国内量子通信技术从理论走向应用，或开启量子互联网时代

2016-07-19 16:14

近日，国内量子通信领域频频传来令人振奋的消息。先是中科院的量子卫星即将在本月发射，之后是全球第一条量子保密通信商用干线“沪杭干线”将于9月份建成并投入使用，比预期时间整整提前了一个月。
量子通信是指利用量子相干叠加、量子纠缠效应进行信息传递的一种新型通信技术。与传统通信技术相比，具有绝对的安全性。对于量子通信技术的研究从数年前就已开始，然而却极少应用到实际中。此次中国在实际应用中取得了重大进展为量子通信领域带来了哪些改变？对社会和大众又会产生何种影响呢？
一、理论不完善是量子通信技术长期难以应用的关键
量子通信是一种新型的交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。它主要涉及到量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。
对于现代社会来说，量子通信技术实用性较高。对于普通人来说，解锁、转账、密码登陆是人们几乎天天都要用到的。传统的技术一般都是RSA（公开密钥算法），简单来说就是密码越长就越安全。但是，不管多长，密码的长度仍旧有限。从理论上讲，只要计算机足够先进，任何有限长度的密码都可以被破解。
在当今时代，信息安全尤为重要。因此，探究一种无法破解的密码，对实现这一点来说意义重大。早在1917年就有人提出，如果能够实现“一次一密”的方式，就能够保证绝对的安全，而量子通信技术恰巧可以做到这一点。
量子通信是由量子物理演化而来的，而量子物理与密码学又是世界范围内公认的两门难度极高的学科。量子物理的微观规律远离人们的直觉，是最难以理解，最充满不确定性，又最颠覆三观的学科。原因在于，微观粒子表现出的某些特性是宏观世界无法重现也无法模拟的。
无论是经典力学还是相对论，都无法准确地解释微观粒子的现象。甚至某些现象匪夷所思，就像上帝掷出的骰子。科学家用了近100年的时间，始终无法实现量子力学与广义相对论的统一。
此外，经典通信有香农三大定理作为支撑，而量子通信目前只有信道编码部分进展的比较顺利。其他部分如量子信源编码，量子信道容量等理论的研究难度都不小，甚至超过了量子计算与量子算法的设计。
理论的不完善，成为了量子通信应用与实践的桎梏，这也就是为何量子通信理论出现数十年却无法被应用的原因。尽管理论还不完善，但却并不代表这门学科进入了死胡同，人们依然能够利用一些已被验证的量子理论，推动人类技术的进步。

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