關成果發表在昨日出版的權威學術期刊《自然》上。
墨子號在去年8月升空，今年6月在國際上率先實現千公里級星地雙向的量子糾纏分發，今次則完成量子密鑰分發和量子隱形傳態。新華社和中新社報道，量子密鑰分發是透過量子態的傳輸使相距甚遠的用戶共享無條件安全的密鑰，再利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密。
量子衛星首席科學家、中科院院士潘建偉說，今次實驗採用衛星發射量子信號、河北興隆和新疆南山地面站分別接收的方式，在北京和烏魯木齊之間建立量子密鑰。墨子號過境時與地面光學站建立光鏈路，通信距離從645公里到1200公里，在最大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20萬億億倍。
量子隱形傳態即利用量子糾纏將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，將其攜帶的信息傳遞給對方，無需傳送物質本身。潘建偉在記者會上指出，兩項成果均與信息安全緊密相連，其中量子密鑰分發是「目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式」，量子隱形傳態則實現分佈式量子信息處理網絡的基本單元。
《自然》審稿人稱讚前一成果是「本領域的一個里程碑」，後者「代表了遠距離量子通訊持續探索中的重大突破」，「這個目標非常新穎並極具挑戰性，它代表了量子通訊方案現實實現中的重大進步」。
對於量子密鑰分發的保密性，潘建偉稱，量子密鑰就是在A和B之間共同生成一串只有他們兩邊知道的隨機數，用其加密，一旦被截獲或被測量，其自身狀態會立刻改變，截獲者只能得到無效信息，原本的接收者則可從量子態的改變得知量子密鑰曾被截取過。
運用量子密鑰的量子保密通信，與傳統通話方式相比，採用一次一密工作機制，通話期間密碼機每分每秒都在產生密碼，結束密碼就會立即失效，且下次通話不會重複使用。
此外，潘建偉指，今次實驗密鑰發送的效率已可滿足絕對安全的打電話或銀行傳輸大量數據的需求，並為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定可靠的技術基礎。以星地量子密鑰分發為基礎，將衛星作為可信中繼，可以實現地球上任意兩點的密鑰共享，並擴展到全球。而將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網互聯，可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網絡。
