9月10日，中國科學(xué)院與德國國立科學(xué)院聯(lián)合舉辦了第一屆雙邊研討會。

會上，中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉進(jìn)行那個(gè)了題為“夢想還是現(xiàn)實(shí)？量子通信的過去、現(xiàn)在與未來”的報(bào)告。

據(jù)科技日報(bào)報(bào)道，潘建偉在報(bào)告中指出，在人類實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離安全量子通信的征途上有兩大挑戰(zhàn)，分別是現(xiàn)實(shí)條件下的安全性問題和遠(yuǎn)距離傳輸問題。

量子密鑰分發(fā)因其具有理論上的無條件安全性而備受關(guān)注，但是在實(shí)際系統(tǒng)中，量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)會由于設(shè)備的非完美性而存在安全性漏洞。由于量子密鑰分發(fā)過程中，線路的安全性是可以嚴(yán)格保障的，因此可能的安全性漏洞就集中在發(fā)射端和接收端。誘騙態(tài)方案和“測量器件無關(guān)”方案分別解決了上述兩端的安全性漏洞。這兩個(gè)方案均率先被潘建偉團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)。

潘建偉介紹道，結(jié)合“測量器件無關(guān)”方案與自主可控的光源，量子密鑰分發(fā)就可以達(dá)到“信息論可證”的安全性。因此，目前現(xiàn)實(shí)條件下量子密鑰分發(fā)的安全性已經(jīng)很好地建立起來了。

迄今為止，在地面實(shí)驗(yàn)中，量子密鑰分發(fā)的點(diǎn)對點(diǎn)距離可達(dá)到500千米量級，而量子隱形傳態(tài)可達(dá)到100千米。那么，如何在此基礎(chǔ)上繼續(xù)增加量子通信的距離呢？

一個(gè)階段性的解決方案是可信中繼傳輸，我國建設(shè)的光纖總長超過2000千米的“京滬干線”便采用了這一方案。在可信中繼方案中，需要人為保障中繼站點(diǎn)的安全，而中繼之間的線路則是安全的。這比傳統(tǒng)通信手段中整條線路處處都面臨著信息泄露的風(fēng)險(xiǎn)而言，大幅提高了安全性。

更為長遠(yuǎn)的方案是使用量子中繼器。量子中繼包括量子糾纏純化、量子糾纏交換和量子存儲等手段，可以在遙遠(yuǎn)地點(diǎn)間分發(fā)量子糾纏，從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的量子通信。潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子中繼的核心環(huán)節(jié)取得了一系列重要成果，目前已可支持通過量子中繼實(shí)現(xiàn)500千米的量子通信。但是量子中繼器的實(shí)際應(yīng)用可能還需要等待10年之久。

目前更為有效的方法是基于衛(wèi)星的量子通信技術(shù)。這種手段不受地球表面障礙物的影響，在外太空也幾乎沒有衰減。我國于2016年研制成功并發(fā)射國際上首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號”，在國際上率先實(shí)現(xiàn)星地量子通信實(shí)驗(yàn)，充分驗(yàn)證了這一技術(shù)的可行性。

報(bào)告中，潘建偉展望量子通信的未來：通過量子衛(wèi)星與地面光纖網(wǎng)絡(luò)，并與經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)相融合，未來將可形成覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，全面提升信息安全水平。而利用廣域的量子通信網(wǎng)絡(luò)，人類可以發(fā)展出空間分辨率極高的望遠(yuǎn)鏡技術(shù)；也可以構(gòu)建高精度的光頻率傳遞網(wǎng)絡(luò)，精度相比現(xiàn)在的微波時(shí)頻網(wǎng)絡(luò)可以提高4個(gè)數(shù)量級。而“墨子號”量子衛(wèi)星發(fā)展的空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)技術(shù)，也為物理學(xué)基本原理研究提供了全新的平臺。例如，最近潘建偉團(tuán)隊(duì)利用“墨子號”量子衛(wèi)星對Event Formalism量子引力模型進(jìn)行了檢驗(yàn)，首次對量子力學(xué)和引力的融合進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)探索。利用高軌空間極低的引力和磁場噪聲，未來還有望實(shí)現(xiàn)精度高達(dá)10-21的光鐘，將會促進(jìn)對引力波信號，特別是低頻信號的探測，可以揭示更為豐富的天文現(xiàn)象。

據(jù)悉，潘建偉一直是我國量子領(lǐng)域的重要科學(xué)引領(lǐng)者，被譽(yù)為中國“量子之父”，被《自然》雜志評為2017年“年度十大人物”。

不久前，潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等和奧地利維也納大學(xué)塞林格小組合作，在國際上首次成功實(shí)現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)，而這也將為發(fā)展高效量子網(wǎng)絡(luò)奠定了堅(jiān)實(shí)的科基礎(chǔ)。國際權(quán)威期刊《物理評論快報(bào)》中對此事進(jìn)行了報(bào)道，并且稱之為“量子通信領(lǐng)域的一個(gè)新的里程碑”。

作為國際前沿的量子信息科研團(tuán)隊(duì)之一，潘建偉團(tuán)隊(duì)已經(jīng)在光子體系上率先實(shí)現(xiàn)了五光量子、六光量子、八光量子、十光量子、十八光量子糾纏，一度保持著國際領(lǐng)先水平。