据英国《每日邮报》1月5日报道，科学家一直在研究如何将成对的光子用于形成远距离通信连接，这种现象被称为量子纠缠。这可以实现基本上“黑客攻不破”的网络——但是，在光子传输过程中通过吸收或分发而丢失光子，则可能威胁到通信系统的安全性。

在新的试验中，研究人员证明了如何用量子隐形传送克服这个问题，从而揭示光子是否得以通过，并从一开始就排除了任何失灵的通信连接。

报道称，这项新研究由澳大利亚格里菲斯大学量子动力学中心的研究人员进行，证明了如何对双光子进行严格测试，即便是在实验室以外模拟光子的条件下。

光子纠缠形成了所谓的量子通信连接。在这种状态下，一个光子的活动影响远距离外另一个光子的活动。如果沿着信道分发光子，还可以实现安全保密的通信网络。

报道称，为了证实在不同地点的光子显示所谓的量子非定域性，研究人员利用量子隐形传送开发了一种要求很高的新验证法。

研究小组负责人杰夫·普莱德教授说：“验证失败即意味着可能有窃听者侵入通信网络。随着量子信道的长度增加，顺利通过通信连接的光子越来越少，因为不存在完全透明的物质，吸收和分发会对其造成影响。这对于现有量子非定域性验证技术来说是一个问题。每丢失一个光子，就使窃听者通过模拟量子纠缠攻破网络安全设置变得更容易。”

研究报告第一作者摩根·韦斯顿说，研究小组挑选了在高损耗信道幸存的光子，将它们通过量子隐形传送传输到另一个“干净的”量子信道。

报道称，为了完成量子隐形传送，研究人员额外增加了成对的高质量光子。必须高效率发送和探测这些高质量光子，使其能够弥补光子丢失。

研究人员使用了与位于科罗拉多州的美国国家标准与技术研究所联合开发的光子源和探测技术。

【延伸阅读】日媒：中美领跑量子计算机应用 “未来大脑”竞争拉开序幕

参考消息网1月5日报道 日媒称，半导体的高性能化正陷入瓶颈，“石油世纪”也在走向终结。影响企业竞争力的各种极限随处可见。企业该如何利用技术革新突破极限，又该到何处寻找竞争力的源泉呢?量子计算机将成为各国企业2018年追踪的焦点。

据《日本经济新闻》网站1月4日报道，如果400多辆车从市内到机场，如何快速得出避开拥堵的最佳路线?加拿大的创业企业D-Wave Systems的首席执行官维恩·布劳内尔表示，使用该公司的计算机，只需几秒钟就能计算出最佳路线，而“普通的计算机则需要30分钟”。

报道称，量子计算机应用量子力学的原理实现了高速计算。在计算用于新药开发的化学物质配比等方面能够发挥威力。不过，由于与现有计算机的动作原理不同，面临着小型化等问题，目前还处于发展的初级阶段。即便如此，各公司仍对量子计算机寄予厚望。原因是认为相同面积上搭载的电路数量越多、性能也随之提升的“摩尔定律”正渐渐失效。相反，量子计算机则能跨越这一极限。

据《日本经济新闻》网站报道，在量子计算机的应用方面暂时领先的是美国企业。谷歌正加紧自主推进量子计算机的开发，力争应用于人工智能(AI)。IBM也将本公司的量子计算机接入云端服务向大众公开，并与日本的化学企业JSR和德国戴姆勒等用户企业等推进开发。IBM的达里奥·吉尔表示“今后几年量子计算机的技术和应用将加速发展”。

报道称，中国企业的动向也不容忽视。拥有大量数据的中国企业为了活用这些数据，正在加紧开发高速计算机，在相关技术方面正加紧追赶美国。

据《日本经济新闻》网站报道，日本方面，日本电信电话公司(NTT)开发出自主方式的国产机，并从2017年11月开始免费公开。日本政府也决定从2018年度起的10年里投入约300亿日元(约合17.3亿人民币)，但目前仍落后一步。

报道指出，左右国家产业竞争力的“未来大脑”的竞争已拉开序幕。

资料图片：D-Wave Systems公司位于加拿大温哥华的量子计算机。(图片来源：《日本经济新闻》网站)

(2018-01-05 00:14:44)

【延伸阅读】首次洲际量子保密通信传递哪些信号

新华社北京9月29日电题：跨越半个地球　首次洲际量子保密通信传递哪些信号

新华社记者董瑞丰、周琳、徐海涛

“你好!”29日，从中国发出的一声问好，通过量子保密“京沪干线”，又经过“墨子号”卫星，跨越了半个地球来到奥地利。这是历史上首次洲际量子保密通信，通话内容经过量子加密后无法破解。

一次简短的通话，留下浓墨重彩的一笔。如此长距离、实用化的量子保密通信，意味着覆盖全球的量子通信网络已离我们越来越近，中国在迎接“第二次量子革命”中走在了前列。

量子“天地对接”：保密通信突破千公里级

29日下午，中国科学院院长白春礼与奥地利科学院院长安东·塞林格通过量子保密通信网络进行了一次视频通话。

这次通话使用的量子密钥，信号是这样“走”的：先通过“京沪干线”北京控制中心与“墨子号”卫星兴隆地面站的连接，打通天地一体化广域量子通信的链路，然后通过“墨子号”与奥地利地面站的卫星量子通信，来到7000多公里以外的欧洲。

稍早之前，白春礼见证了“京沪干线”正式开通，并用量子加密视频会议系统分别与合肥、济南、上海、新疆等地成功通话。

“京沪干线”是一条连接北京、上海，贯穿济南和合肥的量子通信骨干网络，全长2000余公里，可满足上万名用户的密钥分发业务需求。通过这条线路，交通银行、工商银行、阿里巴巴集团也实现了京沪异地数据的量子加密传输等应用。

从百公里级的实验，到千公里级的实际应用，中科院量子信息与量子科技创新研究院研究团队不断取得突破，先后攻克了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控等关键技术难题。

“能够进行这么长距离、多节点的量子保密通信，尤其是国外节点并非由我们建设，说明‘天地一体’量子通信网络是稳定、兼容的，可以实用化。”“京沪干线”项目首席科学家潘建伟院士说。

信息不再“裸奔”：数据加密实现质的飞跃

网购时有没有想过，交易信息真的安全吗?这些信息都经过加密，但并非不可破解。

通过“京沪干线”把银行的一笔钱从上海转账到北京——这是现场演示的量子保密通信一个实际应用。“京沪干线”项目工程总师陈宇翱说，由于量子具有“不可分割”“测不准”“不可克隆”等特性，量子保密通信在原理上是绝对安全、不可破解的。

科学家这样解释：首先，由于“不可分割”，窃听者无法分割出半个量子进行测量;其次，测量必然会改变量子的状态，窃听者也不能截取量子之后，去测量它的状态，因为这样窃听行为会暴露;第三，未知的量子态无法被精确复制，窃听者即使截取了量子，也不能精准复制量子状态来窃听，得到的只能是“伪码”。

这项技术并不局限于实验室里。我国已经率先将量子通信带到了日常生活中，让以量子密钥通信终端设备、全通光交换、网络路由设备为核心的量子信息安全系统，为涉密信息“保驾护航”。

“基于量子密钥分发的保密通信在我国实用化比较早，已经有了一批应用量子密钥的商用加密通信产品，包括量子U盾等。”科大国盾量子技术股份有限公司总裁赵勇说，未来一两年，量子密钥分发设备有望发布国家标准。

科大国盾承担了此次洲际量子通信的部分关键设备研制。事实上，“京沪干线”培育了量子通信的制造业和服务业，多数基础设备都是由中国企业自主研发和制造的。

不过，赵勇也表示，想要规模应用量子通信，还需要技术不断突破，解决损耗引起的速率下降和距离受限等问题，突破的方向包括提高发光频率、提高探测效率以及各种新技术。

颠覆式创新：“第二次量子革命”抢占前沿

在20世纪，“量子革命”孕育出激光、半导体、核能等技术，发展出光通信、电子计算机、手机、互联网等改变人类文明进程的重大应用。进入新世纪，以“量子调控”为特征的“第二次量子革命”拉开序幕。

在新的征程中，中国正领跑。

成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”，成功研发世界上第一台超越早期经典计算机的光量子计算机，成功实现千公里量子纠缠分发、星地量子密钥分发和地星量子隐形传态……去年以来，我国科学家在量子科研领域连续获得世界级突破。

一系列“颠覆式创新”将被催生。跨越欧亚大陆的量子通话，展示着广域量子通信应用的雏形。据了解，国内多家银行与证券机构已开始进行同城数据备份、加密传输、网上银行加密、异地灾备及视频会议等量子保密传输的示范应用。

美国、欧盟纷纷制定实施新的国家量子科学发展计划，日本也正在进行量子通信卫星实验。抢占“第二次量子革命”制高点的国际竞争日趋激烈。

对于量子时代的科研与应用，我国科学家有着清晰的路线图：通过量子通信研究，从初步实现远程量子通信网，到实现多横多纵的全球量子通信网络;通过量子计算研究，为大规模计算难题提供解决方案，实现大数据时代的信息有效挖掘;通过量子精密测量研究，实现新一代定位导航、激光制导、水下定位、医学检测等。

“在新一轮的科研比拼中，我们的科研工作者将以时不我待的精神，艰苦奋斗、勇攀高峰。”白春礼说。

(2017-12-05 07:49:00)

【延伸阅读】日媒：日本将“举国家之力”促量子密码通信实用化

参考消息网12月29日报道 日媒称，据悉，日本政府明年度将启动研究，目标是使防窃听和黑客的量子密码通信技术在太空的利用实现实用化。具体而言，2022年利用卫星等进行量子密码通信实验，到2027年实现实用化。

据日本《读卖新闻》12月27日报道，根据日本政府的计划，2018年度预算案中列入约3亿日元预算，日本将着手开发搭载在卫星上的高性能激光设备，项目将进行公开招标，2022年或发射卫星，或将相关设备搭载于可进行超高度飞行的飞机上与地面不断进行通信，5年后实现实用化。

报道称，通信保密的重要性是国家级别课题。实际上，2013年美国中央情报局前雇员揭露美国对各国进行监听一事，引发了热烈讨论。

现在的密码通信是由复杂的质数组合而成。由于可以通过分解质因数的方法进行解读，为加大解读难度，人们采用的是增加位数的方法。如果计算机运行速度变快，则被解读的危险变大，因此实现量子密码通信成为当务之急。

报道称，日本电信电话公司和东芝等民间企业正大力推进开发，这是因为随着信用卡网上支付和手机等的发展，密码正在日常生活中渗透，不过由于开发的技术主要是通过光缆进行地上通信，所以传递距离很短，大约是100公里。也有人指出，信息可能从中转器泄露。

报道称，如果利用卫星进行量子密码通信系统得以确立，则可以进行数千公里的通信。日本现在以民间企业为中心推进开发，呼吁“举国家之力”的声音高涨。

日本总务省管辖的情报通信研究机构7月成功地利用超小型卫星进行了量子通信，但被认为向地上传递的量子信息数量不充分。

(2017-12-29 16:13:45)

【延伸阅读】新突破中国发布最快量子随机数发生器

新华社北京12月4日电(记者胡喆)我国量子保密通信领域迎来又一突破。中国电子科技集团4日晚间发布了一款新型高速量子随机数发生器，量子随机数实时产生速率大于5.4G比特每秒，极限值突破117G比特每秒，刷新了此前中国科学技术大学团队68G比特每秒的记录，成为目前世界上产生速率最高的量子随机数发生器。

按照密码设计的基本原则——“一切秘密寓于密钥之中”。中国电子科技集团网络安全公司总工程师饶志宏介绍，密钥是密码安全性的根基，而密钥产生的质量如何、效率高低，则取决于随机数产生的技术，即随机数发生器的性能的好坏。

“通俗来讲，随机数产生的速率越高，就意味着在单位时间内能够产生更多的钥匙、做到真正意义上的‘随机发钥’，令企图窃密的人眼花缭乱、无‘钥’可用，难以在保密通信中迅速找到破解密码的钥匙并窃密，具备理论上的完美安全性。”饶志宏说。

通信安全是国家信息安全和经济社会活动的基石，但如何确保通信的安全也是一个世界性难题。行业普遍认为量子保密通信技术，作为一种“无条件安全”的通信保密手段，能够完美地解决信息传输过程中的安全问题，成为新一代信息网络安全解决方案的核心。

作为量子保密通信核心设备之一，量子随机数发生器的发展一直受到行业的关注。项目负责人之一、中国电子科技集团网络安全公司高级工程师徐兵杰表示，此次发布的高速量子随机数发生器具有“真随机、超速率、小型化”等特点，共获得5项发明专利，其离线输出的量子随机数比特率比传统技术高3至4个量级，处于国际领先水平，可广泛应用于量子通信产业和信息安全产业。

(2017-12-05 07:49:00)

【延伸阅读】澳科学家开发重要元件：可助实用型量子计算机问世

参考消息网11月30日报道 美媒称，一个澳大利亚科学家团队开发出量子计算的重要元件：微波循环器。研究人员称，他们的发明将使量子计算机的规模升级成为可能。

据合众国际社网站11月28日报道，这种元件是描述拓扑绝缘体的理论性研究在现实中的首次体现——这项研究成果获得了2016年的诺贝尔物理学奖。拓扑绝缘体是具有独特物质相态的材料，这些材料的内部结构如同绝缘体，而表面却可以作为导体。

报道称，通过对这些材料进行巧妙处理，科学家能够制造出一种可以促进量子系统和经典系统之间互动的电路接口。这样一种元件对于制造现实世界的量子计算机是必不可少的。

微波循环器的作用就像是交通环岛，它只把电信号朝同一个方向(顺时针或逆时针)输送。商用循环器——存在于移动通信基站和雷达系统中——是极其笨重庞大的。

利用拓扑绝缘体，悉尼大学的科学家成功地实现了这项技术的微型化。这种新材料使科学家可以有效降低光的传导速度，从而可以在不牺牲性能的情况下缩小元件尺寸。科学家相信他们的突破将使许多循环器可以被集成到一枚计算机芯片中。

研究人员相信，这一突破将使科学家开发出能够执行现实世界功能的实用型量子计算机。到目前为止，科学家只能开发出十分简单的量子计算机。悉尼大学的戴维·莱利教授说：“使量子计算机的规模升级成为现实，将需要发明充当量子-经典系统接口的新装置和新技术。”新近发明的微波循环器——其详情刊登在本周的《自然·通讯》杂志上——就是一种这样的装置。

报道称，尽管实用型量子计算机的出现仍将是多年以后的事情，但科学家相信他们的最新突破将为这样的装置成为现实创造条件。