“你好！”9月29日，從中國發出的一聲問好，通過量子保密“京滬干線”，又經過“墨子號”衛星，跨越了半個地球來到奧地利。這是歷史上首次洲際量子保密通信，通話內容經過量子加密后無法破解。

一次簡短的通話，留下濃墨重彩的一筆。如此長距離、實用化的量子保密通信，意味著覆蓋全球的量子通信網絡已離我們越來越近，中國在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。

量子“天地對接”：保密通信突破千公里級

29日下午，中國科學院院長白春禮與奧地利科學院院長安東·塞林格通過量子保密通信網絡進行了一次視頻通話。

這次通話使用的量子密鑰，信號是這樣“走”的：先通過“京滬干線”北京控制中心與“墨子號”衛星興隆地面站的連接，打通天地一體化廣域量子通信的鏈路，然后通過“墨子號”與奧地利地面站的衛星量子通信，來到7000多公里以外的歐洲。

稍早之前，白春禮見證了“京滬干線”正式開通，并用量子加密視頻會議系統分別與合肥、濟南、上海、新疆等地成功通話。

“京滬干線”是一條連接北京、上海，貫穿濟南和合肥的量子通信骨干網絡，全長2000余公里，可滿足上萬名用戶的密鑰分發業務需求。通過這條線路，交通銀行、工商銀行、阿里巴巴集團也實現了京滬異地數據的量子加密傳輸等應用。

從百公里級的實驗，到千公里級的實際應用，中科院量子信息與量子科技創新研究院研究團隊不斷取得突破，先后攻克了高速量子密鑰分發、高速高效率單光子探測、可信中繼傳輸和大規模量子網絡管控等關鍵技術難題。

“能夠進行這么長距離、多節點的量子保密通信，尤其是國外節點并非由我們建設，說明‘天地一體’量子通信網絡是穩定、兼容的，可以實用化。”“京滬干線”項目首席科學家潘建偉院士說。

信息不再“裸奔”：數據加密實現質的飛躍

網購時有沒有想過，交易信息真的安全嗎？這些信息都經過加密，但并非不可破解。

通過“京滬干線”把銀行的一筆錢從上海轉賬到北京——這是現場演示的量子保密通信一個實際應用。“京滬干線”項目工程總師陳宇翱說，由于量子具有“不可分割”“測不準”“不可克隆”等特性，量子保密通信在原理上是絕對安全、不可破解的。

科學家這樣解釋：首先，由于“不可分割”，竊聽者無法分割出半個量子進行測量；其次，測量必然會改變量子的狀態，竊聽者也不能截取量子之后，去測量它的狀態，因為這樣竊聽行為會暴露；第三，未知的量子態無法被精確復制，竊聽者即使截取了量子，也不能精準復制量子狀態來竊聽，得到的只能是“偽碼”。

這項技術并不局限于實驗室里。我國已經率先將量子通信帶到了日常生活中，讓以量子密鑰通信終端設備、全通光交換、網絡路由設備為核心的量子信息安全系統，為涉密信息“保駕護航”。

“基于量子密鑰分發的保密通信在我國實用化比較早，已經有了一批應用量子密鑰的商用加密通信產品，包括量子U盾等。”科大國盾量子技術股份有限公司總裁趙勇說，未來一兩年，量子密鑰分發設備有望發布國家標準。

科大國盾承擔了此次洲際量子通信的部分關鍵設備研制。事實上，“京滬干線”培育了量子通信的制造業和服務業，多數基礎設備都是由中國企業自主研發和制造的。

不過，趙勇也表示，想要規模應用量子通信，還需要技術不斷突破，解決損耗引起的速率下降和距離受限等問題，突破的方向包括提高發光頻率、提高探測效率以及各種新技術。

顛覆式創新：“第二次量子革命”搶占前沿

在20世紀，“量子革命”孕育出激光、半導體、核能等技術，發展出光通信、電子計算機、手機、互聯網等改變人類文明進程的重大應用。進入新世紀，以“量子調控”為特征的“第二次量子革命”拉開序幕。

在新的征程中，中國正領跑。

成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，成功研發世界上第一臺超越早期經典計算機的光量子計算機，成功實現千公里量子糾纏分發、星地量子密鑰分發和地星量子隱形傳態……去年以來，我國科學家在量子科研領域連續獲得世界級突破。

一系列“顛覆式創新”將被催生?？缭綒W亞大陸的量子通話，展示著廣域量子通信應用的雛形。據了解，國內多家銀行與證券機構已開始進行同城數據備份、加密傳輸、網上銀行加密、異地災備及視頻會議等量子保密傳輸的示范應用。

美國、歐盟紛紛制定實施新的國家量子科學發展計劃，日本也正在進行量子通信衛星實驗。搶占“第二次量子革命”制高點的國際競爭日趨激烈。

對于量子時代的科研與應用，我國科學家有著清晰的路線圖：通過量子通信研究，從初步實現遠程量子通信網，到實現多橫多縱的全球量子通信網絡；通過量子計算研究，為大規模計算難題提供解決方案，實現大數據時代的信息有效挖掘；通過量子精密測量研究，實現新一代定位導航、激光制導、水下定位、醫學檢測等。

“在新一輪的科研比拼中，我們的科研工作者將以時不我待的精神，艱苦奮斗、勇攀高峰。”白春禮說。