周飛介紹濟南量子通信試驗網目前的使用情況。本報記者喻雯攝

齊魯晚報記者喻雯修從濤

量子通信可保證通話不被竊聽

《西游記》中，孫悟空一個“筋斗云”就能越過十萬八千里。數百年后，科學家已經讓“筋斗云”變成現實—— —利用量子通訊，將物質的未知量子態精確傳送到遙遠地點，像“筋斗云”一樣瞬間傳輸。

這項被稱為下一個科技拐點的量子技術，是目前已知的最安全的通信技術。如何保障在傳輸過程中不被竊聽或截取呢？濟南量子技術研究院院長助理周飛博士說，在物理學中常用到量子的概念，是指一個不可分割的基本個體，它不同于分子、原子。例如，“光量子”是光的基本單位。“量子是能量的最小不可分割單元，它的核心在于‘最小不可分割’，每一個不可分割的量子可以看作一個單量子態。”

單量子態有什么特性呢？周飛介紹，其最大的特點是具有測量不準和不可克隆的性質。量子的不可精確測量也就意味著無法精確克隆，“這就保證了只要有人試圖復制，就會發生誤碼，就能被發現。”周飛介紹，這也使得用量子態通信在傳輸過程中具有了絕對安全性。

除了傳輸過程的安全性，量子通信的絕對安全還得提到量子密鑰。據介紹，一般來講，信息的加密需要配合一連串數字組成的密鑰才能安全。據了解，量子通信則是通過將這串重要的數字密鑰貫穿在一系列特殊的量子信息里面，并在量子通信線路中傳輸再提取。周飛介紹，量子通信最大的特點是，當量子信息被竊聽后，就會發生亂 f碼，留下的痕跡無法還原。所以利用量子的不可克隆性就保證了量子密鑰的安全。

28家單位用過量子加密通信

在濟南，這項高精尖的量子通信技術已經開始了應用。由濟南量子技術研究院組織承建的濟南量子通信試驗網，總體建設工程已于2014年初全部竣工驗收。這是我國第一個以承載實際應用為目標的大型量子通信網，也是世界上已知的規模最大、功能最全的量子通信試驗網。

5月31日，在濟南量子通信試驗網總控中心，量子通信監測系統可以清晰看到每個集控站的分布情況，比如高新集控站、共青團集控站、緯六路集控站等。目前濟南已有28家單位通過網絡內量子通信集控站和終端，實現了數據安全傳輸。“這28個單位的用戶節點數達到50個，也就是說有的單位可以有多個節點，總的用戶數量為95個。”周飛說，量子通信的業務涵蓋政務、金融、政法、科研、教育等五大領域，主要為用戶提供基于量子加密的電話、傳真、文件和文本通信業務。

“目前這些用戶最普遍的應用還是電話通信。”周飛說，這些電話機跟普通的沒有區別，通訊光纖也是最常見的，最核心的技術是增加了一個“量子通信終端”，這個就像電腦的主機，通過這個可以實現信息的安全傳輸。量子通信可以將信息編碼加載到單個光子的振動方向上，任何竊聽行為都會對其造成擾動。

舉個例子，山東省檢察院、濟南市檢察院、歷下區檢察院都是量子通信的用戶，對一些貪腐案件調查信息溝通時，通過打量子加密電話，就可以保證信息的安全性，不會存在信息泄露或是竊聽。一些政府部門在政務信息的溝通中，比如一個城市的關鍵規劃或是機要信息，通過量子的電話或傳真，做好信息安全保護。此外，還有一些銀行系統，在客戶的征信信息、個人用戶信息的傳輸上也會通過量子，確保信息不被竊取。

經濟南連京滬2000公里網絡保安全

作為我國目前最大規模的量子通信網，濟南的量子通信試驗網不僅服務山東，還將作為連接北京、濟南、合肥和上海等地的量子保密通信“京滬干線”的重要組成部分，并有望在將來進入手機、網絡等民用通信領域。

中國科學院院士、濟南量子技術研究院學術委員會主任潘建偉說，京滬干線大尺度光纖量子通信骨干網將于2016年下半年建成。建成后將廣泛用于金融、政務等領域信息的安全傳輸。“京滬干線”總長2000余公里，從北京出發，經過濟南、合肥，到達上海。利用這一廣域光纖量子通信網絡，京滬兩地的金融、政務等機構能進行保密通信。

“濟南量子通信網是京滬量子干線上的城域接入網，是非常關鍵的局域點。”周飛說，濟南建成的量子保密通信試驗網是我國保密通信技術研發的第一步。量子保密通信技術的實際應用將分三步走：一是通過光纖實現城域量子通信網絡；二是通過量子中繼器實現城際量子通信網絡；三是通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通信網絡。而連接北京和上海的千公里光纖量子通信骨干網工程“京滬干線”正是城際量子通信網絡。

“京滬干線其實是為信息的安全保密傳輸做基礎設施的，這就像電力系統的基站，濟南作為一個分支，做的是城市內部的保密基站，這種通信落地是難度最大的。”周飛說，有了這個保密的基站，濟南跟京滬線上的其他城市在通信時，可以實現絕對安全的保密。

未來10年手機有望加裝量子芯

我國首顆量子科學實驗衛星將于今年7月擇機發射，率先在國際上實現高速星地量子通信，將連接地面光纖量子通信網絡，構建一個天地一體化的量子保密通信與科學實驗體系。濟南作為京滬量子通信干線的重要組成，也可以通過跟北京地面站的聯系，實現“天地一體化”的信息連接。簡單說，量子衛星就是濟南與全世界聯系交流的空間中轉站。“量子衛星可以實現衛星與地面之間的無條件安全通信。”周飛說。

“京滬干線”量子通信骨干網絡就相當于鋪設在地面上的一張“網”，量子科學實驗衛星就是把這張網架設起來的骨架。量子衛星織就的縱橫寰宇的量子通信之“網”，能夠確保整個空間內海量信息在其中無障礙地自由流動，并且完全不用擔心安全問題。“此次量子衛星一旦發射成功,結合量子衛星無線鏈路和京滬干線的有線鏈路,中國將初步構建成天地一體化的廣域量子通信體系。”周飛說，這樣就真正實現了量子通信的“上天又入地”。

周飛說，北京是量子衛星的一個地面站，也是京滬干線的重要節 點。濟南也是京滬干線的重要組成，這樣一來，濟南通過京滬干線先與北京實現地面連接，與此同時，也是通過北京地面站與衛星聯系。周飛說，有了量子衛星，未來在濟南跟大洋彼岸的歐洲等地打電話或是通信，都可以非常簡單快捷地實現信息的實時互聯互通以及安全保密。

未來老百姓如何享受到這種高精尖的通信技術呢？潘建偉說，在10年到15年里每個人的手機都有望植入一個量子加密芯，就能夠享受到量子通信技術帶來的信息安全的好處。