♦文編／中中

大陸「墨子號」量子科學實驗衛星，在國際上首次成功實現了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。兩項成果於8月10日同時在線發表在國際權威學術期刊《自然》雜誌上。這是繼先前在國際上率先實現千公里級星地雙向量子糾纏分發和量子力學非定域性檢驗的研究成果發表在《科學》雜誌之後，中國大陸科學家利用「墨子號」量子衛星實現的空間量子物理研究另外兩項重大突破。

突破經典信息技術的瓶頸

量子保密通信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。通信安全是國家信息安全和人類經濟社會生活的基本需求。千百年來，人們對於通信安全的追求從未停止。然而，基於計算複雜性的傳統加密技術，在原理上存在著被破譯的可能性。隨著數學和計算能力的不斷提升，經典密碼被破譯的可能性與日俱增。

量子衛星首席科學家、中國科學院院士潘建偉說：「通過量子通信可以解決這個問題。也就是說，把量子物理與信息技術相結合，利用量子調控技術，用一種革命性的方式對信息進行編碼、存儲、傳輸和操縱，從而在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經典信息技術的瓶頸。」

量子密鑰分發

量子密鑰分發通過量子態的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的密鑰，利用該密鑰對信息進行一次一密的嚴格加密，這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。「通俗來講，量子密鑰分發，就好比一個人想要傳遞秘密給另外一個人，需要把存放秘密的箱子和一把鑰匙傳給接收方。接收方只有用這把鑰匙打開箱子，才能取到秘密。沒有這把鑰匙，別人無法打開箱子，而且一旦這把鑰匙被別人動過，傳送者會立刻發現，原有的鑰匙作廢，再給一把新的鑰匙，直到確保接收方本人拿到。」潘建偉說。

至於為什麼鑰匙被別人一碰，就能立刻被知曉呢？因為，科學家利用量子有多個疊加態的原理，用量子作為密鑰。這樣一來，一旦有人試圖截獲或測試量子密鑰，就會改變量子狀態，科學家便能立刻從改變中發現有人動了鑰匙。所以，利用量子不可克隆和不可分割的特性，就能實現無條件安全的通信方式。

量子隱形傳態

量子通信的另一重要內容量子隱形傳態，是利用量子糾纏特性可以將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，而不用傳送物質本身，通過隱形傳輸實現信息傳遞。遠距離量子隱形傳態是實現分布式量子信息處理網絡的基本單元。中國科學院上海技術物理研究所研究員，量子科學實驗衛星工程常務副總師、衛星系統總指揮王建宇說：「利用外太空幾乎真空因而光信號損耗非常小的特點，通過衛星的輔助可以大大擴展量子通信距離。同時，由於衛星具有方便覆蓋整個地球的獨特優勢，是在全球尺度上實現超遠距離實用化量子密碼和量子隱形傳態最有希望的途徑。」