5/13/2014，在兩項(xiàng)最新進(jìn)展推動(dòng)下，網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域應(yīng)用量子物理向著實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)安全傳輸這一夢(mèng)想更靠近了一步。

　　據(jù)英國(guó)《自然》周刊4月24日一期報(bào)道，近日，中國(guó)開始建設(shè)世界上最遠(yuǎn)距離的光纖量子通信干線——連接北京和上海，光纖距離達(dá)到2000公里。另一方面，由東芝、英國(guó)電信集團(tuán)、德國(guó)ADVA光網(wǎng)絡(luò)公司以及英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室組成的聯(lián)合研究組宣布了通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)而得出的“令人鼓舞”的研究成果，驗(yàn)證了在進(jìn)行經(jīng)典通信的同時(shí)實(shí)現(xiàn)量子通信的可行性。

　　數(shù)據(jù)安全依賴于密鑰（由數(shù)字0和1組成的一段序列，用于對(duì)信息進(jìn)行加解密）的安全性。然而傳統(tǒng)的加密系統(tǒng)中，密鑰在傳輸過(guò)程中面臨著被竊聽(tīng)的風(fēng)險(xiǎn)。而量子通信通過(guò)一項(xiàng)利用光子微觀特性的量子密鑰分發(fā)技術(shù)“解決了現(xiàn)有通信系統(tǒng)中這一最薄弱的環(huán)節(jié)”，提供量子密碼產(chǎn)品和服務(wù)的瑞士公司ID Quantique的共同創(chuàng)始人和首席執(zhí)行官格列瓦·里波迪說(shuō)。

　　量子密鑰分發(fā)利用單光子的量子狀態(tài)對(duì)密鑰進(jìn)行編碼。當(dāng)存在任何竊聽(tīng)時(shí)，量子力學(xué)原理決定了這種行為一定會(huì)擾動(dòng)光子的量子狀態(tài)，從而被通信方察覺(jué)。中國(guó)上述投資約1億美元的開創(chuàng)之舉和上面提到的聯(lián)合研究中的系統(tǒng)都應(yīng)用了量子密鑰分發(fā)技術(shù)。

　　中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉教授——其團(tuán)隊(duì)牽頭實(shí)施“京滬干線”工程——介紹道：“‘京滬干線’不僅將為政府和金融機(jī)構(gòu)提供最高安全等級(jí)的通信保障，也將是檢驗(yàn)量子物理基本原理和測(cè)試、應(yīng)用新技術(shù)的試驗(yàn)床。”

　　潘建偉希望結(jié)合這個(gè)地面光纖網(wǎng)絡(luò)和將于明年發(fā)射的量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星來(lái)實(shí)現(xiàn)廣域的量子通信網(wǎng)絡(luò)。同時(shí)，這將為諸如量子力學(xué)非定域性等量子物理基本原理的檢驗(yàn)提供研究平臺(tái)。

　　中國(guó)并非唯一開展遠(yuǎn)距離實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的國(guó)家。巴特爾紀(jì)念研究所的研究人員唐·海福德領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)和ID Quantique合作，已著手在該機(jī)構(gòu)位于美國(guó)哥倫比亞市的總部和華盛頓地區(qū)辦公室間建立長(zhǎng)達(dá)650公里的量子通信線路。據(jù)海福德透露，他們還進(jìn)一步計(jì)劃，在此線路的基礎(chǔ)上建立起連接美國(guó)主要城市、總長(zhǎng)超過(guò)1萬(wàn)公里的環(huán)美國(guó)量子通信網(wǎng)絡(luò)。

　　中國(guó)和美國(guó)的這兩個(gè)量子通信網(wǎng)絡(luò)都利用暗光纖作為傳送量子信號(hào)的線路。不過(guò)，來(lái)自劍橋大學(xué)東芝（歐洲）研究中心的安德魯·席爾茲認(rèn)為，暗光纖“并非隨處可得，并且可能價(jià)格昂貴（因?yàn)橐�占用一條單獨(dú)的光纖）”。這一問(wèn)題自然的解決之道就是嘗試在“亮光纖”——即用來(lái)進(jìn)行經(jīng)典通信的光纖——上傳送量子信號(hào)。然而通常情況下，用以進(jìn)行經(jīng)典通信的光強(qiáng)達(dá)到每個(gè)光脈沖包含數(shù)千億個(gè)光子，相比之下，單光子級(jí)別的量子通信信號(hào)就直接被湮沒(méi)。

　　席爾茲及其同事近日發(fā)表的研究則成功解決了這一問(wèn)題。通過(guò)波分復(fù)用，他們?cè)谟��?guó)電信集團(tuán)一條兩端相距26公里的亮光纖線路中實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的量子密鑰分發(fā)：在一根光纖內(nèi)四通道經(jīng)典通信數(shù)據(jù)的強(qiáng)光背景下，高速的量子密鑰分發(fā)持續(xù)了數(shù)個(gè)星期。

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