人民政協(xié)報(bào)記者 包松婭

靜謐遙遠(yuǎn)的地理空間，兩個(gè)相距甚遠(yuǎn)的微觀物體，一個(gè)改變狀態(tài)，另外一個(gè)也會(huì)隨著改變，仿佛這二者之間是通過(guò)了某種神秘渠道得以緊密相連。

在量子物理的諸多奇異現(xiàn)象中，“量子糾纏”或許是其中最不可思議的一種。以至于偉大的愛(ài)因斯坦，在1935年得知這個(gè)現(xiàn)象后，難以置信地稱(chēng)之為“鬼魅般的超距作用”。

是不是很有趣？

是很有趣，但中國(guó)物理學(xué)家潘建偉卻推進(jìn)了它的“有用”。

2016年8月16日1時(shí)40分，夜空中發(fā)出的耀眼強(qiáng)光，照亮了整個(gè)酒泉衛(wèi)星發(fā)射基地——墨子號(hào)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射升空。這次星際之旅成功完成了中國(guó)探索星地量子通信可行性的使命，并首次在空間尺度驗(yàn)證了量子非定域性的正確性，為構(gòu)建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)奠定了可靠的技術(shù)基礎(chǔ)。

換句話說(shuō)，中國(guó)有可能率先建立一個(gè)全球化的、原理上無(wú)條件安全的通信網(wǎng)絡(luò)，這就是“量子通信”。

為此，中國(guó)“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星科研團(tuán)隊(duì)，將2018年度紐科姆·克利夫蘭獎(jiǎng)收入囊中。這是美國(guó)科學(xué)促進(jìn)會(huì)歷史最為悠久的獎(jiǎng)項(xiàng)之一，自獎(jiǎng)項(xiàng)設(shè)立90余年以來(lái)，中國(guó)科學(xué)家在本土完成的科研成果獲得這一榮譽(yù)，尚屬歷史首次。中國(guó)在量子信息這個(gè)多學(xué)科融合前沿技術(shù)中所取得的國(guó)際學(xué)術(shù)地位，由此可見(jiàn)一斑。

如今，就讓我們走進(jìn)這神秘的“糾纏”，去看看這個(gè)微觀世界，是如何影響著我們的宏觀世界。

“信息安全，無(wú)論對(duì)國(guó)家還是對(duì)個(gè)人都有重要意義”

記者：墨子號(hào)量子衛(wèi)星的成功發(fā)射，在國(guó)際范圍內(nèi)收獲了巨大關(guān)注與贊譽(yù)，這件在量子信息技術(shù)領(lǐng)域堪稱(chēng)里程碑式的事件，意義何在？

潘建偉：2018年，素有諾貝爾獎(jiǎng)風(fēng)向標(biāo)之稱(chēng)的“沃爾夫物理學(xué)獎(jiǎng)”在獲獎(jiǎng)?wù)呓榻B中專(zhuān)門(mén)提到：“量子密鑰分發(fā)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)商業(yè)化，在光纖中已經(jīng)能做到幾百公里，用衛(wèi)星可以做到上千公里”。光纖量子密鑰分發(fā)最遠(yuǎn)安全距離做到404公里，另一個(gè)就是“墨子號(hào)”做到的星地1200公里，這是中國(guó)量子通信領(lǐng)先世界的標(biāo)志。

值得一提的是，量子通信利用量子力學(xué)原理對(duì)量子態(tài)進(jìn)行操控，可以完成經(jīng)典通信所不能完成的任務(wù)。量子密鑰分發(fā)可以實(shí)現(xiàn)無(wú)條件安全的密鑰分發(fā)，就算竊聽(tīng)者有全宇宙最強(qiáng)的計(jì)算機(jī)，哪怕是量子計(jì)算機(jī)，也不能破解加密后的信息。使用量子密鑰分發(fā)技術(shù)可以幫助實(shí)現(xiàn)通信安全中機(jī)密性、真實(shí)性和不可否認(rèn)性的無(wú)條件安全，也就是說(shuō)，保證通信加密無(wú)法破譯，保證對(duì)方身份真實(shí)可靠，保證信息無(wú)法被篡改。

記者：同為通信領(lǐng)域，與現(xiàn)在大家熱議的5G相比，量子通信最大的“爆點(diǎn)”在哪里？

潘建偉：量子通信本身有兩個(gè)重要應(yīng)用，其中一個(gè)叫量子密鑰分發(fā)，或者叫量子保密通信，通過(guò)一種原理上無(wú)條件安全的密鑰分發(fā)手段實(shí)現(xiàn)信息傳輸，為遙遠(yuǎn)地點(diǎn)之間任何兩兩用戶(hù)，建立起安全有效的通道或者信道，這是屬于信息安全的范疇。我們通常所說(shuō)的量子通信就是指這個(gè)范疇，在通信領(lǐng)域主要解決的是傳輸信息的安全問(wèn)題，不解決速度問(wèn)題。

未來(lái)的通信是什么樣的？第一要是移動(dòng)無(wú)線的；第二，高速率的，比如5G；第三就是安全的。量子保密通信解決的是未來(lái)通訊三要素中的安全性問(wèn)題，而5G解決的是高速率問(wèn)題。其實(shí)前面量子信息技術(shù)的第二個(gè)重要應(yīng)用，量子態(tài)隱形傳輸也有一種有趣的應(yīng)有方式，我們稱(chēng)之為密集編碼，用量子糾纏態(tài)進(jìn)行傳輸，從原理上也是能夠提高傳輸?shù)乃俾剩蛘邤U(kuò)大信道的容量，但是這個(gè)技術(shù)不會(huì)很快就能實(shí)現(xiàn)，還需要更多努力和更長(zhǎng)的時(shí)間。

今后五年我們的目標(biāo)是，在量子保密通信的應(yīng)用上，進(jìn)一步花時(shí)間開(kāi)展技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用示范，降低設(shè)備成本，對(duì)用戶(hù)更加友好，讓完全不懂量子力學(xué)的用戶(hù)也可以使用設(shè)備。然后通過(guò)對(duì)攻防的研究，測(cè)試安全性，制定好標(biāo)準(zhǔn)，確認(rèn)軟硬件可控可信，隨后在未來(lái)五到十年內(nèi)，就會(huì)有大規(guī)模的相關(guān)應(yīng)用出現(xiàn)。

記者：如果現(xiàn)在量子通信主要致力于解決通信的安全性問(wèn)題，這對(duì)國(guó)家信息安全意義重大，普通老百姓是否也很需要？

潘建偉：當(dāng)然了，老百姓的私人信息也是需要保密的，比如個(gè)人賬戶(hù)的銀行資金轉(zhuǎn)移，未來(lái)更多的移動(dòng)終端操作，關(guān)鍵信息會(huì)不會(huì)泄露關(guān)乎每一個(gè)用戶(hù)。

再比如未來(lái)的無(wú)人駕駛，需要有人從遙遠(yuǎn)的終端進(jìn)行控制，假如被黑客控制，車(chē)輛行駛的安全性就得不到保障。物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代，我們還沒(méi)有到家，就會(huì)用無(wú)線控制機(jī)器人，提前把水燒好，甚至把飯做好，如果這個(gè)系統(tǒng)被黑客入侵，在不該開(kāi)燃?xì)獾臅r(shí)候自動(dòng)打開(kāi)，后果仍不可想象。這個(gè)時(shí)候，安全的通信手段特別必要，要讓原本屬于你的權(quán)益真正的屬于用戶(hù)本人。因此隨著未來(lái)信息化不斷深入推進(jìn)，信息安全，無(wú)論對(duì)國(guó)家還是對(duì)個(gè)人，都有著非常重要的意義。

“沒(méi)有人能從一開(kāi)始就預(yù)見(jiàn)到未來(lái)”

記者：“量子糾纏”產(chǎn)生于兩個(gè)微觀粒子之間，且產(chǎn)生的原理尚不明確，那么從理論通往實(shí)踐之路注定不會(huì)平坦，中國(guó)的量子通信是如何“夢(mèng)想可以照進(jìn)現(xiàn)實(shí)”的？

潘建偉：坦白講，我們的研究是從是量子力學(xué)開(kāi)始，起初并不是奔著量子信息技術(shù)去的，只是被一步一步推到了現(xiàn)在。因?yàn)橐豁?xiàng)科學(xué)技術(shù)的研究，沒(méi)有人能從一開(kāi)始就預(yù)見(jiàn)到未來(lái)。

回憶當(dāng)時(shí)，1996年我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室里，只能把量子密鑰傳輸距離做到幾十厘米，隱形傳態(tài)也是只能傳輸三十多厘米。我有一個(gè)非常要好的朋友，是這個(gè)領(lǐng)域提出糾纏量子密碼的先驅(qū)性人物，當(dāng)時(shí)就斷言，在有生之年不會(huì)看到這項(xiàng)技術(shù)成為現(xiàn)實(shí)。而2016年我們的量子衛(wèi)星發(fā)射，2017年又把千公里級(jí)量子糾纏分發(fā)做出來(lái)時(shí)，他簡(jiǎn)直說(shuō)不出話，覺(jué)得這是匪夷所思的事情。

從這個(gè)角度，我非常欽佩國(guó)家有關(guān)部門(mén)的前瞻性和魄力。在量子信息技術(shù)的研究還處于初級(jí)階段時(shí)，他們就看到了這項(xiàng)技術(shù)在信息安全上的巨大潛力，希望研究能繼續(xù)推進(jìn)下去。當(dāng)研究的理論，在實(shí)踐層面出現(xiàn)真正需求時(shí)，轉(zhuǎn)化的時(shí)機(jī)就成熟了。在隨后數(shù)年時(shí)間里，我們把安全距離從公里到十公里到百公里再到四百公里逐級(jí)推進(jìn)，在不久的將來(lái)，我們還將拓展到五百到七百公里。然后再遠(yuǎn)的距離怎么辦？量子衛(wèi)星就是解決更遠(yuǎn)距離傳輸?shù)膯?wèn)題。

所以，我們?cè)谶M(jìn)行一項(xiàng)研究時(shí)，并不能確定就一定會(huì)成功，但科技創(chuàng)新的魅力正在這里。

記者：您所說(shuō)的科技創(chuàng)新的魅力是“不確定”性？還是在不確定性中的堅(jiān)持？

潘建偉：科技創(chuàng)新整個(gè)過(guò)程一般會(huì)經(jīng)過(guò)三個(gè)階段：

第一個(gè)階段，別人都說(shuō)不靠譜。1999年到2000年，我在國(guó)內(nèi)到處呼吁做量子信息技術(shù)的研究時(shí)，很多人說(shuō)，你這個(gè)量子糾纏是什么遙遠(yuǎn)地點(diǎn)之間的詭異互動(dòng)，不靠譜。甚至有人還認(rèn)為量子信息是偽科學(xué)；

第二個(gè)階段，我們自己堅(jiān)持做這項(xiàng)研究，逐漸有了一定進(jìn)展和成果時(shí)，又有人會(huì)說(shuō)，理論上可行，但屬于基礎(chǔ)研究，還不成熟有待完善，實(shí)現(xiàn)工程化還有一定距離；

第三階段，再過(guò)十年、十五年，當(dāng)這項(xiàng)技術(shù)被廣泛使用后，大家也許會(huì)習(xí)以為常，甚至認(rèn)為這技術(shù)已經(jīng)不夠新了。

到此，科技創(chuàng)新的整個(gè)鏈條才算完成。

從懷疑，到將信將疑，到習(xí)以為常。一路走來(lái)，其實(shí)就是要堅(jiān)持堅(jiān)守，要踏踏實(shí)實(shí)去做。一開(kāi)始我們也沒(méi)有想到量子保密通信的安全傳輸距離能達(dá)到幾千公里，再看現(xiàn)在，我們已經(jīng)開(kāi)始準(zhǔn)備利用中高軌道衛(wèi)星做萬(wàn)公里級(jí)的量子通信了。這在20年前，是做夢(mèng)都不敢想的事情。事實(shí)證明，只要腳踏實(shí)地，就會(huì)一步一步走到想要去的地方。

開(kāi)啟量子保密通信技術(shù)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程

記者：任何一項(xiàng)技術(shù)的演進(jìn)，都是為了讓世界更美好，目前量子信息技術(shù)的應(yīng)用情況如何？存在什么難點(diǎn)？

潘建偉：國(guó)家發(fā)改委立項(xiàng)的世界首個(gè)遠(yuǎn)距離量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”已經(jīng)正式開(kāi)通?！熬删€”連接北京、上海，貫穿濟(jì)南、合肥，全長(zhǎng)2000余公里，全線路密鑰率大于20kbps，可為沿線金融機(jī)構(gòu)、政府部門(mén)等提供高安全等級(jí)的量子保密通信業(yè)務(wù)支持。同時(shí)，結(jié)合“京滬干線”與“墨子”號(hào)的天地鏈路，中國(guó)和奧地利之間通過(guò)“墨子”號(hào)量子衛(wèi)星在國(guó)際上也首次成功實(shí)現(xiàn)了距離達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實(shí)現(xiàn)了加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。

當(dāng)前率先實(shí)用化的量子保密通信技術(shù)從實(shí)用化到產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，的確還面臨著不少挑戰(zhàn)。其中，標(biāo)準(zhǔn)化是關(guān)鍵一步，是未來(lái)產(chǎn)業(yè)成熟發(fā)展的基石。

對(duì)面挑戰(zhàn)，我國(guó)也正全力推進(jìn)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化工作，2017年設(shè)立的量子通信與信息技術(shù)特設(shè)組，已有44家會(huì)員單位，正在圍繞量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)體系的術(shù)語(yǔ)、應(yīng)用場(chǎng)景、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、技術(shù)要求、測(cè)試方法、應(yīng)用接口等內(nèi)容編制有關(guān)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。另外，我國(guó)專(zhuān)家在ISO/IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織啟動(dòng)了量子保密通信技術(shù)的全球首個(gè)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目，正式開(kāi)啟國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)程。

記者：據(jù)了解，兩會(huì)結(jié)束后，九三“科普中國(guó)——科學(xué)大咖面對(duì)面”第三期將為眾多科學(xué)愛(ài)好者作題為“新量子革命”的報(bào)告。很多人都認(rèn)為量子信息技術(shù)非常高深，晦澀難懂，為什么您堅(jiān)持要對(duì)公眾做科普？

潘建偉：2016年，習(xí)近平總書(shū)記在“科技三會(huì)”上指出，“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置?！蔽曳浅ＵJ(rèn)同，如果大家都對(duì)科學(xué)不感興趣，我國(guó)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略就難以實(shí)施，如果一個(gè)國(guó)家沒(méi)有崇尚科學(xué)的土壤，科技創(chuàng)新就難以實(shí)現(xiàn)。從另一個(gè)角度，國(guó)家投入這么多，我們理應(yīng)讓納稅人知道我們?cè)谘芯渴裁矗@些研究的應(yīng)用價(jià)值在哪里？讓每一個(gè)納稅人覺(jué)得對(duì)科學(xué)方面的投入是值得的。

還有最重要的原因，來(lái)自于一個(gè)很深的感觸。在國(guó)外做科研與在國(guó)內(nèi)做科研有一個(gè)很大的不同，在國(guó)內(nèi)做科研，大家最喜歡問(wèn)的是，最近發(fā)表了什么重要論文？研究有什么成果和突破？獲得什么獎(jiǎng)項(xiàng)？而國(guó)外一般會(huì)問(wèn)，這項(xiàng)研究到底是什么？有什么有趣的地方？你為什么要做這個(gè)？有什么作用怎么實(shí)現(xiàn)？?jī)上鄬?duì)比，國(guó)外關(guān)心的是過(guò)程，是科學(xué)本身，而國(guó)內(nèi)注重的是結(jié)果，稍顯功利。但是通過(guò)對(duì)公眾的科普，就會(huì)引起大家對(duì)這項(xiàng)科學(xué)本身的興趣，對(duì)做這項(xiàng)技術(shù)的動(dòng)機(jī)更感興趣，從而能有耐心地堅(jiān)持研究。

尤其在信息爆炸的當(dāng)今時(shí)代，各種真假信息的傳播中，“真科學(xué)”和“偽科學(xué)”就在一線之間?，F(xiàn)在社會(huì)上已經(jīng)有人打著“量子”的概念，捏造出量子掛墜，量子水以及量子鞋墊，宣稱(chēng)可以保健防癌等等。如果不進(jìn)行科普，大家就不能區(qū)分什么是真科學(xué)什么是假科學(xué)。所以只要時(shí)間允許，我們都會(huì)盡量多地去做一些科普工作，一方面讓更多人對(duì)科學(xué)感興趣，另一方面厘清混淆視聽(tīng)的概念，破除誤導(dǎo)，重塑公眾對(duì)科學(xué)的敬畏，對(duì)科技創(chuàng)新的崇尚與跟隨，這才是其中的重要意義。

記者手記：

感謝祖國(guó) 致敬時(shí)代

對(duì)潘建偉院士的采訪是在中科大上海研究院進(jìn)行的。

午后上海難得的陽(yáng)光下，我們見(jiàn)到了這位量子信息技術(shù)領(lǐng)域的“大咖”?！白屇銈兙玫壤?，抱歉我衣服沒(méi)有換，胡子也沒(méi)有來(lái)得及刮?！迸私▊ミh(yuǎn)遠(yuǎn)地走過(guò)來(lái)，笑著說(shuō)道。

就是這位有著質(zhì)樸笑容的物理學(xué)家，他創(chuàng)建的團(tuán)隊(duì)在過(guò)去十五六年，實(shí)現(xiàn)了將量子通信從基礎(chǔ)研究到小規(guī)模應(yīng)用、再到遠(yuǎn)距離應(yīng)用的過(guò)程，將中國(guó)在這一前沿科技領(lǐng)域的國(guó)際地位牢牢地“釘死”在“領(lǐng)跑者”行列。

“目前我們對(duì)量子通信的研究，尤其是最近馬上就能投入使用的量子保密信息技術(shù)，已經(jīng)在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位?！迸私▊フf(shuō)完，趕緊補(bǔ)充解釋道，“這不是我們自己說(shuō)的，很多國(guó)際相關(guān)領(lǐng)域的先驅(qū)和開(kāi)拓者，都曾在國(guó)際和中國(guó)的不同場(chǎng)合，認(rèn)可這個(gè)判斷?！?/p>

但讓潘建偉覺(jué)得頗為有意思的是，在談到中國(guó)量子通信技術(shù)現(xiàn)在所處的地位時(shí)，有一些國(guó)際友人和國(guó)內(nèi)朋友經(jīng)常會(huì)問(wèn)：“你們不是總說(shuō)，中國(guó)的科技與西方和歐美國(guó)家相比還有一定差距嗎？為什么在量子通訊方面卻走到了前列？”

開(kāi)始，潘建偉并不在意。問(wèn)的人多了，他開(kāi)始認(rèn)真思考這個(gè)問(wèn)題。

在潘建偉看來(lái)，近年來(lái)，隨著供給側(cè)結(jié)構(gòu)性調(diào)整對(duì)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)提出前所未有的要求，科技創(chuàng)新有了內(nèi)生動(dòng)力。而中國(guó)經(jīng)濟(jì)自改革開(kāi)放，歷經(jīng)數(shù)十年飛躍發(fā)展，綜合國(guó)力顯著提升，國(guó)家有能力對(duì)科技和創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)加大投入。

同時(shí)，對(duì)外開(kāi)放使得國(guó)際合作逐漸增多，中國(guó)各領(lǐng)域與國(guó)際接軌的速度越來(lái)越快，年輕學(xué)者可以及時(shí)掌握國(guó)際前沿的技術(shù)，并加入進(jìn)去。“要知道當(dāng)年我們?cè)趪?guó)內(nèi)看到所謂的國(guó)際前沿技術(shù)和研究，其實(shí)都已經(jīng)是過(guò)時(shí)很多年的東西了?！迸私▊セ貞浀馈?/p>

更重要的是，信息安全從前的技術(shù)主要由西方發(fā)達(dá)國(guó)家把控，在信息安全方面很多原創(chuàng)技術(shù)和原理都來(lái)自西方發(fā)達(dá)國(guó)家，行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)也多由他們制定。中國(guó)要擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的信息安全技術(shù)，這個(gè)需求與西方國(guó)家相比更大，且更為迫切。

人們常說(shuō)，這是最好的時(shí)代，對(duì)于科技工作者又何嘗不是。

在采訪中，潘建偉一直強(qiáng)調(diào)，中國(guó)量子信息技術(shù)當(dāng)前的國(guó)際地位，建立在中國(guó)發(fā)展階段的基礎(chǔ)上，建立在多年來(lái)我國(guó)在各領(lǐng)域研究中積累的技術(shù)力量，我們實(shí)際上是在整個(gè)國(guó)家大的科技基礎(chǔ)之上，往前走了一步。

從這個(gè)意義上，我們需要做的是感謝祖國(guó)、致敬時(shí)代。