潘建伟团队再创量子通信奇迹！千公里级密钥分发开启全球量子通信新纪元
潘建伟团队再创量子通信奇迹！千公里级密钥分发开启全球量子通信新纪元
中国科学技术大学潘建伟院士领导的团队再次刷新纪录，在量子通信领域取得了新的突破。他们通过创新的量子中继技术，成功实现了千公里级的量子密钥分发，传输距离达到了惊人的1000公里。这一成果不仅标志着中国在量子通信技术上迈出了重要一步，也预示着全球信息技术革命的新篇章。
量子密钥分发：无条件安全的通信保障
量子密钥分发（QKD）技术是量子通信的核心，它利用量子力学的基本原理，确保通信双方能够安全地共享密钥。与传统加密技术相比，QKD具有无条件安全性：任何窃听行为都会改变量子态并被合法用户察觉。这种安全性是理论上的“不可破解”，而传统加密算法依赖于计算复杂度，理论上存在被攻破的可能。
潘建伟团队在量子密钥分发领域持续领跑。2023年，我国已实现光纤点对点量子保密通信最远安全距离突破1000公里。这一突破的关键在于量子中继技术的发展。量子中继器通过将长距离传输分割为多个短距离段，解决了光子在光纤中传输时的损耗问题，使得远距离量子通信成为可能。
“墨子号”：开启全球量子通信新时代
2016年8月，我国首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射成功，实现了星地之间1000公里级量子纠缠、密钥分发及隐形传态。在役期间，“墨子号”还实现了中国和奥地利之间长达7600公里的洲际量子密钥分发，并利用共享密钥完成了加密数据传输。
“墨子号”的成功，让世界掀起一轮空间量子物理的热潮。2017年，美国宇航局发布了关于未来空间量子物理发展的白皮书，欧洲航天局发布了空间量子技术白皮书。国际学术期刊《科学》曾发表社论，认为是“墨子号”给美国政府敲响了警钟，最终促使美国在2018年通过《国家量子行动法案》。
未来展望：构建全球化量子通信网络
潘建伟团队正在推进两项关键技术突破：量子中继和量子星座。在量子中继方面，中国团队正在研究可支持上千公里量子通信的量子中继技术，有望在未来5~6年内实现远距离的城际光纤量子传输。这能够实现量子网络的大规模覆盖，大幅扩展量子通信的应用范围。
在“量子星座”方面，我国已于2022年7月成功发射第一颗低轨量子微纳卫星，或在明年再发射两到三颗低轨道卫星。中高轨量子科学实验卫星正在研制中，有望在2026年底具备发射条件。未来，由中高轨量子卫星和实用化的低轨微纳卫星组成的“量子星座”，将与地面上的光纤量子网络连接，构建全球化广域量子通信网络。
实际应用：从金融到政务的全方位覆盖
量子通信技术已经开始走向实际应用。上海区域内已经建成国内首张运营商级的商用量子密钥分发网络，可支持不少于100万的用户容量。中国电信计划在2024年年底前在全国10~15个城市部署量子城域网，未来将与骨干网打通，并最终形成天地一体的量子通信网络。
在金融领域，量子通信可以提供绝对安全的交易保障；在政务领域，它可以确保敏感信息的传输安全；在医疗领域，量子通信可以保护患者隐私；在云计算领域，它可以提供安全的数据传输和存储服务。
量子计算：并驾齐驱的另一重要领域
除了量子通信，潘建伟团队在量子计算领域也取得重大进展。2020年，中国科大研究团队设计和构建了76个光子的量子计算原型机“九章”，这是国际上首个被严格证明具有“量子计算优越性”的工作。2021年，113个光子的量子计算原型机“九章二号”诞生，处理速度比超级计算机快100亿倍。2023年，255个光子的量子计算原型机“九章三号”面世，处理速度比超级计算机快亿亿倍。“正在测试中的‘九章四号’已超过2000个光子，计算能力将更强。”潘建伟透露。
展望未来：引领全球量子科技发展
潘建伟表示：“在量子信息科技领域，我国和美国等世界强国站在了同一起跑线上，它是国际科技竞争中我国最有条件、最有基础、最有可能拔得头筹和抢得先机的重要科技领域。”在国家的战略部署下，我们有信心、有决心、有能力保障我国在日趋激烈的量子信息科技国际竞争中保持和扩大领先优势，赢得战略主动。