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量子卫星升空 将催生通信产业链千亿市场

导读: 量子通信产业链主要包含元器件、通讯设备、量子通信网络运营及专网应用服务四个环节。这其中,无论哪一个环节都充满商机。

  首颗量子科学实验卫星在酒泉升空,引起全球关注。中国率先在这一领域的突破,将催生量子通信千亿市场,引发世界新一轮的通信技术研发竞争。量子通信产业链主要包含元器件、通讯设备、量子通信网络运营及专网应用服务四个环节。这其中,无论哪一个环节都充满商机。

  三十年前奇想破茧化蝶

  我国科学家为量子通信实用化铺平道路

  1984年,IBM的两位工程师提出了全新保密通信方案,用量子物理学的极端特性来确保秘密不被窃取。这一方案中,传送者用光子的不同偏振态来表示密钥,也就是按照直线或对角线偏振的方式发出不同的光子。如果有人企图窃听,他只有在中途拦截光子测量,然后按照测量值发送一个相同的粒子。每窃听一个光子,窃听者有四分之一的可能被发现。当密钥长度增长至72个光子时,窃听者不被发现的可能仅有十亿分之一。

量子卫星升空 将催生通信产业链千亿市场

  1991年,英国科学家又提出了一种新思路:用量子纠缠态来发密文。如果A和B各持有一个双胞胎粒子;A只要操作粒子,B就会得到同样的结果。这也是目前量子通信技术的理论基础。

  1989年,IBM实验室制造了一个叫“玛莎姨妈的棺材”的小盒子,其中光子携带着密钥走了30厘米,证实了量子保密通信可行。1993年英国国防部将这一纪录提高到10公里。但是得到单个光子源,减少光子信号传输中的损耗,都是实际应用面临的困难。2006年,中科大的潘建伟团队在世界上首次利用诱骗态方案实现了超过100公里的光纤量子密钥分发;而美国和奥地利科学家随后也做到这一点。2008年,潘建伟团队发明了量子中继器,使得即将衰竭的光子将信息传给其他光子,被《自然》称赞为“清除了量子通信的一块拦路石”。

  一步一步,量子通信实用化的路铺平了。

  各国纷推星地计划

  中国量子通信卫星先行一步

  2008年,欧盟发布《量子信息处理与通信战略报告》;随后欧盟启动量子通信技术标准化研究,并成立“基于量子密码的安全通信”工程。目前,欧盟计划启动10亿欧元的量子技术旗舰项目,旨在建立极具竞争力的欧洲量子产业。

  美国同样积极,美国国防部支持的“高级研发活动”计划将量子通信应用拓展到卫星通信、城域以及长距离光纤网络;NASA也计划在其总部和喷气推进实验室之间建立一个直线600公里、包含10个骨干节点的远距离光纤量子通信干线,并计划拓展到星地通信。在美国国防部2013年到2017年的科技发展计划中,量子信息与控制技术被列入六大颠覆性研究领域。它将IBM、美国国防部高级研究计划署、中科大、洛克希德马丁公司和日本NTT公司列为该领域重要研究机构。

  2014年,全球最大的独立科技研发机构美国Battelle公司提出商业化的广域量子通信网络规划,计划建造环美国的万公里量子通信骨干网络,为谷歌、IBM、微软、亚马逊等公司的数据中心提供量子通信服务。

  日本也提出了量子信息长期战略。日本国立信息通信研究院计划在2020年实现量子中继,到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。

  世界各国都在准备或已开展星地量子通信计划,其中包括美国NASA的PhoneSat计划,奥地利联合欧空局开展的“Space-QUEST”实验计划等。但中国的卫星先行一步。

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