量子計算正從"玩具"轉變?yōu)?quot;工具
未來量子通信的發(fā)展，一方面需要擴大量子通信網(wǎng)絡的有效覆蓋范圍，包括量子通信網(wǎng)絡與經(jīng)典通信網(wǎng)絡的無縫連接，實現(xiàn)支持千米級的量子中繼，發(fā)展可以全天工作的下一代量子衛(wèi)星網(wǎng)絡等；另一方面需要推動核心器件在工程實踐中的集成與驗證自主研發(fā)，制定相關應用標準并進行大規(guī)模應用示范。
30多年前，在科學家們對量子疊加、量子糾纏等量子力學基本問題的研究過程中，精細量子控制技術逐漸發(fā)展，使人類從被動觀察量子定律，轉向主動、精確地操縱量子態(tài)。因此，我們現(xiàn)在所說的“量子技術”誕生了。
量子科學與技術是量子控制與信息技術相結合的一門新興學科。在這一領域，中國取得了一系列重大科學問題和關鍵核心技術突破，在某些方面取得了國際領先地位。如何深化我國量子科技的發(fā)展，如何構建自主創(chuàng)新的科技體系，如何實現(xiàn)從基礎研究向實用和工程化轉變的引領性突破？《科技日報》采訪了中國科學院院士、中國科技大學教授潘建偉，請他談談對量子科技發(fā)展的思考。
它不會取代現(xiàn)有的通信方式，量子通信將極大地提高信息安全水平
科技日報：“墨子”量子科學實驗衛(wèi)星發(fā)射后，中國科學家取得了一系列研究成果，成功地將量子通信發(fā)展到了實用階段。這是否意味著顛覆性的傳播模式即將誕生？
潘建偉：雖然量子通信是一個新興的領域，但并不打算取代現(xiàn)有的通信方式。相反，它將以新的方式大大提高現(xiàn)有信息系統(tǒng)的安全性。
關鍵是現(xiàn)代信息安全體系的核心要素。只要密鑰是安全的，就可以保證加密信息的安全。在傳統(tǒng)的保密通信中，沒有方法可以證明其安全性。
然而，量子保密通信可以在現(xiàn)有的公共信道中通過量子密鑰分發(fā)生成實時密鑰，并安全、方便地分發(fā)給用戶，這樣在量子密鑰傳輸過程中，如果信息被竊聽，竊聽者就不會留下任何痕跡。量子力學的基本原理絕對保證了這一點。
也就是說，量子保密通信是利用量子密鑰在傳統(tǒng)通信中提高安全性，而不是完全顛覆性的通信方式。
科技日報：目前，通過“墨子”和“京滬干線”試驗，我國已建成第一個天地一體的量子通信網(wǎng)絡原型，我國量子通信也已處于國際領先水平。那么，要繼續(xù)保持領先地位，我們需要關注哪些方面？
潘建偉：量子通信的發(fā)展目標是構建全球廣域量子通信網(wǎng)絡體系。首先通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)，然后通過直放站實現(xiàn)相鄰兩個城市之間的連接，最后通過衛(wèi)星平臺實現(xiàn)偏遠地區(qū)之間的連接。這是廣域量子通信網(wǎng)的發(fā)展路徑。
按照這條路線，未來量子通信的發(fā)展，一方面需要擴大量子通信網(wǎng)絡的有效覆蓋范圍，包括量子通信網(wǎng)絡與經(jīng)典通信網(wǎng)絡的無縫連接，實現(xiàn)能夠支持千公里級的量子中繼，發(fā)展能夠全天工作的下一代量子衛(wèi)星網(wǎng)絡；另一方面，需要工程集成和驗證的實踐推動核心器件的自主研發(fā)、相關技術的發(fā)展應用標準和大規(guī)模應用示范。
