從古時賢君名臣間的合縱連橫、勾心鬥角，到近現代大國間的縱橫捭闔、鬥智鬥勇，距離人類曆史上最早出現關於密碼的記載，已有數千年之久。而在信息傳遞過程中，加密和解密一直是人們廣泛關注的一個問題。如果存在一種通信方式，能夠做到快速安全且無損耗地傳遞信息，那麽曆史上無數由信息傳遞失誤導致的事件或許大都可以避免。

“量子通信，就是一把打開信息安全傳輸新門的鑰匙。”作為未來通信技術的重要代表，量子通信在安全性、傳輸速度及空間通信等諸多方麵都擁有傳統通信方式難以比擬的優勢，具有巨大的發展潛力和獨特魅力。

那麽量子通信到底是什麽?今天我們就來一起了解一下~

1、量子與量子糾纏

首先，什麽是“量子”和“量子糾纏”呢？

量子

在眾多科幻文學作品裏，都可以看到“量子”這個看似神秘的詞匯。這一概念最早由德國物理學家普朗克在1900年提出。

量子（quantum）是現代物理的重要概念。即一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，並把最小單位稱為“量子”。量子是構成物質的最基本單元，也是能量和動量等物理量的最小單位，如電量子、光量子等，其它的不開再分的基本粒子都是量子，所有的例子統稱為“量子”。雖然看不見也摸不著，但它卻無時無刻不在我們身邊，比如光就是由大量的光量子組成。

量子有一種神奇的特質：疊加狀態。你可以把量子想象成微觀宇宙裏一枚不停旋轉的骰子，每個麵都有可能朝上。但隻有在被觀測或者測量時，它才會停下來，隨機呈現出一個朝上的麵。但測量就意味著幹涉，量子原先的狀態因為被測量而遭到破壞，繼而發生了改變。可以說，量子一旦被幹涉，就不再是原來的那個量子了。基於上述這個原理，人們就開始嚐試運用具有量子態的物質作為量子通信的密碼。

量子糾纏

“量子糾纏”效應是一種發生在量子係統中的神奇現象。兩個同源糾纏後的量子，即使相隔數光年的距離，彼此之間也可以相互影響，這種相互影響的速度超越了光速，忽視了時間和空間的限製，被愛因斯坦稱為“鬼魅般的超距離作用”。

2、什麽是量子通信

量子通信是指利用量子特性如疊加態和糾纏效應，進行信息傳遞的新型通信方式。它可以讓兩個通信方之間共享加密的數據，而這些加密數據是通過粒子（通常是光子）來傳輸的，這些粒子被稱“量子比特”或“Qubit”。

量子通信技術最激動人心的地方，在於它獨特的加密方式可以使密鑰具有不可複製性和絕對安全性。

基於量子的不確定性，測量坍縮和不可克隆三大原理，量子通信提供了無法被竊聽和計算破解的絕對安全保證，主要分為量子密鑰分發和量子隱形傳態兩種。

量子密鑰分發（QKD）也稱量子密碼，是解決使用一種絕對安全的方法傳遞或分發對稱加密的秘鑰。它利用量子的不可複製性生成量子密碼給信息加密，簡單來說，就是通過給兩個通信方之間建立一個安全的量子密鑰共享（即對稱式加密體製），再通過一次一密的對稱加密體製，來實現安全的保密通信。密鑰的呈現形式為二進製比特，雙方均使用與明文等長的密碼進行逐比特加解密的操作，可以為各類數據通信建立牢不可破的加密，且量子密鑰是隨機的，即使竊取者截獲，無論測量、複製竊取信息，都會不可避免地改變量子態並產生無法還原的痕跡而破壞信息，通信雙方也會立刻知曉。也是因為這個特性，量子通信就實現了無條件絕對安全的保密通信。

而量子隱形傳態方式的載體是單個粒子，如單個光子或單個電子，利用其內在的微觀的行為特征，如粒子的自旋方向，利用量子糾纏效應讓量子通信傳輸的不再是傳統信息，而是量子態攜帶的量子信息。舉例來說，兩個處於糾纏態的粒子A和B，無論相隔多遠，隻要把其中一個粒子（A）和攜帶想要傳輸的量子比特的粒子（C）一起測量，C的量子比特馬上消失，但是相隔遙遠的粒子（B）卻立刻攜帶上了C之前攜帶的量子比特。這就是在量子糾纏的幫助下，待傳輸的量子態不需要任何載體的攜帶，在一個地方神秘地消失，又在另一個地方神秘地出現。

3、我國量子通信領域的發展

我國從上世紀80年代開始開展量子光學領域的研究，時至今日，中國在量子通信領域已處於國際領先地位。特別是在探測、通信和計算機等領域，我們的量子技術已領跑全球。

說到我國量子通信領域的發展，就不得不提被稱為“中國量子之父”的潘建偉院士。2006年，中國科學技術大學潘建偉小組、美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室、歐洲慕尼黑大學—維也納大學聯合研究小組各自獨立實現了誘騙態方案，同時實現了超過100公裏的誘騙態量子密鑰分發實驗，由此打開了量子通信走向應用的大門。

2008年底，潘建偉的科研團隊成功研製了基於誘騙態的光纖量子通信原型係統並在合肥成功組建了世界上首個3節點鏈狀光量子電話網，成為國際上報道的絕對安全的實用化量子通信網絡實驗研究的兩個團隊之一。在此基礎上，團隊在2009年9月建成了世界上首個全通型量子通信網絡，首次實現了實時語音量子保密通信。這一成果在同類產品中位居國際先進水平，標誌著中國在城域量子網絡關鍵技術方麵已經達到了產業化要求。

還值得一提的是我國在2016年8月成功發射升空的“墨子號”量子科學實驗衛星，這標誌著我國空間科學研究邁出重要一步。“墨子號”主要擁有5個有效載荷，包括量子密鑰通信機、量子糾纏發射機、量子糾纏源等等。2017年6月，“墨子號”在一次實驗中成功實現兩個量子糾纏光子被分發到相距超過1200公裏的距離，並能繼續保持量子糾纏的狀態。其背後正是潘建偉團隊多年的努力鑽研和辛勤工作。

不僅如此，2017年我國還建成全球首條長達2000多千米的商用量子保密通信線路——“京滬幹線”。這是中國首條量子保密通信幹線，曆時三年多建成。若以鐵路、公路等交通基礎設施類比，國內量子保密通信網絡已經曆了從“地鐵網絡”到“高鐵網絡”的發展，這標誌著我國量子通信技術已處在全球領先地位。

今年6月，我國科學家在量子通信領域又有新的突破！北京量子信息科學研究院袁之良團隊與南京大學物理學院副教授尹華磊合作，首次在實驗中實現了打破安全碼率-距離界限的異步測量設備無關量子密鑰分發，成功實現508公裏光纖量子通信。這一科研成果，可滿足語音通信等實時加密需求，從此人們可以撥打城際“量子電話”。

4、中國電信在量子通信領域的發展成就

近年來，中國電信不斷加大量子通信領域投入力度，推動相關科研成果轉化。

早在2014年，中國電信就與國盾量子共建上海陸家嘴金融量子保密通信應用示範網。2016年，與國盾量子共同研究推進量子保密通信產業化；同年底，中國電信“量子保密通信產業化基地（實驗室）”在上海揭牌。

2020年，中國電信啟動“量子鑄盾行動”，對數據安全傳輸和通話安全的迫切需求的深刻洞察，布局量子安全產業。在2021年舉辦的“世界5G大會”上，中國電信展出了等保助手、可信通信、量子密話、量子視頻會議等眾多安全產品，其中“量子密話”是中國電信推出的業內首款量子安全通話產品，其基於5G通訊技術和量子安全技術打造。在現場，不少嘉賓紛紛體驗配備了“量子安全SIM卡”的手機，感受“絕密”通話的魅力！

2023年，中國電信又成立中電信量子信息科技集團有限公司，將量子加密技術與即時通訊技術巧妙融合。

天翼量子密話是中國電信打造的一款量子安全通信產品，其基於量子安全技術製備出具有真隨機性的量子密鑰，結合“一次一密”的安全機製，為用戶提供通話加密、信息加密、文件加密、移動辦公、安全管控等服務。據悉，目前天翼量子密話全國在網用戶規模已突破 100 萬戶。

在眾多信息通信先進科技領域中，量子通信正以其絕對的安全性和加密技術引領著未來的通信時代，在國家安全、金融等信息安全領域有著巨大的應用價值和前景。它或將徹底改變人們的通信方式，還將重新定義網絡安全和加密技術。隨著科技的不斷突破，我們將在量子通信的光芒下，迎來一個更加安全、便捷和連接的數字時代。

參考資料：

1、北京日報客戶端：《中國科學家量子領域新突破！可實現城際實時“量子通話”》；

2、中國信通院：《量子通信技術的應用與發展》，作者：賴俊森、趙文玉；

3、科普江蘇：《量子通信：我的“魔法”你不懂》；

4、通信信息報：《中國電信量子安全通信 築牢信息“鐵壁”》。