量子通信能不能把传统的通讯给彻底取代呢?

5月17日是世界电信日,今年我们已经迎来了第55个年头。国际电信联盟给我们定下这个日子,是希望大家都能感受到电波的律动。可是,虽然像5G、云计算和大数据这些高科技已经成了生活的一部分,还是有不少地方的人听不到也看不到外面的世界。 现在的通信速度已经接近光速了,但安全问题却变得非常棘手。那些老一套的加密算法,在量子计算机面前根本守不住阵地。敌人只要“撞库”一下,就能轻易把密钥破解掉。大家都很担心,信息到底能不能安全送到对方手里。所以,量子通信就成了大家的新希望,要把科幻里的“绝对保密”变成现实。 3月的时候,潘建伟和徐飞虎他们的团队干了件大事。他们把集成光子学量子态调控和超导单光子探测这两个难关都给解决了。成码率一下子就提高了好多倍。《自然·光子学》杂志也专门给这个“光速加密”的方法点了个赞。这就意味着,以后城市主干道上的光纤里,不仅跑着普通数据,还能同时传送量子密钥。这就好比两条路并着走,谁也不耽误谁。 量子到底是什么?其实它是光子、电子还有中子这些基本粒子的统称。它们有个特点叫叠加态和不可克隆定理。你想复制一个量子比特吗?这绝对不可能。只要一复制,它就变了样,而且这个变化根本擦不掉。所以说,只要有人测量一下它的状态,这个量子比特就毁了;想偷偷拷贝一下?那更是没门儿。 量子通信有两大法宝:一个叫QKD(量子密钥分发),另一个叫QT(量子隐形传态)。QKD的做法很巧妙:把量子态从A点送到B点,两边都去测一测看看结果对不对;要是中途被人截了去,那个态瞬间就崩溃变成没意义的信号了。来回折腾几次后,剩下的就是绝对安全的一串随机数了,相当于给通信加了个锁头。 QT就更神奇了:它能把一个未知的量子态直接传送到另一个地方去,根本不用经典的信道来传话。等量子计算机发达了,QT就能帮着实现远程计算了。到时候云计算就能真正做到“同态加密”——既能算账又能保密。 不过有人问:量子通信能不能把传统的通讯给彻底取代呢?专家说了不可能。QKD就像是给传统网络穿了件防弹衣;QT则是要等着量子计算机长大了才有用。这就好比核武器和常规武器各有各的用处,谁也代替不了谁。以后的网络世界里,量子通信和传统通信会一直并存下去,就像5G和Wi-Fi一样互相配合着用。 再过个五年左右,随着芯片级的探测器和卫星级的纠缠源都造出来了,搞量子通信的成本肯定会大大降低。说不定那时候咱们的手机就自带一个“量子安全随机数生成器”,电脑里也有个“量子密钥存储模块”,加密芯片就像Wi-Fi模块一样随处可见。到了那个时候,“绝对保密”就不再是实验室里的稀罕事儿了,而是咱们早晨喝杯咖啡时最平常不过的配置了。 所以在这个517世界电信日到来的时候,咱们一起期待一下吧:当网络里跑得不仅是数据包的时候,还有那份让你心里踏实的安全感。