“量子卫星之父”潘建伟：15年后用量子芯片防盗刷

　　46岁的“学霸”科学家潘建伟近期再度受关注，是因为我国发射的世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”。预计在11月中旬，这颗卫星将完成全部在轨测试工作，开始国际前沿量子科学实验。潘建伟正是这颗量子卫星的首席科学家。

　　在11月5日举行的“2016年中国科技传播论坛”上，潘建伟表示，将用15年左右时间，构建天地一体的有量子通信安全保障的未来互联网，即量子互联网。他说，“量子称霸”为时不远。

　　潘建伟个子不高，平时穿着一件旧衬衫，一双布鞋。

　　2016年8月16日凌晨1时40分，我国首颗量子科学试验卫星发射成功。在全程观摩完发射后，46岁的潘建伟激动得像个孩子，紧紧拥抱着团队的其他人，眼泪都快掉下来了。

　　量子卫星

　　中国“惊艳”世界

　　虽然量子卫星只是一个体重640千克的小个子，但为这一刻，潘建伟等了13年。

　　中国成功发射量子卫星的消息也在全球引起轰动。潘建伟的老师、量子通信领域的权威、维也纳大学物理学教授塞林格也在酒泉卫星发射中心观看了发射。塞林格认为，量子卫星的发射将量子通信提高到一个新的水平。

　　著名的“薛定谔的猫”是这样描述量子力学的：盒子里有只猫，在日常生活中它要么处于活的状态，要么处于死的状态;但在微观量子世界里，这只猫会同时处于生和死两个状态的叠加。

　　而潘建伟告诉记者，我们所处的世界由很多基本元素颗粒组成。当太阳光照过来时，这束光是由一颗颗小颗粒组成，这种小颗粒就叫光子。光子是光的最小组成单元，具有不可分割性。光子在真空中传播时有一种特性——偏振。它会沿着水平方向和垂直方向振动。这两种光子的振动状态分别用0和1表示。根据量子力学的原理，在尚未被观察时，光子的状态并不知道是0或是1。如果你尝试去观察它，就会对它有干扰，光子状态会被破坏，所以这种振动态是无法被精确复制的。

　　量子通信的绝对安全性正是基于这个原理。潘建伟解释说，传统的通信加密需要使用一连串数字组成的密钥确保安全，但在传输过程中若被窃听，就可能被破译。而量子密钥具有不可克隆的特质，基于量子力学的测不准原理，如果密钥在传输过程中遭遇窃听，收发双方就会知道，从而放弃使用不安全的密钥。在欧洲和美国，基于光纤的量子密钥分配网络已经大规模应用。

　　量子通信

　　防止斯诺登和黑客

　　说到量子通信的前景，潘建伟来了劲。

　　他举例说，“如果我们带着一个保险箱去北京开会，而保险箱的钥匙落在合肥了，在合肥的同事可以通过量子隐形传输，将钥匙的每一个特征都精确传送到北京，而在此过程中他并不掌握这把钥匙的任何信息。”

　　前几年爆发出来的斯诺登事件，让潘建伟更感觉到开发量子通信的紧迫性。“不能再等了。斯诺登事件表明，传统的光纤传输，黑客可以进行无感窃听。”此后，潘建伟对量子通信愈发痴迷。

　　他曾经对中科大的老校长朱清时说：“只要是什么时候能把为什么会有量子纠缠搞明白的话，我马上就可以死，没有问题的。但现在可能还搞不清楚，所以我就想活得长一点，我想把它搞明白。”

　　卫星精度

　　万米高空定点投币

　　量子卫星研制的13年，潘建伟形容是“从绝望中寻找希望”的过程。比如，量子密钥通信机和量子纠缠发射机是量子卫星对地直接进行量子通信的设备，最重要的就是与地面站的精确对准。卫星的运动速度大约是8公里/秒，要和地面望远镜的光轴精确对准，用一个形象的比喻就是针尖对麦芒：卫星的对准精度就好比在一万米高空的飞机上，向地面扔一个一个硬币，要准确投入储蓄罐狭长的投币口内，而储蓄罐还在慢慢旋转中。只要有一点偏差，信息传输就会功亏一篑。

　　生活应用

　　量子芯片可防盗刷

　　“有国外同行把量子卫星比喻为前苏联的‘伴侣号’卫星，那是人类第一颗人造卫星，所以‘墨子号’的开创性不言而喻。”潘建伟自豪地说。

　　量子通信与普通老百姓的生活有关吗?他介绍说，中国力争到2030年左右率先建成全球化的广域量子保密通信网络，并在此基础上，构建信息充分安全的“量子互联网”。开始可能国防安全用得比较多，如果这个秘钥好用的话，马上紧接而来的可能是金融领域，因为他们有一些保密性特别强的数据，需要这个技术。当然再过几年成本低下来之后，每个老百姓的手机、银行账号里也可以用这种方法来进行保密。

　　他甚至给出了一个量子通信技术普及的时间表：5年左右很多机要部门开始用，10年左右金融业、银行等大机构开始使用，15年的时间或许走进千家万户。届时，每个人的家里只要装上一个量子加密芯片，那么，银行转款、电子账户等涉密操作，都不用担心被盗用或者攻击。

　　也许就在不远的将来，量子通信技术将如同手机、电脑一般，走入寻常百姓家。