起源：AI时期算力命脉由谁掌控作者： 黄智儒：

这项让欧美追赶不及的“中国黑科技”，已经在偷偷守护你的生涯

起源：科普中国

设想这样一个场景：你刚刚输入解锁密码打开了手机，而后打开支付软件，用人脸鉴别或者指纹鉴别付了款。这样的场景每天城市呈此刻k8凯发天生赢家生涯中。

但问题是，这个过程真的安全吗？不论是输入密码，还是人脸或指纹鉴别，最终都要转化成一串代表0和1的电信号传输出去。这串信号在传输时，对于窃听者来说是一串能够被截取、被存储的物理信号。终有一天，现行的经典加密伎俩在算力飞跃刻下将变得和盘托出。

可能破解这一困局的“终极利扔妆，就是量子密钥分发（QKD）。目前，我国科学家正致力于构建基于这一技术的世界一体化量子通讯网络，试图从物理定律层面为信息安全筑起一路不成逾越的“固若金汤”。

在这一足以扭转将来的前沿赛路上，中国当先欧盟3至5年，当先美国5至8年，跑在了世界的最前面。

你的密码为什么不够安全

网银通讯、网络登录和大量的互联网加密和谈，背后常依赖一套逻辑：把密钥协商、身份认证等过程成立在难以求解的数学问题之上。

最广为人知的例子是RSA加密。破解它，理论上必要把一个极大的整数分化成质因数，这个推算量对于经典推算机而言大得像天文数字。因而，我们将“无法被算出来”等同于“安全”。

这套逻辑一用就是几十年，但它有两个软肋：

第一，纵观汗青，再严害的数学题也总有被解开的那天。二战时，盟军破解了德国人自以为无懈可击的“恩尼格码”（Enigma）密码机，扭转了战争走向。今天我们以为牢不成破的算法，不定能在几十年后的数学刻下依然高耸。

第二，是量子推算机的崛起。足够大规模、容错的量子推算机将严重威胁RSA和ECC等现佑装公钥密码系统”，就像忽然给某些数学题换了一套解法系统。

还有一种令人不安的攻击战术，叫做“先存储、后破译”。窃听者能够此刻截取并保留你的密文，等将来量子算力成熟了，再慢慢解开。也就是说，今天发出去的加密新闻，在将来可能并不安全。

中国科学技术大学副钻研员袁岚峰给出了一个形象的迸作：从古至今，人们提出了很多密码系统，但没有一个在道理上能保障安全，这是由于传统的密码总是必要信使去送密码本。《红灯记》《埋伏》等谍战片里的谍报员就是干这个的，密码本的专业称号叫做“密钥”。信使若是被抓，或者哗变，损失就极度巨大。

后来，密码学家发了然一种聪明的法子，不必要人去送密钥，而是用数学难题去加密。窃密造成了一种数学挑战赛，若是能解出这路数学难题，就能够窃密。但由于密码学家相信这路题极度难，在正常的功夫里底子解不出来，所以能够做到保密。

量子通讯走出了一条分歧的路。量子通讯指的是利用光子等根基粒子的量子态不成克隆、丈量坍缩等个性，或基于量子纠缠效应，进行信息传递和安全密钥分发的通讯技术。在量子通讯中，量子密钥信息编码在单光子、弱有关光脉冲或纠缠光子等量子态上进行传输，而光子有两个个性：

·不能复造：量子力学中有一条“不成克隆定理”，单个光子无法被齐全复造。窃听者不能偷偷做一份“拷贝”。

·一碰就变：在量子通讯中，窃听者对未知量子态的丈量通；嵋肟晒鄄馕舐肼，通讯双方可通过误码检测和后处置判断是否存在异常。

这两个个性它天然成为了最好的保密信使。量子通讯的安全性，不再依赖“没有人有足够快的推算机”，而是依附“物理定律不允许这件事发生”。这是两种性质分歧的安全观。

量子密钥分发是目前量子通讯领域最成熟、利用最宽泛的一种主题利用。现实部署时，它能够用“表挂”的方式叠加在现有通讯网络上：吓酌量子信路天生密钥，再用这把密钥对信息加密传输。即便有人窃取了数据，得到的也只是密文，而非明文，因而，“先存储、后破译”的战术在这里也行不通。

4600千米的事业

2021年1月，《天然》刊载了一篇重量级论文，宣告中国建成了全球规模最大的量子通讯网络：逾越4600千米，覆盖四省三市，衔接32个节点，已接入金融、电力、政务等领域超过150家用户。

这个网络分“天上”和“地上”两部门，合起来组成了世界一体化量子通讯网络：

·地面网络：超过2000千米的“京沪干线”光纤网络，衔接北京、赤峰、岳阳、上海四个城市。

·太空节点：“墨子号”量子科学尝试卫星，通过河北富强和新疆南山两个地面站，与地面网络连通。

这套设计的精妙之处，在于充分利用了两种传输媒介各自的优势：卫星与地面站之间走自由空间，相比长距离光纤可显著降低吸收损耗，适合承Ｓ庠缴锨椎脑毒嗬氪涔ぷ；地面上的干线和城域网则走光纤，不变靠得住，适合点对点的精密衔接。两种方式各补对方的短板，合起来能力覆盖全国。

“墨子号”与地面站之间的光路对准，相当于在万米高空的飞机上，把上亿个一元硬币一枚一枚投进地面上一个一向旋转的储钱罐，同时还得精准穿过细细的投币口。《天然》杂志的审稿人评价这项成就是“地球上最大、最先进的量子密钥分发网络”，是一项“巨大的工程性成就”。

面对近年来欧美的加快追赶，这一优势非但没有缩幼，反而仍在扩大。2025年3月，《天然》上又刊载了另一篇中国团队的论文。这一次，主角换成了量子微纳卫星和可移动地面站：中国与南非在相隔12900多千米的距离上成立了量子密钥，单次卫星过境期间传输了多达100万比特的安全密钥，初次实现了上万千米的实时星地量子通讯，且设备体积更幼、成本更低、速度更高。

一个能够实用化组网的时期，在加快到来。

领跑全球，但并非没有挑战

中国在量子通讯领域确当先，已经延出息了现实生涯。

据部家世三方产业钻研机构预测，2024年我国量子通讯有关市场规模约为892亿元。中国电信结合国盾量子推出的“量子密话”是全球首个运营商级量子通讯利用，目前服务用户已超过600万。量子通讯起头走入寻常苍生家。

然而，这张美丽答卷的背面，藏着一个必须正视的挑战：现阶段设备成本较高，量子保密通讯终端的造价约为传统加密规划的5至10倍。这一成本差距，是大规模网络部署面对的现实门槛，这也使得距离量子通讯实现规；萌杂芯嗬。幼型化、芯片化、批量化出产，将成为解题的关键方向。

量子通讯，下一步往哪走？

若是把当下的世界一体化量子通讯网络比作“雏形”，那么钻研者心中的终极图景，要巨大得多。

现有的量子通讯重要传输经典信息（量子密钥），而将来的“量子互联网”将直接传输量子比特，这必要突破“量子中继”技术——以物理方式代替现有的可信中继节点，实现端到端的纯量子信息传输。

此表，若是想让量子通讯真正遍及，还必须把昂贵的尝试室设备“压缩”进一枚芯片。这不仅能大幅降低成本，也是实现批量出产和大规模部署的基础。在将来，量子通讯将与云推算、AI、物联网深度融合，以“表挂”的方式为现有网络做安全加强，逐步形成以量子技术为底层安全保险的数字基础设施。

这张网还将不只服务于通讯？蒲Ъ疑柘，将来能够用它发展超大尺怀抱子过问尝试，索求量子力学与广义相对论若何融合——这是当今物理学最深处的问题之一。

有一个细节，或许能援手我们理解量子通讯的汗青尺度：从前几十年，人类建设互联网的逻辑，是先让信息流通，再思考安全。但量子通讯的逻辑正好相反——它把“绝对安全”内置在信息传输的物理底层，让安全成为基础设施自身，而非补丁。

这张覆盖4600千米的网络，今天；さ氖墙鹑谑莺驼务系统，而它的终极状态，是一套让任何窃听行为在物理上都无处逃形的全球基础设施。

那条投币口一样细的光路，已经对准了。

策动 | 何雨濛

受访专家丨袁岚峰 中国科学技术大学副钻研员 中国科学技术大学科技传布系副主任 中国科协科普钻研员

审核丨栾春阳 中国移动通讯钻研院将来钻研院 钻研员