這是中國科學(xué)界的榮耀一刻。
2016年8月16日凌晨，中國量子衛(wèi)星“墨子號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射。
這是世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，中國人在世界尖端科技領(lǐng)域?qū)崒嵲谠诘胤帕艘活w衛(wèi)星。
什么是量子衛(wèi)星？為什么中國人要發(fā)射量子衛(wèi)星？懷著這樣的不解與好奇，2016年9月19日上午，東方網(wǎng)記者來到位于山東省濟南市的齊魯軟件園，走訪設(shè)在這里的山東量子科學(xué)技術(shù)研究院。
該院院長助理、32歲的周飛博士以通俗化的語言深入淺出地向參加“第十二屆中國網(wǎng)絡(luò)媒體山東行”的40余名記者講解了何為“量子技術(shù)”。
周飛解釋道：“量子其實并不是跟‘原子’、‘電子’、‘中子’這些客觀存在的粒子一樣的物質(zhì)實體。我們提到的量子，實際上是量子力學(xué)的一個概念，指微觀世界的一種行為傾向，即不連續(xù)地變化。而在經(jīng)典物理學(xué)中，所有的物理量都是連續(xù)變化的。”
周飛介紹說，今年年底即將建成的2000公里的量子保密通信“京滬干線”屬于量子通信中的一種：量子密鑰分配。利用這種技術(shù)，可以建立安全的通信密碼，通過“一次一密”的加密方式，可以實現(xiàn)點對點方式的安全經(jīng)典通信。具體做法就是把一個信息編碼在一個光子上，一個光子有著不同的量子態(tài)，代表著0和1，也就是說，光在傳播中其實并不是單一的直線，而是上下振動的，水平的記錄為0，上下的記錄為1，類似于計算機技術(shù)中的二進(jìn)制。把光子通過光纖發(fā)射出去，接收方接到密鑰后進(jìn)行解碼。而且根據(jù)量子物理的基本法則——“測不準(zhǔn)原理”，未知量子態(tài)不能被準(zhǔn)確地復(fù)制，任何探測它的企圖都會被發(fā)覺，這樣就解決了人類長期以來對于通訊的“絕對安全”需求。
未來，量子通信將不只是一種全新的加密通信手段，而且將是新一代信息網(wǎng)絡(luò)安全解決方案的關(guān)鍵技術(shù)，將成為越來越普遍的電子服務(wù)的安全基石，成為保障未來信息社會可信行為的重要基礎(chǔ)之一。
也正是看到量子通信產(chǎn)業(yè)化的廣闊前景，目前，我國已經(jīng)建立了中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，包括如下七家機構(gòu)：中國科學(xué)院國有資產(chǎn)經(jīng)營有限責(zé)任公司、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、科大國盾量子技術(shù)股份有限公司、阿里巴巴（中國）有限公司、中國鐵路網(wǎng)絡(luò)有限公司、中興通訊股份有限公司、北方信息技術(shù)研究所。
回顧歷史，我們不難發(fā)現(xiàn)，人類執(zhí)著于信息安全傳輸?shù)摹靶枨髠?cè)”由來已久。公元前400年，斯巴達(dá)人就發(fā)明了“塞塔式密碼”，他們把長紙條螺旋形地纏繞在一個多棱棒上，將文字沿棒的水平方向從左到右書寫，寫完一行再另起一行從左到右書寫，直到寫畢。解下來后，紙條上的文字就是密文。這堪稱人類歷史上最早的密碼技術(shù)：滾筒密碼。人類走到了近代，戰(zhàn)爭仍然如影隨形，而對于密碼的“需求側(cè)”也空前凸顯，在第一次世界大戰(zhàn)和第二次世界大戰(zhàn)期間，經(jīng)典密碼學(xué)得到了極大的發(fā)展，作為軍事斗爭的密碼機出現(xiàn)了。“魔高一尺，道高一丈”，由于密碼的破譯，戰(zhàn)爭中的一方往往遭到慘重失敗，甚至有人認(rèn)為這改變了歷史的進(jìn)程。
美國BBN公司、哈佛大學(xué)和波士頓大學(xué)于2002年開始聯(lián)合建造DARPA網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)2012年度的報告，DARPA在2009年已經(jīng)完成了“國防部感興趣的”城域量子保密通信實驗網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)項目，并且在該項目里演示了遠(yuǎn)距離量子通信所必需的量子中繼器。有資料顯示，美國航空航天局（NASA）正計劃在其總部與噴氣推進(jìn)實驗室（JPL）之間建立一個直線距離600公里、光纖皮長1000公里左右的包含10個骨干節(jié)點的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線，并在將來拓展到星地量子通信。
在中國，目前以潘建偉院士為首的團(tuán)隊正是量子通信技術(shù)的執(zhí)牛耳者。2005年，潘建偉領(lǐng)導(dǎo)的科研小組在國際上首次在相距13公里的兩個地面目標(biāo)之間實現(xiàn)了自由空間中的量子通信實驗，明確表明光量子信號可以穿透厚度約10公里的大氣層實現(xiàn)地面站和衛(wèi)星之間的得保密量子通信。2008年，該小組在上海天文臺對高度為400公里的低軌衛(wèi)星進(jìn)行了星地量子信道傳輸實驗，首次完成星地單光子發(fā)射和接受。2012年，該小組在國際上首次成功證明了衛(wèi)星與地面站間進(jìn)行量子通信的可行性。2013年，以該小組為主導(dǎo)的團(tuán)隊，在國際上首次成功實現(xiàn)了星地量子密鑰分發(fā)的全方位地面驗證，為我國發(fā)射量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，實現(xiàn)全球化量子網(wǎng)絡(luò)，奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。
“他山之石，可以攻玉。”量子通信技術(shù)潛在的廣闊發(fā)展前景吸引了遠(yuǎn)在黃河之濱的山東省領(lǐng)導(dǎo)的注意。2010年3月，山東省政府和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)簽署科技成果轉(zhuǎn)化合作協(xié)議，在濟南成立山東量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司，將量子通信技術(shù)引進(jìn)到齊魯大地開展應(yīng)用研究，推動這一新興高科技產(chǎn)業(yè)的形成。
2012年11月，在黨的“十八大”期間，根據(jù)會務(wù)組的安排，在核心部位部署了基于量子技術(shù)的高安全通信保障系統(tǒng)，為會議提供了與會代表信息數(shù)據(jù)庫實時高速同步和語音視頻密話指揮網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為大會的安保工作作出了獨特的貢獻(xiàn)。2013年11月，濟南量子通信試驗網(wǎng)投入使用，這是我國第一個以承載實際應(yīng)用為目標(biāo)的大型量子通信網(wǎng)，覆蓋濟南市主城區(qū)，包括三個集控站在內(nèi)共56個節(jié)點，涵蓋政務(wù)、金融、政府、科研、教育等五大領(lǐng)域，是迄今為止世界上量子節(jié)點、用戶數(shù)量、業(yè)務(wù)種類和“密鑰”發(fā)放最多的、規(guī)模最大的量子試驗網(wǎng)，可以提供語音電話、傳真、文本通信和文件傳輸?shù)攘孔油ㄐ艠I(yè)務(wù)。這一網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)標(biāo)志著量子通信在山東這片古老的土地上開始步入實用化階段，為量子通信技術(shù)在山東、乃至全國的產(chǎn)業(yè)化奠定了基礎(chǔ)，將有力助推未來量子通信產(chǎn)業(yè)鏈的形成。而“墨子號”量子衛(wèi)星的發(fā)射，在國際上實現(xiàn)了高速星地量子通信，連接起地面光纖網(wǎng)絡(luò)，初步構(gòu)建了我國廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。
采訪結(jié)束時，周飛博士透露，將來他們還將與鐵路部門合作，為“京滬高鐵”度身定制一條量子通信線路。
人類的想象力無窮，正是想象力帶動了創(chuàng)造力，而創(chuàng)造力則完美地實現(xiàn)著想象力。在這個意義上，正是科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步、并將之產(chǎn)業(yè)化滿足了人類想象力的“需求側(cè)”。山東在量子通信技術(shù)前沿領(lǐng)域高瞻遠(yuǎn)矚、提早布局，正是著眼于這一帶有戰(zhàn)略意義的革命性的新興產(chǎn)業(yè)，這一正處于“現(xiàn)代進(jìn)行時”的實踐，某種程度上豐富了“供給側(cè)”改革的內(nèi)涵——供給拓出新天地，引領(lǐng)未來新需求，必將為濟南建成區(qū)域性的科創(chuàng)中心，也為實現(xiàn)山東“十三五”的改革和發(fā)展藍(lán)圖提供可持續(xù)的關(guān)鍵著力點。