令人喜极而泣的消息来了，1月7日中科大一大早宣布，中国已经成功建立了全球第一个跨越数千公里的量子密钥分发网络，它链接了中国东部城市中的四个量子都市圈网络。
量子秘钥分发网络系统
该系统包括上海市，合肥市，济南市和北京市之间的2000公里光纤链路以及两个天文台之间2600公里的卫星链路，一个位于北京以东，另一个距离中国与哈萨克斯坦的边界仅数百公里。
该网络是由合肥的中国科技大学的潘建伟与学术界和工业界的同事共同建立的。
QKD使用量子力学原理来允许两方共享秘密密码密钥。 QKD的一个关键功能是，当共享密钥时，两方可以告诉窃听者是否已拦截了密钥。一旦建立了密钥的保密性，就可以使用传统的电信网络将其用于交换加密的消息。光子的量子态在标准的QKD实现中，信息以光子的量子态进行编码——在两方之间交换。
首个自由空间
该研究实现了首个自由空间。使用光子是因为光子在其量子信息丢失之前可以在光纤中传播数百公里。光子还可以在地面站和卫星之间传送量子信息，从而可以在相距数千公里的位置之间执行QKD。中国网络服务于约150个用户，包括700多个光纤链路和两条高速卫星对地面自由空间链路-所有这些都支持QKD传输。
光纤链路由32个“可信中继节点”支持，这些中继节点能够转发量子信息。各个QMANS包含受信任的中继节点以及用户节点和光开关。济南QMAN是最大的QMAN，包含50个用户节点，支持95个用户。网络的卫星部分利用了中国于2016年发射的Micius量子通信卫星。仅仅一年后，Micius被用于在北京和维也纳之间建立QKD连接，两者之间相距7400公里。
更多量子空间为了确保大量用户可以访问网络，其体系结构涉及五个不同的层。这些是量子物理层；量子逻辑层经典物理层；经典逻辑层；和一个应用层。根据中国科学技术大学的说法，他们将与奥地利，意大利，俄罗斯和加拿大合作，进一步扩大网络。该小组还为QKD开发低成本的卫星和地面站。
广阔的前景
量子密钥分发是一种安全的通信方法，可实现涉及量子力学组件的加密协议。
它使两方可以生成只有他们知道的共享随机密钥，然后可以将其用于加密和解密消息。它通常被错误地称为量子密码，因为它是量子密码任务的最著名示例。量子密钥分发的一个重要且独特的属性是两个通信用户检测到任何试图获取密钥知识的第三方的存在的能力。
这是从量子力学的一个基本方面得出的：测量量子系统的过程通常会干扰该系统。试图窃听密钥的第三方必须以某种方式对其进行测量，从而引入可检测的异常。通过使用量子叠加或量子纠缠并以量子状态传输信息，可以实现检测窃听的通信系统。
如果窃听级别低于某个阈值，则可以产生可以保证安全的密钥（即，窃听者没有关于它的信息），否则就无法使用安全密钥，并且通信将中止。与传统的公共密钥密码体制相反，传统的公共密钥密码体制依赖于某些数学函数的计算难度，并且无法提供任何数学证据来证明反转密钥的实际复杂性，因此，使用量子密钥分配进行加密的安全性取决于量子力学的基础。
量子秘钥技术的突破，有助于我国成为通信技术的顶级强国，可能会对未来的通信技术作出巨大的贡献，也是通信技术史上非常伟大的成就。
参考资料：光明网，安徽日报
