量子卫星就要上天了 解密量子通信卫星究竟要干啥？

先要明确的一点，就是量子通信其实不是通信。

虽然中国现在的量子通信手段、技术乃至产业化进程已经走在世界前列，但是不管是中国科学家还是国外同行所言的量子通信，并不是传统意义上的对数据进行直接通信，而主要是给传统的数据通信加上量子密钥。

说白了，就是用量子密钥替代目前的公钥加密技术，上周公布的2015年度图灵奖，就是颁给了发明公钥加密技术的两位美国科学家。

公钥加密技术，简单的说，就是拿两个很大的质数A和B进行乘积，然后把这个乘积作为公钥进行加密，然后用质数A或B进行解密。虽然得到A和B的乘积很容易，但是要直接从这个乘积分解成两个质数，就非常非常难。

但是随着计算能力的不断提高，尤其是基于量子计算机的shor算法的出现，让基于大数因子分解的公钥加密技术，变得越来越脆弱。

这就是为什么，在通信技术如此发达的今天，各国间涉及政治外交、军事安全的大部分机密信件和物品，仍然通过最传统的方式——外交信使来传递。即便是再高级的保密通信，只要是通过当前的电话线、无线电、光纤等手段，都会面临被破译和窃听的可能。

这时候，就需要量子密钥发挥作用了。这种方法，是上世纪90年代美国IBM公司沃森实验室的查尔斯·本内特等人提出来的，由A向B发射一系列不同偏振态的光子，B对其进行随机测量，然后选取符合A要求的测量结果作为密码。在验证密码的过程中，如果存在窃听行为，可以从测量结果的错误率中发现。

实际上，量子密钥就是在A和B之间共同生成一串只有他们两边知道的随机数，然后用这个随机数来加密。

本内特等人在IBM成功研制出世界上第一台量子密钥分发的原型样机，但是它的工作距离仅为32厘米。此后，各国的科学家，逐步将量子密码在光纤中传输的距离推进到几十甚至上百公里，并尝试在自由空间中进行传递并取得成功。

理论上，量子密钥分发克服了经典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止惟一被严格证明是无条件安全的通信方式。

2009年，潘建伟的研究组与清华大学合作，在北京八达岭与河北怀来之间成功实现了世界上最远距离的量子态隐形传输，16公里的距离相当于此前世界记录的27倍。

当年10月1日，在建国60周年国庆阅兵期间，潘建伟团队在关键节点间构建量子通信热线，用于重要信息传送保障。

美国《时代》周刊曾经报道称，中国科学家在量子通信研究上创造了世界记录，解放军能在瞬间传送军事信息而不被破坏或拦截。通过这项保密力度极强的科技应用，能大幅度提高解放军的指挥和控制能力，使得中国在信息战方面的能力超越美军。

量子科学实验卫星的目标是实现高速星地量子密钥分发，实现北京和乌鲁木齐之间的量子保密通信，实现星地量子纠缠分发，并且计划在德令哈和丽江之间实现距离远达1200公里的大尺度量子非定域性检验，还将在卫星和阿里之间实现星地量子隐形传态。

当然，相对于可以传递文件、语音、视频的经典通信方式，目前科学家所说的量子通信，还主要是一种传输密钥的方式，在数据传输容量上与经典通信相比还有较大的差距。由此，全球学界对量子通信存在一些争议声音，比如量子密钥传输能不能称为量子通信。

对此，潘建伟指出，国际上把量子隐形传态、量子纠缠交换和量子密钥分发等几种技术统称为量子通信(Quantum Communication)。量子通信并非狭义化的概念，是指用量子态来传递信息，所传递的信息可以是经典信息，也可以是量子信息。

但是中科大量子信息重点实验室主任郭光灿院士就认为，通信一定要有内容。把量子密钥分发，说成是量子通信是不够准确的。

无论是量子密钥分发还是量子隐形传态，都需要经典信道的传输，也就是说量子通信不会完全替代现有的通信技术，量子通信网络实际上是量子网络和传统信息传输网络的结合。

还只是一种加密手段，距离真正称为‘通信’还有些遥远，其理论上不可攻击的特性，在现实中也受到一定的限制。

这是因为，虽然量子密钥分发在理论上具有无条件安全性，但在现实条件下很难实现，导致现实的系统可能存在各种各样的隐患。

针对探测设备的不完美，国际上多个小组提出了"时间位移攻击""死时间攻击"和"强光致盲攻击"等针对探测系统的攻击方案。

现在量子密码的协议安全性能够得到足够的保证，只要设备是严格执行协议的就能保证安全。但是，要严格执行协议，设备有许多地方需要控制，没法做绝对没有问题的保证，只能说做到完美无缺就绝对安全，但实际上只能是近似