“从32cm到4600km 我国构建的量子通信网如何这么牛！”

中国科学技术大学7日发表了

中国科学研究小组成功了

超过了4600公里

星量子密钥层出不穷

标志着我国已经建成

天地一体化广域量子通信网雏形

29年前

人类历史上第一次量子通信

实验室诞生的时候

传输距离为32厘米

△图片来源:中国科学技术大学

那么，那么

量子是什么

量子通信网有很多牛

这个网络会对我们的生活产生什么样的影响？

我国的量子通信技术突破了那些难关

量子是物理量的最小单位

有绝技也有怪

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量子是质量、能量等各种物理量的最小单位，以某种粒子状态存在。 例如，光以光子为单位逐份变化，光子是量子。

量子离不开，无法克隆。 科学家们利用这些特点，可以建立最安全的私钥，使新闻传播更加安全。

量子通信:对数据施加牢固的锁定

中国科学家们建立的量子通信互联网是在之前流传的通信方法中加入量子密钥。

现有的加密系统通过计算多、噪声多来确保安全。 以目前世界上最快的计算机之一我国的“天河二号”为例，以其运算速度分解300位数字需要15万年，但用量子叠加并行计算的话，一秒钟就可以计算出来。

△量子通信互联网加密通信的流程图

因为量子密钥是新闻载体的单光子不可分离，量子状态不可克隆，所以保证了量子密钥不能被加密副本破解。 量子密钥层出不穷是迄今为止唯一被严格说明的原理上无条件安全的通信方法。

不能夸张地说，在将来没有量子通信的国家，其新闻安全在其他国家看起来是透明的。

量子通信已经在我国多行业应用

经过20多年的努力，中国在量子通信行业实现了从追随到领先的巨大转变。

年9月，中国成功发射世界第一颗量子科学实验卫星“墨子号”，世界第一条量子秘密通信干线“京沪干线”正式开通。

量子保密通信“京沪干线”总长超过2000公里，覆盖包括北京、济南、合肥、上海4个量子城域网在内的4省3市共计32个节点，通过2个卫星地面站与“墨子号”连接，总距离为4600公里。

目前，量子通信技术已经在我国得到应用。 其中，量子秘密通信技术为纪念抗战胜利70周年阅兵、十九大等国家重要会议和活动提供了新闻安全保障。 另外，银行领域的监管报纸提交、人民币跨境支付报纸管理系统、网上银行数据异地容灾系统等都应用了量子保密通信技术。 未来，量子通信将在金融、政务、国防、电子新闻等行业得到更广泛的应用。

上过坡

一个技术难关被突破了[/s2/]

△量子通信卫星和地面站的实验示意图(图源:中国科学技术大学)

中国量子通信团队取得的成果举世瞩目，其中他们遭遇了哪些技术难关？

难关1 :单一光子制造

在量子通信技术的开发过程中，首先要面对的是制造单一光量子的技术课题。 中国科学院院士、中国科学技术大学常务副校长潘建伟举了一个非常形象的例子，说明了这一关键技术的难度:普通15瓦左右的灯泡每秒发射的光量子个数达到10万个，要实现单一光量子的制造，这10万个光量子发射的瞬间就是其中之一。

难关2 :单光子的探测

单光子已经是光能的最小单位，能量非常微弱，需要迅速发展非常精密高效的单光子探测技术。 只有具备单一的光量子制造和检测能力，才能实现安全的量子通信。

△年11月26日拍摄的“墨子号”量子科学实验卫星与兴盛量子通信地面站建立了天地链接。

关三:星地通信就像扔万米空硬币一样

“墨子号”常务副首席设计师王建宇说:“从1000公里的高度向地面空间站发射光子，就像向高1万米空的高速飞行的飞机上，向地面旋转的两个投币口的细长储存罐投硬币一样。” 存钱罐的投币口很细，相当于光的偏振光，有方向。 硬币必须对准方向才能扔。 而且，不是一个，必须两者都扔。 ”。

难关四:地面探测的难度远远超过千里之遥

根据计算，一根火柴一口气划着1017个光子，但卫星地面站的探测能力相当于地球上的人试图发现月球划着一根火柴。 另外，要明白每秒1亿个光子中，在地面上检测到的是第几个光子，这些光子都排列着。 一旦检测到一个，就知道它是第几个，就可以制作钥匙。

目前，广域量子通信互联网的雏形基本形成。 骨干网的扩展，形成更多复杂的拓扑结构，在此基础上构建国家地基授时互联网，保障定位、导航、授时服务。 另一方面，地面互联网和量子卫星的结合，为巨大尺度量子干涉的相关实验提供了有利的基础，例如探索量子力学和广义相对论的融合等问题，可以用于量子引力基础检查和计量应用的大规模干涉测量。