全球化竞争中的通信信息“安全谷”

“墨子号”星地对接。作为安全通信的“终极神器”，在量子通信的国际赛跑中，中国属于后来者。但经过多年的努力，中国已经跻身于国际一流的量子信息研究行列，在城域量子通信技术方面也走在了世界前列，建设完成合肥、济南等规模化量子通信城域网。中国量子科学实验卫星升空，将首次在太空开展与量子通信和量子计算相关的诸多实验，特别是将打造一张天地一体化的量子通信网。在激烈的全球竞争中，“第一颗量子卫星”的头衔来之不易。

1993年，英国研究人员实现了相位编码量子密钥分发。那时，一场量子技术领域的国际竞赛已经开启。而在量子通信技术的太空“赛场”，中国成功发射全球首颗量子科学实验卫星，一举以绝对优势成为国际公认的领跑者。那么，这一领域的其他“选手”都有谁？他们在这一竞赛中表现如何？

记者查阅相关资料发现，各国政府非常重视量子通信技术的发展。欧盟组织在2016年4月宣布将量子技术作为新的旗舰科研项目，迎接“第二次量子革命”，并发布了10亿欧元的量子项目计划；美国白宫也于今年7月建议加大对量子信息科学的投入，称加强量子科学领域开发是科技大国的挑战与机遇，量子信息技术是量子力学的最新发展，代表了正兴起的“第二次量子革命”；日本提出了以新一代量子信息通信技术为对象的长期研究战略，计划在2020年至2030年间建成安全保密的高速量子信息通信网络。在量子信息技术中，最具代表性的是量子通信和量子计算。美国则是把资源和精力放在了量子计算机领域，美国航天局、谷歌公司等机构2015年就宣布，合作开发的D－Wave量子模拟机对某些问题的求解速度已达到传统计算机的1亿倍。

与此同时，加拿大、日本、意大利和新加坡的研发团队也将紧随其后，开展类似空间量子研究。不过，这些“选手”选择的竞赛“路径”各有不同。

比如，新加坡国立大学和英国斯特拉思克莱德大学组成国际科研团队，正在借助成本仅约10万美元、重量只有约5公斤的立方体卫星开展量子实验，以帮助人类实现“天基量子通信”。据报道，去年，这个国际科研团队发射了一颗立方体卫星，可以在其轨道制造和测量“相关联”的成对光子。明年，他们计划发射能制造完全纠缠的光子对设备。

加拿大科学家的想法是，在地面制造成对的纠缠光子，然后将它们发射到不足30公斤重的微型卫星。研究人员认为，这将比在太空制造光子的成本低。不过，将光子送上卫星是个挑战，科学家计划首先用装有光子接收装置的飞机做测试。

意大利帕多瓦大学的科学家更“图省事”。他们觉得，在普通卫星上安装反射镜或其他更简单的设备，就可以完成在太空开展量子科学实验的任务。去年，这个研究小组展示了光子从卫星弹回地球，仍能保持其量子态，接收错误率极低，足以用于量子密码。

由于此前全世界关于量子力学的实验都是在地面上进行，在重力等条件发生很大变化的太空，同样的量子力学实验结果会不会有变化，是科学界非常关心的问题。“物理学家当然希望有变化了。”中科院量子卓越创新中心的陆朝阳教授说，“如果真的发生变化，那就打开了新的物理学的大门。”