墨子号卫星的发展历程量子芯片量子加密通话手

2024-09-01 15:55

  2016年8月,“墨子号”中国研发全球首颗量子科学实验卫星,以中国古代伟大科学家墨子的名字命名。8月16日1时40分在酒泉卫星发射中心用长征二号丁运载火箭成功将世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射升空。

  量子卫星首席科学家潘建伟院士介绍,量子通信是量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理,单光子的不可分割性和量子态的不可复制性,量子通信还会将信息进行加密传输,在加密过程中密钥是可变的,充满随机性,即使被相关人员截获,也不容易获取真实信息,让量子通信无法被窃听或被计算机破解,从面保证了量子通信绝对安全,通信形式主要分为量子隐形传态,量子密钥分发两种。确保身份认证、传输加密以及数字签名等的无条件安全,可从根本上、永久性解决信息安全问题。另外量子通信还有较强的抗干扰能力、很好的隐蔽性能、较低的噪音比。把传统通信方式的缺陷得以满足。

  开发与现代半导体工艺兼容的电控量子芯片是量子计算机研制的重要方向之一。潘建伟研究小组沿着电荷编码量子比特实现超快量子计算路线图,探索了延长电荷编码比特相干时间的新方法,在保证量子比特超快操控速度的同时,获得与自旋编码量子比特同样的长相干特性。砷化镓材料此前多应用于光电领域,砷化镓在量子芯片制作与实现新型量子比特编码有较好的特性,量子芯片研发有望进入快车道。2018年2月,郭光灿院士团队在半导体砷化镓量子芯片研制方面再获新进展,创新性地制备了半导体六量子节点芯片。

  2018年9月,在国家重点研发计划量子调控与量子信息重点专项项目“固态量子存储器”的支持下,中国科学技术大学李传锋团队在自主研制的高品质三维纠缠源的基础上,进一步制备出偏振-路径复合的四维纠缠源,保线%。利用这种四维纠缠源首次成功识别了五类贝尔态,并实验演示了量子密集编码,一举把量子密集编码的信道容量纪录提升到了2.09,超过了两维纠缠能达到的理论极限,创造了当前国际最高水平。这项工作充分展示了高维纠缠在量子通信中的优势,为高维纠缠在量子信息领域的深入研究打下重要基础。

  在国际上,欧盟委员会曾正式发布量子宣言,启动了总投资10亿欧元的量子技术旗舰计划;欧空局正在联合英国有关企业共同投资研制商业量子卫星;美国NASA曾启动面向量子通信器件及卫星精确指向等关键技术研究的CAPSat卫星项目;此外,英国、加拿大、日本分别制定了量子卫星发射计划;韩国电信(SKTelecom)正牵头建设韩国国家量子通信网络。日本国立信息通信研究院计划在2020年实现量子中继,到2040年建立极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。2018年日本·NICT主导,联合欧洲在量子通信技术上开发水平最高的公司和研究机构,在东京建成了6个节点量子通信网络 “ Tokyo QKD Netword”。东京网在全网演示了视频通话。并演示网络监控。美国航空航天局 (NASA)正计划在其总部与喷气推进实验室(JPL)之间建立一个直线个节点的量子远距离,光纤通信干线,计划拓展到星地通信量子。

  我国在2019年3月,潘建伟团队将与中国电子科技集团公司第38研究所等机构合作,在合肥市及周边地区启动建设一个40节点量子通信网络示范工程,为量子通信的大规模应用积累工程经验。

  2020年11月,中国电信和科大国盾量子成立一家合资公司,中国电信是中国的基础电信运营商之一,国盾量子是科大国盾量子技术股份有限公司,技术起源于中国科技大学,产品已经被部署在量子通信干线“京沪干线”在内的量子保密通信骨干网等项目。11月7日,中国电信副总经理刘桂清在2020天翼智能生态博览会上公布了成立合资公司的消息,在发布该消息后,中国电信还举办了“量子铸盾行动”,中国电信、科大国盾公司领导出席活动,中科院院士、中国量子领域带头人潘建伟也出席活动。

  同时展出了两台样机,分别是根据华为和中兴的现有手机型号改造而来,手机屏保是中国电信、国盾量子的标识,记者在现场试用后发现,用户可在通话过程中一键选择两种通话模式,“加密通话”或“普通通话”,两种模式下的通话质量无差别。记者从中国电信处获悉,未来该手机会从中国电信的渠道卖向消费者。记者从两家公司处获悉,该手机项目由合资公司主导研发。原理上,量子密钥的分发,一方面通过建设量子保密通信网络进行广域的分发。加密方式可以做在手机内,也可以借助基于国产密码芯片和国密算法的量子安全SIM卡,完成在普通手机里的植入量子加密通话基础功能。这种SIM卡可适配的手机型号非常广泛,智能手机通常只要换上该SIM卡和下载对应的软件安装就可以用量子级安全密钥对语音通信、数据通信和存储等进行保护,从而与普通手机相比,增加加密通话功能。用户在打电话中,可以自主选择,是采用量子安全通话,或普通通话模式。但是量子安全通话功能是双向对等的,对方手机必须是量子手机或插入量子安全SIM卡,才能实现量子通话加密。

  紫光国微曾在今年9月表示,目前公司正与国盾量子、中国电信合作打造量子安全超级SIM卡,通过高性能国产SIM卡芯片进一步提前实现了量子加密功能的推广。记者从科大国盾量子处获悉,量子通信只是量子信息学的一个重要基础分支,量子保密通信是现阶段量子通信最主要的应用。双方正在研发一款手机支持原生量子安全通话的项目,同时,记者从中国电信处获悉,中国电信预计在今年年底或明年年初,面向民用市场推出带有量子通话功能的国产手机。大家期待吧!

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