發(fā)布時(shí)間：2016-9-3 11:09:52 點(diǎn)擊次數(shù)：1771
量子通信利用了物質(zhì)的量子特性
澎湃新聞：什么是量子通信？激光雕刻機(jī)
王建宇：到目前為止，是利用物質(zhì)的量子特性，來(lái)對(duì)通信過(guò)程保密，進(jìn)行加密。并不是說(shuō)我把信息用量子當(dāng)作載體，而是產(chǎn)生秘鑰。所以我們的實(shí)驗(yàn)，另一個(gè)名詞叫量子秘鑰分發(fā)，或量子秘鑰分配。
量子通信的基本原理利用了量子的粒子性。量子是一份一份的，所以兩個(gè)人通信的時(shí)候，甲給乙的信號(hào)，你收到了，別人就收不到，如果中間過(guò)程有竊聽(tīng)或者有丟失，別人收到了，你就收不到。這個(gè)過(guò)程當(dāng)中，凡是收到的信號(hào)，只有甲和乙知道，別人就不可能竊聽(tīng)。假設(shè)竊聽(tīng)的人有很大的能力，它可以把量子里面的東西，每個(gè)量子態(tài)收到以后，拷貝以后，再發(fā)給你，這里面又用到了量子力學(xué)另一個(gè)原理，就是測(cè)不準(zhǔn)原理，或叫不可復(fù)制原理。量子態(tài)通過(guò)復(fù)制以后，再生成一個(gè)量子態(tài)，它的誤碼率就會(huì)增加，所以我們兩個(gè)通訊的人在最后只要去計(jì)算我們兩個(gè)收到的碼和發(fā)出的碼的誤碼率，如果超過(guò)一定的量，這個(gè)碼就不安全，我可以不要。而如果這個(gè)誤碼率低于多少，那我從數(shù)學(xué)上可以嚴(yán)格證明，它一定是安全的。
所以目前我們做的量子通信，就是通過(guò)量子的方法產(chǎn)生秘鑰，然后確保通信載體的安全性，今后可以把每一個(gè)量子作為信息來(lái)調(diào)制，這方面的研究也在做。
澎湃新聞：量子通信具體怎么做？激光雕刻機(jī)
王建宇：我從空間打下一束一束光，但這個(gè)激光非常弱，每一次發(fā)射，我們是控制在0.8個(gè)光子，或者0.5個(gè)光子。因?yàn)楣馊醯揭欢ǖ臅r(shí)候，是一份一份的，所以我每次調(diào)制到非常小，然后下來(lái)以后有一個(gè)概率問(wèn)題。我最好有個(gè)設(shè)備，每次都發(fā)一個(gè)光子，但這個(gè)做不到的，要么成本非常高，我們現(xiàn)在就是用弱光子來(lái)做，但是它這么小的光，我地下怎么接得到��？它是發(fā)的小，但是頻率很高，我們一秒鐘發(fā)50兆個(gè)脈沖，整個(gè)光子數(shù)是50兆或者100兆乘以0.8，這樣來(lái)提高它的亮度，然后我地面就能接收。不是所有都能接收到的，我可能接收到十分之一，也可能接收到百分之一，大概能夠接收到成碼的幾十K，作為通信的密碼足夠了。
以后如果你要把量子作為載體的話，那你這么低的概率就不行，而必須都能收到。最早量子通信在地面就是在光纖里面做的，因?yàn)楣饫w里面，要比自由空間里面條件好激光雕刻機(jī)得多，激光一頭進(jìn)去，跑不到外面去的。但是光纖有一個(gè)弱點(diǎn)，因?yàn)楣饫w是靠光的全反射，激光在光纖里跑的時(shí)候，它在光纖壁上不斷在反射，有損耗。損耗到一定程度時(shí)，量子通信就做不成了。所以用光纖做，距離是有限的，做不成全球的量子通信，我衛(wèi)星就能做到全球的。
中國(guó)的量子通信研究走在世界前沿
澎湃新聞：我們國(guó)家量子通信研究進(jìn)展怎樣？
王建宇：我們國(guó)家量子通信領(lǐng)域應(yīng)該說(shuō)是走得比較快的，特別是國(guó)外留學(xué)的科學(xué)家、博士回國(guó)（有很多）。我們這個(gè)工作都是跟中國(guó)科技大學(xué)潘建偉院士合作的，他21世紀(jì)初回來(lái)以后就一直在做，這方面的成就全世界公認(rèn)。我們是走在全世界前沿的。
我們有一個(gè)名詞叫量子調(diào)控。以前對(duì)量子現(xiàn)象可以去觀察、分析，但到21世紀(jì)，人已有能力去控制這個(gè)量子現(xiàn)象，可以去調(diào)控它，所以叫量子調(diào)控�，F(xiàn)在這方面真正有應(yīng)用前景的，一個(gè)是量子通信，一個(gè)是量子計(jì)算。相對(duì)來(lái)說(shuō)，量子通信做得快一點(diǎn)，現(xiàn)在可以初步進(jìn)行實(shí)際的驗(yàn)證和初步的應(yīng)用。
澎湃新聞：你們?yōu)槭裁磿?huì)做量子通信？
王建宇：我們上海技術(shù)物理研究所一直是做紅外光電探測(cè)技術(shù)的，有一部分應(yīng)用是遙感領(lǐng)域�，F(xiàn)在大家看到的天氣預(yù)報(bào)，這里就有我們做的多光譜紅外相機(jī)在天上拍，現(xiàn)在精度要求越來(lái)越高。把光電通信技術(shù)、光通信技術(shù)用在量子通信上面，是我們現(xiàn)在在做的工作。
澎湃新聞：紅外和光電探測(cè)怎么和量子通信有關(guān)系？
王建宇：紅外和光電探測(cè)，最早是被動(dòng)的，就是太陽(yáng)照在地球上，反射上去，我從衛(wèi)星上看，獲得物理量，這是一種探測(cè)。這個(gè)還是一種大信號(hào)的探測(cè)。后來(lái)有了激光以后，我們可以用激光來(lái)做主動(dòng)探測(cè)。前面一種是被動(dòng)的，光源是太陽(yáng)下來(lái)的。到激光以后，就是一種主動(dòng)探測(cè)，設(shè)備先發(fā)出一束激光，探測(cè)激光在物質(zhì)上作用以后，我們叫回波，我們探測(cè)這個(gè)信號(hào)來(lái)分析地面目標(biāo)的特性。
比如我測(cè)距離，過(guò)去以后回來(lái)多少時(shí)間。第二種，我也可以激光探測(cè)物質(zhì)的特性，比如它反射率是多少。量子是主動(dòng)的非常弱的光電探測(cè)，它每次發(fā)的就是零點(diǎn)幾個(gè)光子，這個(gè)就比一般的激光主動(dòng)光源更難。我們?cè)瓉?lái)是做被動(dòng)的，后來(lái)又做主動(dòng)的激光探測(cè)，從光的探測(cè)原理上講是一樣的，但光的源和強(qiáng)度不一樣。當(dāng)然在難度上，越弱、越主動(dòng)的越難。我們實(shí)驗(yàn)室也是這么走過(guò)來(lái)的，從一般的被動(dòng)探測(cè)到主動(dòng)探測(cè)，到非常弱光的主動(dòng)探測(cè)。
中國(guó)航天成果越大，美國(guó)人的禁運(yùn)就越厲害，它覺(jué)得你發(fā)展太快了。但禁運(yùn)也是一只雙刃劍。舉個(gè)例子，我們的探測(cè)器、傳感器是核心部分�？梢�(jiàn)光的傳感器，軍事運(yùn)用相對(duì)弱一點(diǎn)，國(guó)外一般是不完全禁運(yùn)的，而紅外探測(cè)器絕對(duì)是禁運(yùn)的，所以我們現(xiàn)在上天的紅外探測(cè)器都是自己做的�？梢�(jiàn)光的傳感器就不行，因?yàn)樗苓\(yùn)進(jìn)來(lái)，相對(duì)國(guó)內(nèi)發(fā)展就慢。國(guó)外不賣給你，你沒(méi)辦法，就得自己想辦法做出來(lái)。有時(shí)候禁運(yùn)反而促進(jìn)了你這個(gè)方向的發(fā)展。激光雕刻機(jī)
澎湃新聞：這對(duì)我們的半導(dǎo)體工業(yè)要求比較高？
王建宇：所以國(guó)家科技重大專項(xiàng)，第一項(xiàng)就是“核高基”嘛，就是“核心電子器件、高端通用芯片及基礎(chǔ)軟件產(chǎn)品”的研制。我們現(xiàn)在做的核心紅外器件，都是自己做的，這買不到，但是差距還是存在的，得先解決已有的問(wèn)題，一點(diǎn)一點(diǎn)做。
原來(lái)有一個(gè)摩爾定律，說(shuō)是集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，18個(gè)月翻一倍，價(jià)格低一倍。老早就說(shuō)摩爾定律要被推翻了，但有一點(diǎn)是確定的，就是現(xiàn)在要建一條完全的半導(dǎo)體供應(yīng)線，那是數(shù)百成千億美金的投入，量很大，不是很小的一個(gè)集團(tuán)能夠投得起的。但是現(xiàn)在的半導(dǎo)體設(shè)計(jì)，確實(shí)變成小企業(yè)可以做的事情了。中國(guó)人設(shè)計(jì)不笨啊，都能做，如果能有好的平臺(tái)，也能做出東西來(lái)。
經(jīng)費(fèi)永遠(yuǎn)短缺，針對(duì)中間層人才政策不夠
澎湃新聞：科研經(jīng)費(fèi)立項(xiàng)、分配機(jī)制是怎樣的？
王建宇：在科學(xué)院里面，我們是偏應(yīng)用研究和工程研究一類的，所以我們的產(chǎn)品絕大部分是國(guó)家的特殊需求，比如說(shuō)氣象衛(wèi)星、環(huán)境監(jiān)測(cè)衛(wèi)星。經(jīng)費(fèi)渠道是多方位的，一個(gè)我們現(xiàn)在國(guó)家還會(huì)給一些基礎(chǔ)研究經(jīng)費(fèi)，以前叫事業(yè)費(fèi)，現(xiàn)在叫創(chuàng)新經(jīng)費(fèi)，這還是小頭的。主要還是根據(jù)國(guó)家的需求，在國(guó)家的大平臺(tái)上，通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)得到國(guó)家的支持，這塊是大頭。比如國(guó)家需要發(fā)展氣象衛(wèi)星或量子衛(wèi)星，這個(gè)任務(wù)出來(lái)以后，有這個(gè)能力的人都可以去應(yīng)標(biāo)。
澎湃新聞：經(jīng)費(fèi)感覺(jué)充裕嗎？
王建宇：經(jīng)費(fèi)永遠(yuǎn)是短缺的，要看你怎么比。如果和自己比，和過(guò)去比，國(guó)家在這方面的保障已經(jīng)強(qiáng)很多了，某種程度上說(shuō)，我們的科研已經(jīng)進(jìn)入到比較好的良性循環(huán)階段了。和國(guó)外的投入比，我們還是低一點(diǎn)。但中國(guó)人還是有中國(guó)人的辦法，通過(guò)自己的努力，同樣能完成和國(guó)外（差不多的成果），甚至有些地方能夠超過(guò)國(guó)外了。
澎湃新聞：人才引進(jìn)方面如何？
王建宇：人才競(jìng)爭(zhēng)是最關(guān)鍵的。現(xiàn)在國(guó)家有很多人才計(jì)劃，高端的像國(guó)家千人計(jì)劃，中國(guó)科學(xué)院的百人計(jì)劃。具體到上海，到我們研究所，不單自己戶口沒(méi)問(wèn)題，家屬的戶口也沒(méi)有問(wèn)題。人才是要有梯隊(duì)的，比如有頂尖人物，還要有一批骨干和中間層。針對(duì)中間層人才，目前有一定的政策，但我個(gè)人認(rèn)為是不夠的。我們技術(shù)物理研究所每年培養(yǎng)幾十個(gè)甚至上百個(gè)博士，但是真正能留下來(lái)的沒(méi)有幾個(gè)。留不下來(lái)的主要原因，還是和民企和國(guó)外相比，在待遇上有差距，包括能夠落戶的，還要經(jīng)過(guò)打分什么的。這方面（能不能）給予進(jìn)一步的政策，是吸引人才現(xiàn)在比較難的問(wèn)題。
共性管理和特殊管理怎么統(tǒng)一，是學(xué)問(wèn)
澎湃新聞：經(jīng)費(fèi)立項(xiàng)之后，怎么管理？激光雕刻機(jī)
王建宇：我們技術(shù)物理研究所的政策是屬于全成本核算。經(jīng)費(fèi)申請(qǐng)到了，特別是工程任務(wù)，它不是一個(gè)教授或研究員的錢，是整個(gè)團(tuán)隊(duì)的。它是按計(jì)劃，由專門機(jī)關(guān)來(lái)管理這個(gè)經(jīng)費(fèi)，要按計(jì)劃、按節(jié)點(diǎn)、按需求來(lái)使用。而且現(xiàn)在國(guó)家對(duì)經(jīng)費(fèi)使用越來(lái)越嚴(yán)格，買老酒的錢是不能去買醋的。下面的研究人員也是按需求，然后分步來(lái)使用。激光雕刻機(jī)
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