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量子京沪干线今年建成 “量子互联网”可期

2016-03-04 01:42
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  全国政协委员、中国科学技术大学常务副校长潘建伟院士3日在接受记者采访时表示,京沪干线大尺度光纤量子通信骨干网将于2016年下半年建成。

  “这条量子干线连接北京与上海,贯穿山东济南、安徽合肥等地,是千公里级高可信、可扩展的广域光纤量子通信网络,属世界首例。它建成后将广泛用于金融、政务等领域信息的安全传输。”潘建伟说。

  信息科技进一步发展面临着两大瓶颈,即计算能力瓶颈和信息安全瓶颈:一方面,随着半导体晶体管的尺寸接近纳米级,电子的运动不再遵守经典物理学规律,半导体晶体管将不再可靠,著名的“摩尔定律”终将失效。另一方面,芯片后门、光缆窃听、“棱镜门”等窃听与黑客攻击事实,以及超级计算机运算速度突破亿亿次每秒,使得信息面临着越来越严重的窃听和破译风险。

  “量子力学在百年来的发展过程中,已经为解决这些重大问题做好了准备。”潘建伟说。

  潘建伟、陆朝阳等不久前在国际上首次实现基于半导体量子点的高效率和高全同性的单光子源,综合性能达到国际最优,为实现基于固态体系的大规模光子纠缠和量子信息处理技术奠定了科学基础。

  量子通信,指利用光子的量子状态加载并传输信息。“从原理上来说,量子通信是无条件安全的通信方式。”潘建伟说,“由于作为信息载体的单光子不可分割、量子状态不可克隆,可以实现抵御任何窃听的密钥分发,进而能保证用其加密的内容不可破译。”

  潘建伟在介绍量子通信的发展路线时表示,可以通过光纤实现城域量子通信网络、通过中继器连接实现城际量子网络、通过卫星中转实现远距离量子通信,最终构成广域量子通信网络。

  展望量子通信的前景,潘建伟表示,未来能够形成天地一体的全球化量子通信基础设施,形成完整的量子通信产业链和下一代国家主权信息安全生态系统,构建基于量子通信安全保障的未来互联网,即“量子互联网”。

  除了在量子通信科研方面取得了突破性进展,潘建伟领导的科研团队还着力在量子计算与模拟、量子精密测量方面展开攻关。

  潘建伟介绍说,量子计算利用量子态的叠加性质,可以实现计算能力的飞跃。比如,求解一个亿亿亿变量的方程组,利用亿亿次的天河二号需要100年。利用万亿次的量子计算机,则只需0.01秒。这将为解决密码分析、气象预报、药物设计、金融分析等大规模计算难题提供全新的方案。量子模拟机则可视为解决某些特定问题的“专用”量子计算机,可有效揭示一些复杂物理系统的规律。

  “英国《自然》杂志在一篇文章中指出,在不久的将来,利用量子模拟揭示高温超导和高效氮固化等的机制,指导产业每年有望产生数百亿美元的直接经济效益,还可以为实现规模化的通用量子计算机奠定基础。”潘建伟说。

  他还表示,量子精密测量可以实现对重力、时间、位置等物理参数的超高灵敏度测量,大幅度提升导航、定位、资源勘探和医学检测等的准确性和精度。

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