从古时贤君名臣间的合纵连横、勾心斗角，到近现代大国间的纵横捭阖、斗智斗勇，距离人类历史上最早出现关于密码的记载，已有数千年之久。而在信息传递过程中，加密和解密一直是人们广泛关注的一个问题。如果存在一种通信方式，能够做到快速安全且无损耗地传递信息，那么历史上无数由信息传递失误导致的事件或许大都可以避免。

“量子通信，就是一把打开信息安全传输新门的钥匙。”作为未来通信技术的重要代表，量子通信在安全性、传输速度及空间通信等诸多方面都拥有传统通信方式难以比拟的优势，具有巨大的发展潜力和独特魅力。

那么量子通信到底是什么?今天我们就来一起了解一下~

1、量子与量子纠缠

首先，什么是“量子”和“量子纠缠”呢？

量子

在众多科幻文学作品里，都可以看到“量子”这个看似神秘的词汇。这一概念最早由德国物理学家普朗克在1900年提出。

量子（quantum）是现代物理的重要概念。即一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为“量子”。量子是构成物质的最基本单元，也是能量和动量等物理量的最小单位，如电量子、光量子等，其它的不开再分的基本粒子都是量子，所有的例子统称为“量子”。虽然看不见也摸不着，但它却无时无刻不在我们身边，比如光就是由大量的光量子组成。

量子有一种神奇的特质：叠加状态。你可以把量子想象成微观宇宙里一枚不停旋转的骰子，每个面都有可能朝上。但只有在被观测或者测量时，它才会停下来，随机呈现出一个朝上的面。但测量就意味着干涉，量子原先的状态因为被测量而遭到破坏，继而发生了改变。可以说，量子一旦被干涉，就不再是原来的那个量子了。基于上述这个原理，人们就开始尝试运用具有量子态的物质作为量子通信的密码。

量子纠缠

“量子纠缠”效应是一种发生在量子系统中的神奇现象。两个同源纠缠后的量子，即使相隔数光年的距离，彼此之间也可以相互影响，这种相互影响的速度超越了光速，忽视了时间和空间的限制，被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距离作用”。

2、什么是量子通信

量子通信是指利用量子特性如叠加态和纠缠效应，进行信息传递的新型通信方式。它可以让两个通信方之间共享加密的数据，而这些加密数据是通过粒子（通常是光子）来传输的，这些粒子被称“量子比特”或“Qubit”。

量子通信技术最激动人心的地方，在于它独特的加密方式可以使密钥具有不可复制性和绝对安全性。

基于量子的不确定性，测量坍缩和不可克隆三大原理，量子通信提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全保证，主要分为量子密钥分发和量子隐形传态两种。

量子密钥分发（QKD）也称量子密码，是解决使用一种绝对安全的方法传递或分发对称加密的秘钥。它利用量子的不可复制性生成量子密码给信息加密，简单来说，就是通过给两个通信方之间建立一个安全的量子密钥共享（即对称式加密体制），再通过一次一密的对称加密体制，来实现安全的保密通信。密钥的呈现形式为二进制比特，双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密的操作，可以为各类数据通信建立牢不可破的加密，且量子密钥是随机的，即使窃取者截获，无论测量、复制窃取信息，都会不可避免地改变量子态并产生无法还原的痕迹而破坏信息，通信双方也会立刻知晓。也是因为这个特性，量子通信就实现了无条件绝对安全的保密通信。

而量子隐形传态方式的载体是单个粒子，如单个光子或单个电子，利用其内在的微观的行为特征，如粒子的自旋方向，利用量子纠缠效应让量子通信传输的不再是传统信息，而是量子态携带的量子信息。举例来说，两个处于纠缠态的粒子A和B，无论相隔多远，只要把其中一个粒子（A）和携带想要传输的量子比特的粒子（C）一起测量，C的量子比特马上消失，但是相隔遥远的粒子（B）却立刻携带上了C之前携带的量子比特。这就是在量子纠缠的帮助下，待传输的量子态不需要任何载体的携带，在一个地方神秘地消失，又在另一个地方神秘地出现。

3、我国量子通信领域的发展

我国从上世纪80年代开始开展量子光学领域的研究，时至今日，中国在量子通信领域已处于国际领先地位。特别是在探测、通信和计算机等领域，我们的量子技术已领跑全球。

说到我国量子通信领域的发展，就不得不提被称为“中国量子之父”的潘建伟院士。2006年，中国科学技术大学潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学—维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案，同时实现了超过100公里的诱骗态量子密钥分发实验，由此打开了量子通信走向应用的大门。

2008年底，潘建伟的科研团队成功研制了基于诱骗态的光纤量子通信原型系统并在合肥成功组建了世界上首个3节点链状光量子电话网，成为国际上报道的绝对安全的实用化量子通信网络实验研究的两个团队之一。在此基础上，团队在2009年9月建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信。这一成果在同类产品中位居国际先进水平，标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化要求。

还值得一提的是我国在2016年8月成功发射升空的“墨子号”量子科学实验卫星，这标志着我国空间科学研究迈出重要一步。“墨子号”主要拥有5个有效载荷，包括量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源等等。2017年6月，“墨子号”在一次实验中成功实现两个量子纠缠光子被分发到相距超过1200公里的距离，并能继续保持量子纠缠的状态。其背后正是潘建伟团队多年的努力钻研和辛勤工作。

不仅如此，2017年我国还建成全球首条长达2000多千米的商用量子保密通信线路——“京沪干线”。这是中国首条量子保密通信干线，历时三年多建成。若以铁路、公路等交通基础设施类比，国内量子保密通信网络已经历了从“地铁网络”到“高铁网络”的发展，这标志着我国量子通信技术已处在全球领先地位。

今年6月，我国科学家在量子通信领域又有新的突破！北京量子信息科学研究院袁之良团队与南京大学物理学院副教授尹华磊合作，首次在实验中实现了打破安全码率-距离界限的异步测量设备无关量子密钥分发，成功实现508公里光纤量子通信。这一科研成果，可满足语音通信等实时加密需求，从此人们可以拨打城际“量子电话”。

4、中国电信在量子通信领域的发展成就

近年来，中国电信不断加大量子通信领域投入力度，推动相关科研成果转化。

早在2014年，中国电信就与国盾量子共建上海陆家嘴金融量子保密通信应用示范网。2016年，与国盾量子共同研究推进量子保密通信产业化；同年底，中国电信“量子保密通信产业化基地（实验室）”在上海揭牌。

2020年，中国电信启动“量子铸盾行动”，对数据安全传输和通话安全的迫切需求的深刻洞察，布局量子安全产业。在2021年举办的“世界5G大会”上，中国电信展出了等保助手、可信通信、量子密话、量子视频会议等众多安全产品，其中“量子密话”是中国电信推出的业内首款量子安全通话产品，其基于5G通讯技术和量子安全技术打造。在现场，不少嘉宾纷纷体验配备了“量子安全SIM卡”的手机，感受“绝密”通话的魅力！

2023年，中国电信又成立中电信量子信息科技集团有限公司，将量子加密技术与即时通讯技术巧妙融合。

天翼量子密话是中国电信打造的一款量子安全通信产品，其基于量子安全技术制备出具有真随机性的量子密钥，结合“一次一密”的安全机制，为用户提供通话加密、信息加密、文件加密、移动办公、安全管控等服务。据悉，目前天翼量子密话全国在网用户规模已突破 100 万户。

在众多信息通信先进科技领域中，量子通信正以其绝对的安全性和加密技术引领着未来的通信时代，在国家安全、金融等信息安全领域有着巨大的应用价值和前景。它或将彻底改变人们的通信方式，还将重新定义网络安全和加密技术。随着科技的不断突破，我们将在量子通信的光芒下，迎来一个更加安全、便捷和连接的数字时代。

参考资料：

1、北京日报客户端：《中国科学家量子领域新突破！可实现城际实时“量子通话”》；

2、中国信通院：《量子通信技术的应用与发展》，作者：赖俊森、赵文玉；

3、科普江苏：《量子通信：我的“魔法”你不懂》；

4、通信信息报：《中国电信量子安全通信 筑牢信息“铁壁”》。