“量子衛(wèi)星之父”潘建偉:15年后用量子芯片防盜刷
46歲的“學(xué)霸”科學(xué)家潘建偉近期再度受關(guān)注,是因?yàn)槲覈l(fā)射的世界上首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”。預(yù)計(jì)在11月中旬,這顆衛(wèi)星將完成全部在軌測(cè)試工作,開始國際前沿量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)。潘建偉正是這顆量子衛(wèi)星的首席科學(xué)家。
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/201611/340246.htm在11月5日舉行的“2016年中國科技傳播論壇”上,潘建偉表示,將用15年左右時(shí)間,構(gòu)建天地一體的有量子通信安全保障的未來互聯(lián)網(wǎng),即量子互聯(lián)網(wǎng)。他說,“量子稱霸”為時(shí)不遠(yuǎn)。
潘建偉個(gè)子不高,平時(shí)穿著一件舊襯衫,一雙布鞋。
2016年8月16日凌晨1時(shí)40分,我國首顆量子科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射成功。在全程觀摩完發(fā)射后,46歲的潘建偉激動(dòng)得像個(gè)孩子,緊緊擁抱著團(tuán)隊(duì)的其他人,眼淚都快掉下來了。
中國“驚艷”世界
雖然量子衛(wèi)星只是一個(gè)體重640千克的小個(gè)子,但為這一刻,潘建偉等了13年。
中國成功發(fā)射量子衛(wèi)星的消息也在全球引起轟動(dòng)。潘建偉的老師、量子通信領(lǐng)域的權(quán)威、維也納大學(xué)物理學(xué)教授塞林格也在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心觀看了發(fā)射。塞林格認(rèn)為,量子衛(wèi)星的發(fā)射將量子通信提高到一個(gè)新的水平。
著名的“薛定諤的貓”是這樣描述量子力學(xué)的:盒子里有只貓,在日常生活中它要么處于活的狀態(tài),要么處于死的狀態(tài);但在微觀量子世界里,這只貓會(huì)同時(shí)處于生和死兩個(gè)狀態(tài)的疊加。
而潘建偉告訴記者,我們所處的世界由很多基本元素顆粒組成。當(dāng)太陽光照過來時(shí),這束光是由一顆顆小顆粒組成,這種小顆粒就叫光子。光子是光的最小組成單元,具有不可分割性。光子在真空中傳播時(shí)有一種特性——偏振。它會(huì)沿著水平方向和垂直方向振動(dòng)。這兩種光子的振動(dòng)狀態(tài)分別用0和1表示。根據(jù)量子力學(xué)的原理,在尚未被觀察時(shí),光子的狀態(tài)并不知道是0或是1。如果你嘗試去觀察它,就會(huì)對(duì)它有干擾,光子狀態(tài)會(huì)被破壞,所以這種振動(dòng)態(tài)是無法被精確復(fù)制的。
量子通信的絕對(duì)安全性正是基于這個(gè)原理。潘建偉解釋說,傳統(tǒng)的通信加密需要使用一連串?dāng)?shù)字組成的密鑰確保安全,但在傳輸過程中若被竊聽,就可能被破譯。而量子密鑰具有不可克隆的特質(zhì),基于量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)原理,如果密鑰在傳輸過程中遭遇竊聽,收發(fā)雙方就會(huì)知道,從而放棄使用不安全的密鑰。在歐洲和美國,基于光纖的量子密鑰分配網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)大規(guī)模應(yīng)用。
量子通信
防止斯諾登和黑客
說到量子通信的前景,潘建偉來了勁。
他舉例說,“如果我們帶著一個(gè)保險(xiǎn)箱去北京開會(huì),而保險(xiǎn)箱的鑰匙落在合肥了,在合肥的同事可以通過量子隱形傳輸,將鑰匙的每一個(gè)特征都精確傳送到北京,而在此過程中他并不掌握這把鑰匙的任何信息。”
前幾年爆發(fā)出來的斯諾登事件,讓潘建偉更感覺到開發(fā)量子通信的緊迫性。“不能再等了。斯諾登事件表明,傳統(tǒng)的光纖傳輸,黑客可以進(jìn)行無感竊聽。”此后,潘建偉對(duì)量子通信愈發(fā)癡迷。
他曾經(jīng)對(duì)中科大的老校長朱清時(shí)說:“只要是什么時(shí)候能把為什么會(huì)有量子糾纏搞明白的話,我馬上就可以死,沒有問題的。但現(xiàn)在可能還搞不清楚,所以我就想活得長一點(diǎn),我想把它搞明白。”
衛(wèi)星精度
萬米高空定點(diǎn)投幣
量子衛(wèi)星研制的13年,潘建偉形容是“從絕望中尋找希望”的過程。比如,量子密鑰通信機(jī)和量子糾纏發(fā)射機(jī)是量子衛(wèi)星對(duì)地直接進(jìn)行量子通信的設(shè)備,最重要的就是與地面站的精確對(duì)準(zhǔn)。衛(wèi)星的運(yùn)動(dòng)速度大約是8公里/秒,要和地面望遠(yuǎn)鏡的光軸精確對(duì)準(zhǔn),用一個(gè)形象的比喻就是針尖對(duì)麥芒:衛(wèi)星的對(duì)準(zhǔn)精度就好比在一萬米高空的飛機(jī)上,向地面扔一個(gè)一個(gè)硬幣,要準(zhǔn)確投入儲(chǔ)蓄罐狹長的投幣口內(nèi),而儲(chǔ)蓄罐還在慢慢旋轉(zhuǎn)中。只要有一點(diǎn)偏差,信息傳輸就會(huì)功虧一簣。
生活應(yīng)用
量子芯片可防盜刷
“有國外同行把量子衛(wèi)星比喻為前蘇聯(lián)的‘伴侶號(hào)’衛(wèi)星,那是人類第一顆人造衛(wèi)星,所以‘墨子號(hào)’的開創(chuàng)性不言而喻。”潘建偉自豪地說。
量子通信與普通老百姓的生活有關(guān)嗎?他介紹說,中國力爭(zhēng)到2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò),并在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建信息充分安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。開始可能國防安全用得比較多,如果這個(gè)秘鑰好用的話,馬上緊接而來的可能是金融領(lǐng)域,因?yàn)樗麄冇幸恍┍C苄蕴貏e強(qiáng)的數(shù)據(jù),需要這個(gè)技術(shù)。當(dāng)然再過幾年成本低下來之后,每個(gè)老百姓的手機(jī)、銀行賬號(hào)里也可以用這種方法來進(jìn)行保密。
他甚至給出了一個(gè)量子通信技術(shù)普及的時(shí)間表:5年左右很多機(jī)要部門開始用,10年左右金融業(yè)、銀行等大機(jī)構(gòu)開始使用,15年的時(shí)間或許走進(jìn)千家萬戶。屆時(shí),每個(gè)人的家里只要裝上一個(gè)量子加密芯片,那么,銀行轉(zhuǎn)款、電子賬戶等涉密操作,都不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。
也許就在不遠(yuǎn)的將來,量子通信技術(shù)將如同手機(jī)、電腦一般,走入尋常百姓家。
評(píng)論