海水量子通信：让黑客望洋兴叹

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海水量子通信：让黑客望洋兴叹

——海陆空一体的量子通信时代或将到来

光子极化编码的量子态在海水中传输示意图。

海水中的量子纠缠分发实验装置图。

本报记者 刘 霞

近日，量子通信领域捷报频传，上海交通大学金贤敏团队成功实现首个海水量子通信实验，在国际上首次验证了水下量子通信的可行性，为量子通信技术上天、入地、下海的未来图景添上了浓墨重彩的一笔，填补了海洋作为未来海陆空一体化量子网络最后一块拼图的空缺。

一石激起千层浪。消息引发了国内外媒体的热议。海水量子通信技术的实现究竟有何难处？能在哪些领域大显身手呢？

填补最后一块拼图

目前，基于光纤和卫星的量子通信已被证明可行，覆盖地球面积70%的海洋是否也能用作量子通信信道呢？

利用可见光进行水下通信的想法可追溯到上世纪60年代，当时一系列实验证明400纳米—550纳米的蓝绿可见光在海水中的衰减远小于其他可见波段，即可作为水下通信的“透明窗口”。随着美军提出卫星—潜艇通信可行性研究之后，激光对潜艇通信迅速成为美国的战略性研究计划。但海水对电磁波能量的吸收作用很强，且波长越短，衰减越大，即便有这种“透明窗口”，在水下几米深处对卫星和飞行器进行保密通信，也成为海水的“通信禁区”。

金贤敏对科技日报记者说，海水能否作为量子通信信道一直是个未解之谜，英美科学家做过一些理论研究，但迄今未曾进行过实验探索。

此次，他们在实验中选择光子的极化作为信息编码载体，并通过模拟证明，即使经历了海水巨大的信道损耗，极化编码的光子也只会丢失，而不会发生量子比特翻转，也就是说，只要存留下少量单光子，仍可被用于建立安全密钥。

国外媒体称之为里程碑

最新成果于8月以《迈向自由空间海水中的量子通信》为题的长文，发表在国际光学领域著名期刊《光学快报》杂志上，并被选为编辑推荐文章。

嗅觉灵敏的国际科学杂志《新科学家》紧随其后，8月23日也以《首个水下量子纠缠将导致不可破译通信技术》为题进行了报道。加拿大量子卫星项目负责人托马斯·詹内怀恩对《新科学家》杂志表示，虽然以前也讨论过水下量子通信的想法，但一直没有任何人做过这样的实验。

同日，美国知名科技博客“TheNextWeb”以《科学家发展了基于海水传态的不可破译通信技术》为题进行了报道。美国基础问题研究所（FQXI）更是将该工作视为继“墨子号”量子卫星之后，中国在量子通信领域的又一里程碑式成果。

《每日邮报》在8月24日的报道中指出：“最新技术朝着在全球海洋中，使用激光发送无法破解的互联网数据迈出了重要的第一步。”