????大數據時(shí)代如何破解光纖線(xiàn)路資源有限與信息量無(wú)限增長(cháng)的矛盾？一項最新研究成果提供了可能的解決方案：我國科學(xué)家首次在信道容量上實(shí)現了對經(jīng)典通信的超越，在20公里的光纖線(xiàn)路中實(shí)現了量子指紋識別。

????該成果由中國科技大學(xué)潘建偉及其同事張強、李力等與中科院上海微系統所、美國麻省理工學(xué)院的科研人員合作完成，相關(guān)論文發(fā)表在近日出版的國際物理學(xué)權威學(xué)術(shù)期刊《物理評論快報》上。

????隨著(zhù)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，特別是大數據時(shí)代的到來(lái)，光通信網(wǎng)絡(luò )的業(yè)務(wù)量正在以指數級的速度增長(cháng)。在光纖線(xiàn)路資源有限的情況下，如何傳遞最少的信息、提高光纖信道容量，是目前光通信學(xué)術(shù)界和工業(yè)界面臨的核心問(wèn)題。一方面，隨著(zhù)半導體晶體管的尺寸接近納米級，電子的運動(dòng)不再遵守經(jīng)典物理學(xué)規律，半導體晶體管將不再可靠。與此同時(shí)，芯片后門(mén)、光纜竊聽(tīng)等事件，使得信息面臨著(zhù)越來(lái)越嚴重的安全風(fēng)險。

????不少科學(xué)家認為，量子通信有望破解上述難題。量子通信是指利用光子的量子狀態(tài)加載并傳輸信息。從原理上來(lái)說(shuō)，量子通信是無(wú)條件安全的通信方式。由于作為信息載體的單光子不可分割、量子狀態(tài)不可克隆，可以實(shí)現抵御任何竊聽(tīng)的密鑰分發(fā)，進(jìn)而能保證用其加密的內容不可破譯。

????據介紹，量子通信復雜度研究利用量子力學(xué)的疊加原理，可以用量子信道提供更高的信道容量，其中一個(gè)重要的應用就是量子指紋識別。指紋識別主要應用于遙遠雙方的信息比對，假設需要比對的信息量為100個(gè)單位，經(jīng)典的指紋識別方法需要傳送的最小信息量為10個(gè)單位，而通過(guò)量子指紋識別方法，利用量子力學(xué)的疊加原理，在理論上僅需傳送2個(gè)單位的信息量就可以。

????量子指紋識別理論早在2001年就被研究人員提出，但受限于各種技術(shù)條件，國際上以往的實(shí)驗都未能突破經(jīng)典方法的極限。這次研究最終實(shí)現了傳輸信息量相比經(jīng)典極限降低84%的量子指紋識別。該實(shí)驗不但是世界上首次突破經(jīng)典極限的量子指紋識別，也是首次在實(shí)驗中觀(guān)測到量子信道容量相比經(jīng)典信道的優(yōu)越性。

????該研究成果得到國際學(xué)術(shù)界高度認可?！段锢碓u論快報》審稿人稱(chēng)贊這一實(shí)驗“提供了量子秘鑰分發(fā)之外的量子信息的重要應用”；國際同行也認為，“這項研究將開(kāi)啟其他很多（量子通信）方面的應用”。

????據悉，京滬干線(xiàn)大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)將于2016年下半年建成。這條量子干線(xiàn)連接北京與上海，貫穿山東濟南、安徽合肥等地，是千公里級高可信、可擴展的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò )，屬世界首例。該網(wǎng)絡(luò )建成后將廣泛用于金融、政務(wù)等領(lǐng)域信息的安全傳輸。

????展望量子通信的前景，業(yè)內專(zhuān)家認為，未來(lái)能夠形成天地一體的全球化量子通信基礎設施，構建基于量子通信安全保障的未來(lái)互聯(lián)網(wǎng)，即“量子互聯(lián)網(wǎng)”。