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火狐体育官方版:【大咖观点】徐红星院士:量子信息技术——大国安全的未来


更新日期:2022-09-24 12:23:50 来源:火狐体育官网app下载ios 作者:火狐体育娱乐app下载

  “没有网络安全就没有国家安全”,量子科技作为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域,能够在提升网络安全防护能力、保障国家安全方面发挥重大作用。

  2022国家网络安全宣传周首次设立“量子安全分论坛”,中国科学院院士徐红星作为行业顶尖专家带来了《量子信息技术——大国安全的未来》主题演讲。他表示,量子科技发展突飞猛进,量子科技中最先走向实用化的量子保密通信技术,可以与经典信息安全技术广泛融合,服务于政务、金融、能源、医疗、交通等行业。

  物理学家,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,武汉大学物理科学与技术学院教授、博士生导师,微电子学院院长,武汉量子技术研究院院长。

  要求我们加快发展量子科技,对促进高质量发展、保障国家安全具有非常重要的作用。最近的乌克兰危机,网络对抗已提供了重要警示,网络战已经成为现代战争的重要手段,网络空间已成为现代战争的重要领域,军事战与网络战、经济战、舆论战、信息战等交织,所以说关键信息基础设施是网络站的首要攻击目标,比如大规模拒绝服务攻击、高级的可持续攻击、漏洞利用钓鱼攻击、供应链攻击等多种攻击方法组合,对关键信息基础设施构成致命打击。

  重要的情报信息是网络战双方真正的焦点,它是为了军事打击、经济战、舆论战提供强大的支撑。最近,世界各国竞相竞争量子霸权的竞赛,主要体现在中美方面。

  比如说IBM公司宣称,已经研制出了一台能运行127个量子比特的量子计算机——“鹰”,这是迄今全球最大的超导量子计算机。我国科学家在潘建伟院士领导下,实现了“九章二号”量子计算机,在高斯玻色取样问题上的处理速度比全球最快的超级计算机要快亿亿亿倍,意味着全球最快超级计算机需要30万亿年可算出的问题,“九章二号”只需一毫秒即可解决。

  信息的安全包括量子测量、量子计算和量子保密通信。那么量子测量是超越经典精度的,包括原子钟、量子雷达;量子计算是超越现在并行计算的,它包括量子的因数分解和量子搜索;量子保密通信,它是物理的实现安全,是无条件安全的,包括量子密码,量子隐形传态。

  那么对于量子保密通信来讲,它主要是单光子作为传输媒介。实际上,从大的方面来讲,是可以利用光子通信的所有的一些基本要件作为基础的条件。所以说量子保密通信是我国最成熟的技术,因为我国的光网络、光电信息技术有非常强的基础。那么量子保密通信本质上和光通信它的主要区别就是,它是以单光子作为传输媒介,它包括单光子是一份一份地传输能量的,还有就是光子的纠缠态、叠加,来实现隐形传递的。它包括调控单光子,建设单光子,利用不确定的原理来观测、影响原始状态,实现的制备的纠缠态,然后实现的量子传输等等技术。

  对于量子技术的发展现状,我国是从跟跑到领跑。我国早在2016年就成功发射了“墨子号”卫星,这是首次在世界上实现星地量子保密通信。2017年开通了“京沪干线”量子保密通信网络,实现了与“墨子号”的连接,实现世界上首次洲际的量子保密通信等突出的一些成就。另外我国“九章”的光量子计算机原型机,以及“祖冲之二号”超导量子计算机,先后实现了量子计算优越性的里程碑,使我国成为目前唯一的两种物理体系,都实现这些关键技术的国家。

  今年8月26号,合肥量子城域网开通,成为目前规模最大,用户最多、应用最全的量子保密通信的城域网。所以说,我国在量子信息技术方面,发展非常快,尤其在量子保密通信方面的发展,实现了世界领先的地位。量子信息技术的产业化发展主要有以下几个方面,第一阶段就是量子保密通信网络,那么这块我国基本上已经实现了。下一阶段是量子安全互联网,那么最终实现就是说量子信息的广泛应用,就是量子互联网。

  量子保密通信网络,它包括量子的,比如随机数的发生器,数据中心的通信保护。初始阶段主要应用在政务、国防等领域,那么如果拓展到量子安全互联网,它的一些应用场景和范围就会非常广泛,包括金融网络、医疗卫生网络、企业网络,一些电信业务、融资服务。如果到量子互联网,它的覆盖范围会非常的广,包括各种的消费者、移动终端,包括量子中继的网络、量子传感网络和量子云计算还有量子卫星数据等等,一个天地互联、海空互联,非常广泛的量子互联网阶段。

  这是一个长期的,但是它是给我们社会产生实实在在的影响,对安全上有绝对保障,量子的信息互联网技术随着我国信息社会、数字社会、智能社会的发展等,这方面的要求是越来越迫切。实际上也是是新基建的一部分,就是说是未来的一个新型的基础建设,也是各种各样的应用场景的,能够提供安全保障应用的广泛的互联网络。量子技术的发展在国家的推动下,在各个地方都取得了长足的进展。

  下面一点时间,我来介绍一下武汉量子科技的产业化发展。首先介绍一下武汉量子技术研究院,它是去年6月份成立的,由武汉东湖新技术开发区举办,依托于武汉大学、中科院精密测量研究院、华中科技大学共同组建。主要开展量子科学基础理论研究与核心关键技术攻关,推动量子工程示范应用和科技成果转化,力争经过3年到5年的建设,成为国内一流的量子核心关键技术的研发基地,产品开发基地,技术应用示范与企业孵化基地,并且成为基础理论的研究基地和高端人才的培养基地。

  武汉量子技术研究院它主要在以下五个方面开展研究和攻关,并且推动产业化。它包括量子芯片、量子保密通信、量子材料、量子感知和量子计算。

  目前武汉量子科技产业化的发展体现在量子通信上面。武汉部分建成了量子保密通信城域网,一期以政务网的量子保密通信应用为切入点,实现政务网的办公透明廉洁高效管理,并确保政务数据的无条件安全。同时整合和运行武汉市政府各部门数据资源,形成政务数据生态,产生经济效益。

  该项目大大提高了武汉政务、金融等网络信息本质安全度,实现了通信的安全自主可控,为武汉城市圈和中部城市群的崛起提供信息安全保障。武汉二期城域网的覆盖范围会更加广泛,在金融和国防等领域都会有大大的拓展。所以说武汉量子保密通信城域网,会在一期的基础上有很大的发展,我们也期待它像合肥量子城域网一样,能够服务更多企业、更多领域,能够带动城市的量子通信网络的发展,能够做到很好的示范。

  武汉量子科技的发展,还体现在一些应用场景方面。因为量子通信安全网络方面,我国已经取得了长足的进展,就是包括把骨干网、城域网、量子卫星,包括最早发射的“墨子号”卫星,以及最近发射的济南一号微纳卫星,实现了量子信息的保密通信的要求。在应用端,一些应用场景,确实就是量子保密通信发展的节点,它是能够影响社会的经济发展,能够带动更多产业进步的一个方向,也是量子产业发展,特别是量子保密通信产业发展的一个必然趋势。

  以下我们介绍两个终端应用,一个是量子保密通信的北斗车载导航。我们知道智能驾驶自动驾驶和无人驾驶,那么它的要求就是说汽车驾驶的安全,它要求到一个更高的安全级别,如果要没有信息的绝对的安全,那么我们这些自动驾驶、无人驾驶智、能驾驶都有致命的危险。比如说如果被黑客控制,比如像发生俄乌战争这种情况,每个驾驶成员的生命就交到别人手里。所以量子保密通信在导航系统应用是一个迫切的需求,是一种刚需。那么如果说我们可以上天实现,就是说搭载量子保密工作模块,会确保数据的存储、传输、控制指令接收的安全性,并且集成了北斗高精度定位AI算法,可实现多路视频录制、疲劳驾驶状态检验等功能,为安全出行提供保障。

  大家看到中间这个图,我们是实现量子保密通信北斗车载导航的终端,最近终端已经实现了在车上的使用验证,整个技术是成熟的、可以应用的。

  另一个应用场景是量子通信的防疫终端。我们知道防疫会产生大量的出行数据、私密信息,包括个人的一些生物特征等。那么我们的量子保密通信的防疫终端是集人脸识别、身份证验证、健康码核验、体温检测、口罩识别、时空信息服务等多种功能一体,采用了量子加密传输,确保了采集数据的安全,所以对我们的大量的个人信息提供了绝对安全的保障。

  这是我给大家介绍的量子科技产业化方面的一些应用,当然最终的各种应用场景还有很多工作,将来为我们的出行以及各方面的安全,提供通过量子信息的加密和网络,实现更可靠的、安全的保障。