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中国构建全球首个 量子通信网 可抵御所有已知黑客攻击

北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学等机构联合在国际学术期刊Nature杂志上发表了题为《跨越4,600公里的天地一体化量子通信网络》的论文称,广域量子保密通…

北京时间1月7日凌晨,中国科学技术大学等机构联合在国际学术期刊Nature杂志上发表了题为《跨越4,600公里的天地一体化量子通信网络》的论文称,广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。

论文称,中国研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了地面跨度4,600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发,并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。

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中国星地量子通信网长达4,600公里,1989年,美国与加拿大科学家实现第一次量子通信,传输距离32厘米。(中国科技大学官网)

中国科研人员通过构建天地一体化广域量子保密通信网络的雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络奠定了科学与技术基础。

按通信信道的不同,量子密钥分发主要有光纤和自由空间两种实现方式。

光纤QKD技术的信道稳定性较好,不易受到温度、湿度、天气等环境因素影响,可以实现基本恒定的安全码率,在城域城际范围内可以方便的连接到千家万户,而在超远距离、移动目标、岛屿和驻外机构等光纤资源受限的场景,可以通过卫星中转的自由空间信道连接。将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模、全覆盖的全球化量子通信网络。

量子保密通信京沪干线总长超过2,000公里,覆盖中国4省3市共32个节点,是目前世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线,于2017年9月底正式开通。

建设过程中,研究团队攻关了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术。

建成后,开展了长达两年多的相关技术验证和应用示范以及大量的稳定性测试、安全性测试及相关标准化研究,通过了光子数分离攻击、致盲攻击、时移攻击、波长依赖攻击和一些潜在的特洛伊木马攻击等安全性测试,结果表明“京沪干线”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻击方案,同时京沪干线网络的密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。

“墨子号”量子卫星于2016年8月在酒泉卫星发射中心成功发射,完成了预定的全部科学目标。

在量子通信基础设施建设领域,2020年美国发布《量子网络战略愿景》和《量子互联网国家战略蓝图》,其中《量子网络战略愿景》提出,“未来5年,美国将展示实现量子网络的基础科学和关键技术,从量子互连、量子中继器、量子存储器到高通量量子信道,以及洲际天基纠缠分发”;欧盟发布量子旗舰计划《战略研究议程》,提出“3年愿景是利用QKD协议和具有可信中继节点的网络实现全球范围的安全密钥分发,6年至10年愿景是使用量子中继器在光纤上实现800公里以上的量子通信”。

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