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《紐約時(shí)報(bào)》12月3日發(fā)表題為《量子加密競(jìng)賽方興未艾，中國已領(lǐng)先一步》的文章，對(duì)比了中美兩國在量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的發(fā)展成就。文章稱，中國在量子加密技術(shù)方面已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。美國專家驚嘆之余也不得不對(duì)美國發(fā)出警告：如果再等上5或者10年才投入進(jìn)去，那就太晚了。

不過，該報(bào)道在科技嚴(yán)肅性上存在諸多不足，有專家告訴觀察者網(wǎng)，該文引述了中國科大物理系教授陸朝陽關(guān)于量子通信和傳統(tǒng)密碼技術(shù)的優(yōu)劣比較就并不符合密碼學(xué)常識(shí)，“使用傳統(tǒng)通信方式時(shí)，竊聽者可以在光纖線路上的每個(gè)點(diǎn)攔截?cái)?shù)據(jù)流”這一說法是夸大不實(shí)的，因?yàn)閭鹘y(tǒng)密碼通信時(shí)，信息是經(jīng)對(duì)稱密碼（主要算法是AES）加密后傳送的，信息在通信線路的每一處都是以密文形式出現(xiàn)的，攻擊者竊聽攔截并無用處。

事實(shí)上，為了應(yīng)對(duì)量子計(jì)算機(jī)的潛在威脅，國內(nèi)外的權(quán)威機(jī)構(gòu)的共識(shí)是發(fā)展后量子公鑰密碼技術(shù)，這是一種基于數(shù)學(xué)原理的軟件技術(shù)，比量子通信這種硬件技術(shù)更容易與互聯(lián)網(wǎng)兼容共存，運(yùn)行維護(hù)也更經(jīng)濟(jì)有效。

以下為文章摘編：

目前像谷歌和阿里巴巴這樣世界級(jí)科技巨頭都在競(jìng)爭(zhēng)研究設(shè)計(jì)第一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)，這種計(jì)算機(jī)的功能比起今天我們所使用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大得多。

量子計(jì)算機(jī)可以破解數(shù)字信息加密技術(shù)，使得從數(shù)十億美元的電子商務(wù)交易信息到存儲(chǔ)國家機(jī)密文件的政府?dāng)?shù)據(jù)庫面臨信息泄露風(fēng)險(xiǎn)。

那如何應(yīng)對(duì)由于量子計(jì)算機(jī)破解技術(shù)造成信息泄露風(fēng)險(xiǎn)呢？

在一些科學(xué)家研究量子計(jì)算機(jī)的同時(shí)，相應(yīng)的另外一些科學(xué)家也正在研究量子安全技術(shù)，這種技術(shù)可以防止數(shù)字信息被破解竊取。

這是一場(chǎng)涉及國家安全的競(jìng)賽，雖然任何國家的可以參與，但是很明顯中國在量子加密技術(shù)方面已經(jīng)處于領(lǐng)先地位。與人工智能等其他尖端技術(shù)一樣，中國政府也將量子研究列為重點(diǎn)項(xiàng)目。

橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National Laboratory)前研究員鄧肯·厄爾(Duncan Earl)提到“中國決定研究量子技術(shù)是一項(xiàng)深思熟慮的戰(zhàn)略決策，如果我們?cè)俚壬?或者10年才投入進(jìn)去，那就太晚了”。

量子計(jì)算是以量子力學(xué)這門學(xué)科為基礎(chǔ)，該學(xué)科主要研究極小物質(zhì)粒子所表現(xiàn)出來的特有的運(yùn)動(dòng)行為。

在傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)中，晶體管以“位”儲(chǔ)存信息，每個(gè)位不是0就是1。這些基本的數(shù)據(jù)片段會(huì)指示計(jì)算機(jī)如何進(jìn)行運(yùn)算。

當(dāng)物質(zhì)粒子非常小或者它們所處的環(huán)境溫度極低時(shí)，它們的運(yùn)動(dòng)方式就會(huì)放生改變。這種改變?cè)试S一個(gè)量子位儲(chǔ)存0和1的組合，這樣兩個(gè)量子位可以容納4個(gè)值。隨著量子位的增長，量子計(jì)算機(jī)的功能也以指數(shù)形式變得更加強(qiáng)大。

和量子計(jì)算一樣，量子加密技術(shù)也是依靠極小粒子的特有的運(yùn)動(dòng)方式。保護(hù)數(shù)據(jù)的代碼是由最小的光粒子發(fā)出的。只要有了合適的設(shè)備，就很容易偵測(cè)到這些代碼是否被篡改了，就像阿司匹林瓶上的封條一樣。如果實(shí)施得當(dāng)，這項(xiàng)技術(shù)可能牢不可破。

但是現(xiàn)在還不能保證建立長距離量子加密網(wǎng)絡(luò)。如果這種技術(shù)可行，中國政府愿意將政府、學(xué)校和商業(yè)資源投入進(jìn)去進(jìn)行試驗(yàn)，這可能帶來巨大的回報(bào)。

中國政府已經(jīng)投資了數(shù)千萬美元，建立了量子加密數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)。去年，中國一顆以古代哲學(xué)家墨子命名的衛(wèi)星利用量子加密技術(shù)實(shí)現(xiàn)了北京和維也納之間的通話。經(jīng)過4年的規(guī)劃和建設(shè)，北京和上海之間的專用量子通信網(wǎng)絡(luò)也于去年投入運(yùn)營。

目前量子加密只能在有限的距離內(nèi)工作，北京和維也納之間的衛(wèi)星連接將這一通信距離擴(kuò)大到4630英里，但是目前在地面上利用光纖傳輸距離上限只有150英里。

在中國對(duì)量子加密的投資中，墨子號(hào)衛(wèi)星受到的關(guān)注最多。對(duì)墨子號(hào)衛(wèi)星發(fā)射做出巨大貢獻(xiàn)的中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)又牽頭建設(shè)了總長約1200英里地面網(wǎng)絡(luò)，想借此研究改善量子加密的地面通信問題。

因?yàn)檫@條光纖網(wǎng)絡(luò)途徑安徽省和山東省，所以兩個(gè)省份共同投資8000萬美元。與中國所有重大基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目一樣，建造這條光纖的計(jì)劃也得到了中國政府的支持。

這條主線也正在延伸到其他城市和地區(qū)，到2030年，中國的目標(biāo)是在全球建立一個(gè)共享量子加密密鑰網(wǎng)絡(luò)。

但是也有一些專家對(duì)量子加密的有效性提出質(zhì)疑，因?yàn)樗且婚T新技術(shù)，沒有經(jīng)過任何嚴(yán)格的測(cè)試。

但是中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)物理學(xué)教授陸朝陽表示，北京與上海之間量子網(wǎng)絡(luò)是一次重大的升級(jí)。

利用傳統(tǒng)的通信方式，竊聽者可以在光纖線路上每一點(diǎn)攔截?cái)?shù)據(jù)流。政府難以探測(cè)到線上的攔截點(diǎn)的位置。陸教授表示，量子加密技術(shù)可以將京滬沿線1200英里的可能被攻擊的點(diǎn)減少到了幾十個(gè)。

陸教授也表示這是一個(gè)中間解決方案，而不是最終解決方案。但是就安全而言，這已經(jīng)是巨大的進(jìn)步。

在美國，政府和業(yè)界認(rèn)為量子加密不過是一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)。相反，研究人員專注于使用普通數(shù)學(xué)來構(gòu)建新型的加密形式，用以對(duì)抗量子計(jì)算機(jī)。這項(xiàng)技術(shù)形式不需要建造新的基礎(chǔ)設(shè)施

但是如今在中國量子研究進(jìn)展的刺激下，美國人也正在迎頭趕上。

南加州初創(chuàng)企業(yè)Qubitekk正在利用這項(xiàng)技術(shù)保護(hù)田納西州的電網(wǎng)。另一家初創(chuàng)公司Quantum Xchange正在美國東北部建設(shè)一個(gè)量子加密網(wǎng)絡(luò)，希望為華爾街銀行和其他企業(yè)提供服務(wù)。長島石溪大學(xué)(Stony Brook University)的研究人員正在準(zhǔn)備第三次量子研究實(shí)驗(yàn)測(cè)試。

像Qubitekk這樣的小型初創(chuàng)企業(yè)不太可能像中國那樣為量子加密技術(shù)投入數(shù)百萬美元來建立基礎(chǔ)設(shè)施。但許多專家認(rèn)為，更重要的研究成果將會(huì)在研究實(shí)驗(yàn)室里獲得，美國能源部(Department of Energy)正在為芝加哥的一個(gè)測(cè)試網(wǎng)絡(luò)提供資金，該網(wǎng)絡(luò)可能比中國部署量子通信網(wǎng)絡(luò)功能更加強(qiáng)大。

洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室(Los Alamos National laboratory)和橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室(Oak Ridge National laboratory)正與Qubitekk合作，利用量子技術(shù)保護(hù)電網(wǎng)。而Quantum Xchange正在將設(shè)備轉(zhuǎn)移到哈德遜街60號(hào)(Hudson Street)。哈德遜街是老的西聯(lián)電報(bào)中心(Western Unio telegraph hub)，現(xiàn)在是曼哈頓下城的一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)中心。

Quantum Xchange正打算在曼哈頓和紐瓦克之間建立量子加密連接網(wǎng)絡(luò)，計(jì)劃將在這兩個(gè)城市運(yùn)營的大型銀行連接起來。最終，它希望將這一網(wǎng)絡(luò)延伸到東海岸。

像在芝加哥大學(xué)這樣的地方，研究人員希望更進(jìn)一步，探索設(shè)計(jì)量子中繼器，這是一種能夠擴(kuò)展量子加密范圍的設(shè)備。

芝加哥大學(xué)(University of Chicago)教授戴維·奧沙洛姆(David Awschalom)表示，現(xiàn)在他們雖然還沒有做到這一點(diǎn)，但在不久的將來這種中繼設(shè)備肯定會(huì)被設(shè)計(jì)出來。

量子通信技術(shù)需要新的硬件。這包括龐大的光纖網(wǎng)絡(luò)、衛(wèi)星以及能夠探測(cè)單個(gè)光子的專用設(shè)備。

Qubitekk一直致力于研究量子加密網(wǎng)絡(luò)，但是現(xiàn)在它無法獲得完成這項(xiàng)工作所需的特殊光學(xué)探測(cè)器。因?yàn)檫@家初創(chuàng)公司最初從新澤西州的普林斯頓光波(Princeton Lightwave)一家小型制造商那里購買探測(cè)器。但是今年4月，這家美國制造商將探測(cè)器業(yè)務(wù)交給了中國的一家公司RMY，所以 Qubitekk硬件供應(yīng)鏈中斷了。

RMY已經(jīng)承諾向Qubitekk提供硬件，但RMY最近告訴它，由于生產(chǎn)問題，額外的檢測(cè)器要到來年3月份才能提供。

歐洲的一些小公司也在銷售類似的探測(cè)器，全球各地的實(shí)驗(yàn)室也在開發(fā)一種更先進(jìn)的硬件。但是就目前而言，這種硬件的供應(yīng)非常有限，尤其是在美國。

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