2016年12月10日，在西藏阿里观测站，“墨子号”量子科学实验卫星过境，科研人员在做实验（合成照片）。 新华社记者金立旺摄

题记

近百年前，爱因斯坦对量子纠缠提出疑问，激励着科学家不断研究验证。科学探索的过程，也催生了“量子革命”，孕育出激光、半导体、核能等革命性技术，改变人类文明进程。

●第一次量子革命，人们只问量子理论能让我们做什么，不去问为什么，是被动的观测与应用

●第二次量子革命则是主动利用量子特性，开发出量子通信、量子计算和量子精密测量等创新应用

科学前沿

约一个世纪前，“上帝到底掷不掷骰子”的爱因斯坦-玻尔论战，为人类开启了量子世界之门。

量子是什么？我们能利用量子理论做什么？“高深莫测”的量子科技令人好奇。日前，2020国际量子大会召开，吸引了全球103个国家和地区数千名学者参会。一时间，量子相关概念与研究应用又一次成为社会各界热议话题。

量子科技引领着新一轮科技革命与产业变革方向。四川目前有多少团队正在从事相关研究？他们的成果如何？四川日报全媒体记者日前来到相关单位探访。

2017年6月15日，在乌鲁木齐南山观测站，“墨子号”量子科学实验卫星过境，科研人员在做实验（合成照片）。 新华社记者金立旺摄

为通信加上“安全锁”

一台量子随机数发生器的速率越高，就意味着在单位时间内能产生更多的密匙，从而让“窃听者”难以破解密钥，确保通信安全。

在量子科技各项基础前沿研究中，构筑未来国家信息安全堡垒的量子通信是一大热门，而其中的关键——量子随机数发生器技术与量子密钥分发技术更是重中之重，难中之难。川内已有团队参与其中，并取得骄人成绩。

作为川内较早涉足量子通信的企业，中国电子科技网络信息安全有限公司（以下简称“中国网安”）早在2017年便研制出当时世界速率领先的量子随机数发生器。其后，该公司研发的量子熵源芯片，与华为鲲鹏920处理器、特斯拉自动驾驶芯片一道，入选2019年世界互联网大会“世界互联网领先科技成果”。

今年36岁的徐兵杰是中国网安量子保密通信团队的带头人。2012年，他从北大博士毕业后来到成都，组建团队，立志开发全世界最领先的量子通信技术。

“量子密钥产生的质量如何、效率高低，都取决于发生器性能的好坏。一台量子随机数发生器的速率越高，就意味着在单位时间内能产生更多的密匙，从而让‘窃听者’难以破解密钥，确保通信安全。”采访中，徐兵杰为记者展示了团队研发的小型化量子随机数发生器——外形如手机大小，量子随机数实时产生速率超过2.3G比特每秒。

中国网安如今在连续变量量子密钥分发和量子随机数产生技术方向上的研究已处于国际先进水平，其研发出的系列量子保密通信样机，已构建起覆盖量子态制备、传输控制、探测及数据处理等关键环节的完备知识产权保护体系。

实际上，当下在四川，在量子科技基础研究领域啃“硬骨头”的科研团队还有很多，其中尤其值得一提的还有四川大学物理学院的一支科研团队。该团队聚焦量子调控与量子信息领域最基本、最核心的前沿，致力于找寻新的方法破解当前在量子科技领域的一些世界性难题。

中国科学家在南京开展无人机夜试（2019年1月14日摄）。 新华社发（南京大学供图）

身份认证多一重保障

如果我们把激励光源换成量子态，由于量子具有叠加性、未知量子态还有不可克隆性，进行身份认证就将多一重保障。

前不久，在电子科技大学，我国著名量子信息专家、中国科学院院士、中国科技大学教授郭光灿进行了一场主题为“第二次量子革命时代的量子互联网技术”的分享交流活动。作为电子科大基础与前沿研究院名誉院长，郭光灿指导该大学相关团队布局量子科研已有4年。在电子科大信息与量子实验室，许多青年学者一方面紧追量子互联网等前沿研究，一方面又积极利用量子科技成熟研究成果赋能现实场景。

教授周强是其中一员。为了破解当下航空器电子通信系统在逐步“光纤化”后的安全监测难题，周强的团队与专攻航电总线综合解决方案的成都成电光信科技股份有限公司展开合作，利用光量子探测的灵敏性，把光量子技术中的关键技术模块与传统光纤链路监控系统相结合，研制出国内首个新型监测机载光纤链路健康的设备。目前，该设备正在相关企业做量产前的准备。

“这套设备的特点，一是非侵入，二是找得准，能在不拆卸机身的情况下，帮助定位飞机内部‘病灶’，为在飞机通信系统的可能故障点展开‘微创手术’创造条件。”周强介绍，“传统技术的检修创面最小有50厘米，现在缩小到原来的1/10，只需 5厘米。”

除了通信，量子科技还有一大重要应用场域——身份认证。现有的诸如密码、指纹乃至虹膜等身份识别与认证方法依然存在安全隐患，基于量子认证技术，研发一种全新、更安全的身份识别与认证方法势在必行。

这正是中国工程物理研究院微系统与太赫兹研究中心副研究员姚尧当下努力的方向。

姚尧介绍，利用量子的叠加性，以及未知量子态的不可克隆性，进行身份验证，就会多一重保障。

“物质内部构造具有唯一性。就像验钞，当用激光穿透钞票时，投影出的散斑也具有唯一性。哪怕是一张纸，打湿后再晒干，同一个位置，同样的光源，得到的散斑也不尽相同。”姚尧介绍，“如果我们把激励光源换成量子态，由于量子具有叠加性、未知量子态还有不可克隆性，进行身份认证就将多一重保障。”

“量子认证的认证过程不需要事先存储或者共享密钥，也不基于未经证明的数学假设，相对于传统的身份认证方式有着巨大的优势。”姚尧说，借助量子科技，不仅能制造出真正“完全无法复制”的银行卡、身份证等，还能用于重要装置的使用控制和授权管理。

目前，中物院微太中心相关团队已突破量子激励调制、响应散斑探测等涉及量子认证应用的关键技术，搭建起国内首套量子认证原理性实验验证系统，已初步实现通过量子认证对重要装置的授权使用功能演示。

□四川日报全媒体记者 徐莉莎

原标题：与微观世界的小精灵“握手”