“墨子号”量子密钥分发示意图(中科院供图)
中国“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次成功实现从卫星到地面的高速量子密钥分发，为建立最安全保密的全球量子通信网络奠定可靠基础。
“墨子号”的这一成果发表在10日出版的国际权威学术刊物《自然》杂志上。《自然》杂志的审稿人称赞星地量子密钥分发成果是“令人钦佩的成就”和“本领域的一个里程碑”。
量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟说，“墨子号”量子密钥分发实验采用卫星发射量子信号，河北兴隆与新疆南山地面站分别接收的方式，在北京和乌鲁木齐之间建立了量子密钥。
“墨子号”开展量子密钥分发，2017年5月摄于乌鲁木齐南山，多张照片合成了卫星过境全貌。(中科院供图)
据介绍，“墨子号”过境时与地面光学站建立光链路，通信距离从645公里到1200公里。在1200公里通信距离上，星地量子密钥的传输效率比同等距离地面光纤信道高20个数量级(万亿亿倍)。卫星上量子诱骗态光源平均每秒发送4000万个信号光子，一次过轨对接实验约10分钟可生成300kbit的安全密钥，平均成码率可达每秒1.1kbit。
“墨子号”开展量子密钥分发，2017年5月摄于河北兴隆。(中科院供图)
“这样的密钥发送效率可以满足绝对安全的打电话或银行传输大量数据的需求。”潘建伟说。
他说，这一重要成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。以星地量子密钥分发为基础，将卫星作为可信中继，可以实现地球上任意两点的密钥共享，将量子密钥分发范围扩展到覆盖全球。此外，将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网(如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线)互联，可以构建覆盖全球的天地一体化保密通信网络。
绝对安全的保密通信
通信安全是国家信息安全和人类经济社会生活的基本需求，也是当代世界的难题。窃听、反窃听；加密、解密……这些密码学中的矛与盾处于恒久的博弈之中。
保密通信的原理在于，唯有掌握密钥，才能轻易重现传递的信息。信息的安全性主要依赖于密钥的秘密性。然而，传统加密技术在原理上存在着被破译的可能性。随着数学和计算能力的不断提升，经典密码被破译的可能性与日俱增。20世纪90年代，美国数学家肖尔证明量子计算可以攻破目前广泛使用的公钥体系。2015年11月，美国科技公司谷歌推出的D-Wave量子计算机，宣称其在解决问题时能够比其他任何计算机都快一亿倍，并能破解任何现有密钥体系。
