“墨子號(hào)”首次量子保密洲際通信細(xì)節(jié)公布

2017年9月，中國與奧地利科學(xué)家借助“墨子號(hào)”衛(wèi)星成功實(shí)施的世界首次量子保密的洲際視頻通話。網(wǎng)絡(luò)資料圖

國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《物理評(píng)論快報(bào)》19日以封面論文的形式，介紹了去年9月中國與奧地利科學(xué)家借助“墨子號(hào)”衛(wèi)星成功實(shí)施的世界首次量子保密的洲際視頻通話。

按照兩國科學(xué)院2011年底在北京簽署的洲際量子通信合作協(xié)議，中奧聯(lián)合團(tuán)隊(duì)利用“墨子號(hào)”衛(wèi)星于去年年中開展了距離達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)中，“墨子號(hào)”分別與河北興隆、奧地利格拉茨地面站進(jìn)行了星地量子密鑰分發(fā)，然后以衛(wèi)星作為中繼，建立了興隆地面站與格拉茨地面站之間的共享密鑰，實(shí)驗(yàn)中獲取共享密鑰數(shù)據(jù)量約800千比特。

基于共享密鑰，采用一次一密的加密方式，中奧聯(lián)合團(tuán)隊(duì)在北京到維也納之間演示了圖片加密傳輸。量子力學(xué)的開創(chuàng)者之一、曾獲諾獎(jiǎng)的奧地利物理學(xué)家埃爾溫·薛定諤和中國古代哲學(xué)家墨子的圖像加密后被分別傳送到北京和維也納。

結(jié)合高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)AES-128協(xié)議，每秒更新一次種子密鑰，中奧聯(lián)合團(tuán)隊(duì)建立了一個(gè)北京到維也納的加密視頻通信系統(tǒng)，并利用該系統(tǒng)成功舉行了兩國科學(xué)院之間的75分鐘洲際視頻會(huì)議，兩院院長白春禮與安東·蔡林格進(jìn)行了世界首次量子保密視頻通話。

“墨子號(hào)”衛(wèi)星 網(wǎng)絡(luò)資料圖

“洲際量子通信中，數(shù)據(jù)是使用量子密鑰加密后傳輸?shù)模O(jiān)聽者無法竊取中間的信息，這是目前人類唯一已知的無條件安全的通信手段，”論文第一作者、中國科技大學(xué)高級(jí)工程師廖勝凱告訴新華社記者，“除了使用量子密鑰進(jìn)行加密，其他環(huán)節(jié)與正常的照片傳輸和視頻一樣。”

廖勝凱表示，量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)符合預(yù)期，較為順利，但目前建立共享密鑰的效率不高，通信速率也有提高空間。他說，發(fā)射多顆衛(wèi)星構(gòu)成星座網(wǎng)絡(luò)可以大幅提高洲際量子保密通信的效率，預(yù)計(jì)5到10年就可以建立一個(gè)初步有現(xiàn)實(shí)應(yīng)用能力的星地保密通信網(wǎng)絡(luò)。

這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)由中國科技大學(xué)潘建偉、彭承志等組成的研究團(tuán)隊(duì)，聯(lián)合中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、微小衛(wèi)星創(chuàng)新研究院、光電技術(shù)研究所、國家天文臺(tái)、國家空間科學(xué)中心等，與奧地利的蔡林格研究組合作開展。

論文審稿人稱贊，洲際量子保密通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)是“重大技術(shù)成果”，“任何不用衛(wèi)星的方法(如正在發(fā)展的量子中繼器)可能至少需要10年的時(shí)間才能接近這個(gè)實(shí)驗(yàn)的結(jié)果。”（新華社華盛頓電 記者林小春周舟）