量子通信是近30年發(fā)展起來的新興交叉學科，基本思想主要由美國科學家Bennett等于20世紀80年代起提出，主要包括量子密鑰分發(fā)(QKD)和量子態(tài)隱形傳輸。
量子密鑰分發(fā)可以建立安全的通信密碼，通過“一次一密”的加密方式實現點對點的安全通信。
量子態(tài)隱形傳輸是基于量子糾纏態(tài)的分發(fā)與量子聯合測量，實現量子態(tài)(量子信息)的空間轉移而又不移動量子態(tài)的物理載體，這如同將密封信件內容從一個信封內轉移到另一個信封內而又不移動任何信息載體自身，顛覆了傳統(tǒng)通信的傳輸模式。
國外研發(fā)動態(tài)
美國對量子通信的理論和實驗研究開始較早，是最先將量子技術列入國家戰(zhàn)略、國防和安全研發(fā)計劃的國家。20世紀末，美國政府便將量子信息列為“保持國家競爭力”計劃的重點支持課題。2006年，美國洛斯阿拉莫斯(Los Alamos)國家實驗室進一步完善了誘騙態(tài)方案，并實現了超過100km的量子保密通信實驗。2007年，美國科學家讓兩個獨立原子實現了量子糾纏和遠距離量子通信。2009年，美國國防高級研究計劃局(DARPA)和洛斯阿拉莫斯國家實驗室分別建成了兩個多節(jié)點量子通信互聯網絡，并與空軍合作進行了基于飛機平臺的自由空間量子通信研究，建成城域量子通信演示網。同年，美國麻省理工學院科學家繼續(xù)在冷原子中量子存儲和波動研究領域有了新的突破，該方面技術是設計量子信息網絡的關鍵。近期，美國航空航天局(NASA)計劃在其總部與噴氣推進實驗室(JPL)之間建立一個直線距離600km、光纖皮長1000km左右的包含10個骨干節(jié)點的遠距離光纖量子通信干線，并計劃拓展到星地量子通信。
歐盟推出了用于發(fā)展量子信息技術的“歐洲量子科學技術”計劃以及“歐洲量子信息處理與通信”計劃，這是繼歐洲核子中心和航天技術采取國際合作之后，又一針對重大科技問題的大規(guī)模國際合作。2006年，歐洲慕尼黑大學與維也納大學聯合研究團隊成功實現了誘騙態(tài)方案，并實現了超過100km的量子保密通信實驗。2007年，由奧地利、英國、德國等多國科學家合作，在量子通信中圓滿實現了通信距離達144km的最遠紀錄。2008年，意大利和奧地利科學家研究團隊首次識別出從地球上空1500km處的人造衛(wèi)星上反彈回地球的單批光子，實現了太空絕密傳輸量子信息的重大突破，為將量子通信用于全球通信做好了準備。
日本政府提出了以新一代量子通信技術為對象的長期研究戰(zhàn)略，并計劃在2020-2030年間建成絕對安全保密的高速量子通信網，從而實現通信技術應用上質的飛躍。日本國家信息通信技術研究院(NICT)計劃在2020年實現量子中繼，到2040年建成極限容量、無條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網絡。
國內研發(fā)動態(tài)
我國涉足量子通信研究的時間與西方國家相當。目前，我國在量子密鑰分發(fā)的實用化方面已躋身世界前列。最近幾年，伴隨誘騙態(tài)方案的提出，新技術突破不斷涌現，自主研發(fā)的量子路由器、量子程控交換機及終端設備已能滿足實用化要求。2014年，中國科學技術大學研究團隊將遠程量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的安全距離擴展至200km，并將成碼率提高了3個數量級，創(chuàng)下新的世界記錄。目前，國內已有多家致力于量子通信技術研發(fā)的公司相繼成立，如山東量子科學技術研究院有限公司、安徽問天量子科技股份有限公司、安徽量子通信技術有限公司等。
相比于量子密鑰分發(fā)，量子隱形傳態(tài)的實用化進程還有較長的路要走。2011年，中國科學院聯合研究團隊在青海湖首次成功實現了百千米量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和雙向糾纏分發(fā)，為基于衛(wèi)星的廣域量子通信奠定了基礎。2015年2月，中國科學技術大學科研人員在量子領域研究獲得重要進展，在國際上首次成功實現多自由度量子體系的隱形傳態(tài)。這是自1997年國際上首次實現單一自由度量子隱形傳態(tài)以來，科學家們在量子信息實驗研究領域取得的又一重大突破，為發(fā)展可擴展的量子計算和量子網絡技術奠定了堅實的基礎。
另外，2014年12月，世界首顆“量子科學實驗衛(wèi)星”完成了關鍵部件的研制與交付，中國有望先于歐美在2016年前后發(fā)射，衛(wèi)星在軌設計壽命為2年。“量子科學實驗衛(wèi)星”是中國科學院戰(zhàn)略性先導科技專項，啟動于2011年，主要目的是開展衛(wèi)星與地面之間絕對安全的高速量子密鑰分發(fā)實驗，通過高精度的捕獲和跟瞄系統(tǒng)，建立超遠距離的量子信道，并在此基礎上進行廣域量子通信網絡的演示，這將是國際上首次星地間量子通信實驗。同時，工程還將建設4個量子通信地面站和1個空間量子隱形傳態(tài)實驗站，以此形成天地一體化的量子通信實驗系統(tǒng)，這將為確保我國網絡通信安全、國家安全做出重大現實貢獻。
總體來說，世界主要國家在量子通信領域的研究已進入大規(guī)模應用前夕，并加快朝著實用化前景發(fā)展。世界各國政府、國防部門、科技界和信息產業(yè)界對此均給予高度重視，圍繞量子通信技術的國家能力競爭也就顯得日趨激烈。全球信息產業(yè)界的國際巨頭們，如國際商業(yè)機器公司(IBM)、飛利浦公司(Philips)、美國電報電話公司(AT&T)、貝爾實驗室(Bell)、惠普公司(HP)、西門子公司、日本電氣股份有限公司(NEC)、日立公司、三菱公司、日本電信電話株式會社(NTT)等也對量子通信技術投放了高額研發(fā)資本，抓緊開展量子通信技術的研發(fā)，并奮力推進產業(yè)化。
結語
中國在量子通信的基礎研究和產業(yè)化推進上與國外諸強基本保持同一水平，甚至在某些領域已經領先歐美發(fā)達國家。民用方面，我國斥巨資在部分城市建立了量子通信網，并在2015年初實現了銀行業(yè)電子檔案信息在同城間的加密傳輸;軍用方面，進入工程普及還需要3～5年時間?；仡櫸覈蒲泄ぷ髡咴诹孔油ㄐ蓬I域內的多年付出，可以看到中國正在該領域悄然崛起。面對即將到來的顛覆性技術革命，中國不能只做一個“追隨者”，應當抓住機遇，搶占先機，真正實現跨越式的發(fā)展，做量子科技進步的領軍者。
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