据外媒报道,继2022年中俄两国完成首次跨国“完整周期”量子通信测试之后,两国科学家又在近期成功借助中国的“墨子号”量子科学实验卫星,完成了从俄罗斯莫斯科附近的兹韦尼哥罗德地面站到中国新疆乌鲁木齐附近的南山地面站,地理跨度超过3800公里的量子信息传输。
【“墨子号”量子科学实验卫星想象图】
据悉,传输的信息内容为2张经过了量子密钥加密的图片情报,而此次试验的成功也进一步论证了在中俄两国之间建立量子通信网络的技术可行性。这不仅可以极大地提高中俄两国在量子通信技术领域中的合作深度,从军事层面上来看,这一技术的普及也有助于一线作战部队的综合作战能力。
因为量子通信技术最大地特点就是其传输的信息在理论上无法被外界所窃取,信息传输过程绝对安全。与之相对的,无论是基于卫星的无线电通信,还是基于海底光缆的光纤通信,其在进行数千公里的长距离通信中,外界都有手段对传输信号本身进行截获、窃取,从而获得其中的信息。
就比如说在2013年“棱镜门”事件爆发后,就有多家外媒披露美国曾对包括中国在内的各国海底光缆进行窃听的丑闻,令外界为之震惊。而震惊的理由也很简单,那就是光纤通信主要依赖光信号作为信息载体,通过光纤这一密闭介质来进行远距离传输。
【光纤窃听技术原理示意图】
由于光信号完全封闭在光缆内,所以外界想要截获光纤传输的信息,就必须要先通过物理手段破坏光纤,然后窃取其中的光信号。但这么做的问题也很明显,那就是这种窃听手段会阻碍信号传输,影响信息完整性,接收端很容易通过相应的技术手段发现自己被窃听,并及时更换线路或作出反制。
这一问题一度困扰包括CIA、NSA(美国国家安全局)在内的多个美国情报机构,NSA甚至一度表示如果不解决光缆窃听问题,美国将失去70%的情报来源。也因此,NSA随即开始重点研究相关技术,并最终在21世纪初完成研制并投入全面使用。
【美军用于窃听海底光缆的核潜艇】
自那以后,依托海底光缆进行的跨国通信不再安全保密,许多机密信息不得不转而使用一些更为保守可靠的方式进行传递。这在很大程度上影响了这些机密信息的传输效率,而比起效率,这些窃听技术的普及更是让被窃取方难以溯源这些情报泄露口,从而进行补救与反制。
好在,量子通信技术的出现将解决这一问题。得益于量子的不可测量性、不可克隆性等特性,使用量子密钥加密过的信息只有发送方与接收方能够解密查阅,即便信号本身被截获,外界也几乎不可能逆向解读出信息的内容。
而当这一通信技术得到普及,那么在今天这个跨过信息量急剧增长的时代,NSA失去的可能就不是70%的情报来源,而是90%甚至更高。
当然,现阶段的量子通信技术也不是没有缺陷。那就是由于量子加密过于复杂了,导致负责传输的单光子信号对于损耗十分敏感。一旦超过阈值,信号就会由于缺失部分密钥信息而无法被解读。以至于在很长一段时间里量子通信的有效距离都被限制在了1000公里以内,实用价值相当有限。
【北京量子信息科学研究院量子密钥分发实验室】
这也是为什么外界十分关注此次中俄两国量子通信试验的主要原因,毕竟3800公里的通信距离已经接近传统量子通信距离的4倍了,这很可能意味着中国已经解决了单光子作为信息传递物理载体存在的局限性问题,让这一技术距离实用化更近了一步。
值得一提的是,由于采用了单光子作为信息载体,量子通信还具有极强地隐蔽性优势,整个通信活动几乎无法被外界所探测到。
而一旦这一通信技术被应用在军事领域,那么作战部队就将有能力在实施“电磁静默”的状态下,依旧与后方指挥部保持联系而不被敌军发现,从而大幅提高部队获取后方情报时的效率与综合作战能力。
【墨子号与阿里量子隐形传态实验平台建立链路】
就比如说海战,要知道现代海战中舰船想要获得后方情报往往只能靠卫星通信。而即便是在定向通信技术高度发达的当下,通信作业产生的电磁波也很容易被敌军的电子侦察设备监测到,从而暴露舰船位置。
如果暴露的只是航母打击群外围的警戒哨舰,那么这倒不是什么大问题。可如果暴露的航母自身,那么对于只能在海面上以50公里/小时“挪动”的航母来说,遭到敌军重点打击的风险就将急剧增长。
可以说,量子通信技术就是一种有能力改变未来战争形式的技术。谁能率先掌握这一技术,谁就能在未来战争中掌握主导权。好在,从中国在2016年就发射了“墨子号”卫星的迹象来看,我们在这一领域的布局很早就开始了。今天与俄罗斯进行联合试验只是一个开始,相信在未来还会有更多信息等待披露。
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