信息可以被加密，加密自然也可以被破解。信息安全一直是世界各国关注的重要内容，尤其是黑客攻击、窃听等网络安全问题更是人们关注的焦点。传记电影《模仿游戏》里，英国数学家图灵协助盟军破解了德军恩尼格码密码系统，从而获取到德军的军事情报，大大加快了二战胜利的进程。其实，不只是军事情报，各行各业的很多重要信息也需要加密。现今使用的加密算法，随着现代计算机能力的提升，是有可能被破解的。所以在现实中，人类一直不断尝试研发新的加密技术，比如量子通信技术。
什么是量子通信？要弄清这个问题，我们首先要介绍一下什么是量子。通俗点说，电子、光子等构成物质的基本粒子统称为量子。量子有着极其特殊的特点，它既无法被分割，也不可被复制。我们要复制一个东西，首先要测量这个东西的状态，但是量子通常处于极其脆弱的“叠加态”。量子一旦被测量，就会马上改变状态，量子的不可复制性保证了量子通信的安全性。叠加态是什么意思呢？大家可以把量子叠加态想象成一对环抱在一起跳舞的粒子，它们已经从两个独立的个体变成了一个相互作用的整体。这两个纠缠的粒子即使相隔极其遥远，但当其中一个的状态改变时，另一个的状态也会即刻发生相应的改变。
量子通信就是利用量子的不可复制性生成量子密码，给信息加密。这种通信方式又称“量子密钥分发”。所谓密钥也没那么复杂，就像你想把一封信寄给你的小伙伴，但是你又怕中途被别人截获，因此把里面的文字用一种你和他约定好的符号来表示。文字和符号之间对应的关系即被称为密钥。
那量子卫星的密钥分发又指的是什么呢？量子卫星就是通过量子力学的原理将解密的钥匙分发给通信双方的卫星。它可以有效保证通信的安全性，使通信双方能够产生并分享一个随机的、安全的密钥，以此来加密和解密消息。这样的密钥会因为计算机能力变强而被破解吗？其实这个不用担心，因为密钥分发的一个最重要的性质就是：一旦有第三方试图窃听，通信双方便能察觉到。这样无论窃听者的计算能力强还是弱，只要“量子”发现窃听行为，通信双方就可以立即中断通信，这是量子通信的一个自我安全保护机制。
在过去很长一段时间里，我国在量子通信领域一直处于跟跑的落后位置，在无数科技工作者的不懈努力之下，我们终于实现了从跟跑到并跑领跑的重大转变。2016年，我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”发射成功。2017年，世界首条千公里级量子保密通信干线——京沪干线建成并通过验收。2020年10月，清华大学教授龙桂鲁团队成功研制出了国际上第一台具有实用价值的量子直接通信样机。
目前，量子通信技术已经在我国得到应用，先后完成了保障新中国成立70周年阅兵、党的十九大等国家重要会议和活动的信息安全任务。此外，银行业监管信息报送、人民币跨境收付信息管理系统、网上银行数据异地灾备系统等也都应用了量子通信技术。未来，量子通信还将被进一步广泛应用于金融、政务、国防、电子信息等领域。
（作者单位：江苏省科技情报研究所）
责任编辑：王昆鹏
