


在持续不断的网络攻击和全球电子监控的时代,国家和公民都在寻找任何能够保护其通信的手段。中国即将启动一项可能通过将信息量子化并将其送入太空来提供不可破解通信系统途径的项目。新的量子空间卫星(QUESS)计划不仅仅是一个科学实验。中国已成为量子通信技术的全球领导者;能够传输量子通信的卫星将成为将尖端研究转化为中国全球影响力的战略资产的基石。
密码学通过使用加密密钥(如数字键盘)来运行,当该密钥应用于加密算法时,可用于解密或加密消息。量子纠缠是将两个或多个粒子融合到互补的“量子态”中的行为。在这种状态下,任何粒子都无法独立描述,而是粒子存在于一种模糊的共享量子态中,当被观察时会“坍缩”。因此,量子加密利用了这一特性,用它来检测潜在的窃听者,他们的存在会导致量子态坍缩,从而向合法方暴露他们的间谍活动。此外,量子力学的复杂性使得几乎不可能逆向工程通过量子纠缠生成的量子密钥。
因此,量子密钥理论上即使通过量子计算也无法破解——量子计算是一种理论上的超级计算形式,有望击败传统加密形式。(然而,需要注意的是,并非一切都完美安全。量子安全通信,与其他加密形式一样,容易受到拒绝服务攻击、对量子通信设备的物理篡改、操作安全中的人为失误以及冒充发件人等攻击。)
量子空间卫星,又名空间尺度量子科学实验卫星(QUESS),将寻求将这一理论变为现实。它将于 2016 年 7 月发射。首席科学家潘建伟表示,QUESS 将完成中国日益增长的量子通信网络,其中包括连接北京和上海的 2000 公里长的网络。
QUESS 的功能是测试量子纠缠现象。这颗 500 公斤的卫星由中国科学院运营,包含量子密钥通信机、量子纠缠发射器、纠缠源、处理单元和激光通信机。QUESS 将在中欧两个地面站之间进行传输。潘表示,涉及的距离(QUESS 轨道高度为 1000 公里)非常适合测试光子的量子隐形传态。此外,奥地利科学院将为欧洲地面站提供光学接收器。

除了自身的努力,中国科学家还在与其他欧洲同行合作进行光子隐形传态、传输误差减少和随机数生成器等其他量子技术。如果 QUESS 成功,中国将在 2020 年建成亚洲-欧洲量子密钥分发网络,随后在 2030 年建成全球量子通信网络。
QUESS 是国家空间科学中心“战略先导专项”之一,该专项包括黑洞、暗物质和宇宙背景辐射等科学项目。该项目标志着中国空间项目的一个重大转变,此前这些项目主要集中在载人航天和机器人空间探索而非空间科学。但其安全意图毋庸置疑。潘指出,量子密码学的不可破解安全性对于任何中国的区域战争能力都至关重要。
QUESS 是更广泛的实验性量子加密计划的一部分,该计划可能旨在解决中国信息安全问题,尤其是在“斯诺登时代”之后。政府、军事和金融网络是间谍活动的绝佳目标,而量子加密有望为这些系统提供一种潜在的不可破解的加密级别,以及一种探测任何入侵企图的可靠方法。