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入选国际十大突破:量子通信将成下一个万亿蓝海?

2015-12-16 09:26
黯影冰风
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  随着处理器的性能越来越强悍,计算机的运算能力快速提升,分布式计算理论也越来越成熟,导致基于复杂度的经典加密算法体系越来越不稳固,容易被破解,而量子计算机的出现则更将使经典加密方法"不堪一击"。在这一背景下,量子通信得到重视和大力发展,并有可能发展成为保障信息安全的"终极武器"。

  传统的加密算法大多是以其"复杂度"为前提的,简单来说就是通过构造某些需要巨大运算量的问题,让破解密钥需要极长时间甚至根本不可能。以经典加密算法RSA算法为例,其基本原理就是基于"对大数进行因式分解运算量极大"这一事实。例如,在1994年同时使用1600个工作站、花8个月时间才能成功分解一个129位数。只要密钥的长度足够长,用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。

  但根据摩尔定律,处理器的运算能力是呈指数级增长的。近些年来,处理器的运算能力已经得到极大提升,而云计算、分布式计算等技术的出现使得大量计算资源可以廉价获得,导致基于复杂度的经典加密算法的破解变得更加容易,而量子计算机的出现则将导致经典加密算法不堪一击。量子计算是一种基于量子力学理论的新型计算,优点在于计算能力强且速度快,是破解密码的强有力"矛"。

  量子通信作为后摩尔时代的新技术,有望实现通信的"无条件安全",成为保障信息安全的终极武器。量子通信(量子密钥分发)利用单个光子进行信号的加载,根据量子力学理论,只要进行探测,光子就会变化,接受方就会产生误码,从而就知道被窃听了,因此量子通信解决了传统通信加密算法易被破解和传输过程易于被监听两大难题。理论上讲量子通信(量子密钥分发)是无条件安全的,是信息安全强有力的"盾"。

  我国量子通信相关研究和产业化进展目前均处于领先地位。在量子通信领域,我国尽管属于后来者,但起点高、进展快,多方面已达世界先进,其中在城域网上的使用基本成熟,已经可以推广。国内工商银行、阿里巴巴等企业也积极展开据量子通信相关的应用,带动了整个行业的产业化应用,我国还有望于2016年发射世界首颗量子科学实验卫星。

  除此以外,在2014年的国际量子学术大会上,中国的科学家进一步提出,中国还将开展一系列研究,在首颗卫星发射成功后,发射多颗卫星,到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发,届时连接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,将建成全球化的广域量子通信网络。

  12月11日,欧洲物理学会新闻网站“物理世界”公布2015年度国际物理学领域的十项重大突破,中国科技大学教授潘建伟、陆朝阳等完成的“多自由度量子隐形传态”入选并名列榜首。

  我国在量子通信方面已经处于国际领先地位,未来一旦实现更多技术突破市场空间将非常广阔。据专家预测,单就量子加密领域而言,国内现有潜在市场规模即可达500亿—1000亿元。

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