编者按：本文来源创业邦专栏脑极体，创业邦经授权转载。

近一两年里，随着有关量子科技的报道越来越多地出现在眼前，我们恐怕再也不能仅仅停留在“遇事不决，量子力学”的认知水平了。

我们知道，量子科技主要包括量子计算和量子通信两大技术领域。与处在起步阶段的量子计算不同，量子通信技术早已完成了理论的验证，已经进入快速产业化应用的阶段。

最近，我国在量子通信领域又取得了一些关键进展。1月初，中国科技大学宣布成功实现跨越4600公里的星地量子密钥分发，这标志着我们基本构建起天地一体化广域量子通信网，也证明了广域量子保密通信技术初步具备大规模应用的成熟条件。

紧接着，南京大学的研究团队成功通过两架无人机空中编组，首次使用光学中继，在两个相距1千米的地面站之间实现纠缠光子分发，实现多节点移动量子组网。实验的成功意味着我们在量子通信网络上有了更多样的应用场景选择。

（以无人机为移动节点的光中继纠缠分布实验示意）

显然，无论是广域量子通信网的建成，还是移动量子网络的成功实验，对于很多人而言，只会不明觉厉。因此，如果想搞清楚以上这些量子通信技术到底有何“含金量”，又对我国的量子通信产业有着怎样的影响，仍然值得我们去做一番细致解读。不过，在回答这两个问题之前，首先需要先对“量子通信”本身做一下简单介绍。

信息通信技术在今天的重要性已经毋庸置疑。5G，作为新一代移动通信技术，正在广泛应用在我们的日常生活中，相比之下，量子通信还是一个非常时髦但又让普通人不明所以的存在。

量子通信到底是怎么回事，对我们大众的生活有哪些影响呢？

简单来说，量子通信属于量子信息科学的一大分支。量子信息科学，顾名思义是由量子力学和信息科学组成的交叉学科。按照信息科学中“计算”和“通信”两大主题，量子信息科学的研究也分为“量子计算”和“量子通信”。量子通信就是利用量子力学特性进行信息传递的新型通信方式。

第一个问题，信息通信技术为啥需要跟量子力学“纠缠”在一起呢？

对于信息通信，特别是远距离信息通信来说，一直要解决的两大难题。

第一大难题是信息传输的效率，包括传输率和准确率，这些由一系列不断演进的技术来保证，从最初的烽火台、到旗语，再到电报的摩尔斯电码、有线电话、光缆通信、移动网络等等。这部分我们都很熟悉，不再赘述。

第二个难题就是信息传输的安全性，也就是信息加密通信的问题。信息加密通信的重要性，普通人可能没有切身感受。第二次世界大战期间，正是由于英国政府破解了德军使用的一种号称无法破译的恩尼格码密码机，从而大大扭转了二战欧洲战场的战局，加速了德国的战败。如今，加密通信更是成为了互联网、金融、军事等几乎所有需要信息通信的场景的基石。

在量子通信出现以前，传统的加密通信只有两种方式：

一种信息加密方式是“对称密码机制”。传输双方掌握同一套密钥，传输方用密钥将明文转换成密文，接收方用它将密文变换回原文。双方共享的这一套密钥或者说密码本，如果第三方不掌握密码本，理论上基本永远无法破译这套加密信息。但是密钥会需要一个信使来进行传递，在抗战时期，地下工作者的一个工作就是充当信使来传递密码本的。这里会出现两个安全问题，一个就是信使叛变，一个是密码本被截获，只要第三方掌握了密码本，那么加密信息就等于是“明文”信息了。

为了克服这种问题，数学家发明了第二种信息加密方式——“非对称密码机制”，或者说“公钥密码机制”。只有接收方手里有一套“加密锁”（公钥）和“解密钥匙”（私钥），接收方可以把打开的“加密锁”公布出来，任何人，包括发送方都可以公开获取。发送方只需要把信息用“加密锁”锁起来发送给接收方，接收方再用自己的“解密钥匙”打开“加密锁”，就能获得信息。

“加密锁”，实际上只是一道“因数分解”的数学题，是由三位名字首字母为R、S、A的数学家发明的公钥密码机制，现在也是世界上最常用的密码体系。这套密码机制的优势在于，制造密码很简单，破解密码很困难。第三方窃密者想要破解一个公钥密码，用全世界最快的计算机去计算，少则需要数万年，多则几十亿年。这就让破解密码成为一个事实上不可能的事情。

文章来源：《量子电子学报》 网址: http://www.lzdzxbzz.cn/zonghexinwen/2021/0304/544.html

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