量子通信到底在“通信”什么？
很多人第一次听到“量子通信”会下意识以为它在传输粒子，其实**它传递的是“量子态信息”**。利用光子的偏振、相位或自旋等量子属性，把经典比特升级成“量子比特（qubit）”。
**关键点**：量子通信并不把物体瞬间移动，而是把信息编码到量子态上，再通过光纤或自由空间发送。
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量子通信技术原理拆解
1. 量子纠缠：超距作用的秘密
爱因斯坦口中的“鬼魅般的超距作用”正是量子纠缠。当一对光子处于纠缠态时，**测量其中一颗光子的偏振，另一颗无论相隔多远都会瞬间呈现对应偏振**。
**应用**：纠缠光子对是量子密钥分发（QKD）的核心资源。
2. 量子不可克隆定理：天然防窃听
经典信号可以被无限复制，而量子态一旦被测量就会坍缩，**任何窃听行为都会留下可检测的误码率**。这就是量子通信“物理层安全”的底气。
3. 量子密钥分发（QKD）工作流程
- 发送端（Alice）用随机基矢调制单光子偏振
- 接收端（Bob）随机选择测量基矢
- 双方通过经典信道比对基矢，保留一致部分生成密钥
- 若有窃听，误码率超过阈值则立即丢弃密钥
量子通信安全吗？
物理层安全≠系统层安全
虽然量子信道理论上不可窃听，但**设备漏洞、光源侧信道、探测器攻击**仍可能让黑客钻空子。例如：
- 光子数分离攻击（PNS）：利用弱激光脉冲偶尔出现多光子，复制一份未被检测
- 探测器致盲攻击：用强光使探测器进入线性模式，绕过量子随机性
如何堵住安全漏洞？
- 设备无关QKD（DI-QKD）：不依赖设备内部可信假设，通过贝尔不等式检验安全性
- 测量设备无关QKD（MDI-QKD）：把易受攻击的探测器放在第三方，消除探测器侧信道
- 量子中继与星地链路：通过卫星中转纠缠光子，避开地面光纤损耗与窃听节点
全球量子通信网络进展
中国“京沪干线”
全长2000公里的光纤QKD骨干网，**32个可信中继节点**，已实现金融、政务数据加密传输。
欧洲QCI计划
2027年前建成覆盖全欧的量子通信基础设施，**重点部署MDI-QKD与量子卫星**，降低对可信中继的依赖。
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美国NQI法案
投入12.75亿美元推动量子互联网，**优先研发量子存储中继器**，解决城际纠缠分发难题。
量子通信距离瓶颈如何突破？
光纤损耗让单光子传输距离被限制在百公里级。当前有三条技术路线：
- 量子中继：用量子存储器缓存纠缠，分段纠缠交换延长距离，**实验室已实现500公里级纠缠分发**
- 卫星链路：大气层外光子损耗低，**中国“墨子号”实现1200公里星地QKD**
- 频率转换：把光子波长转换到电信低损耗窗口，**将传输损耗降低至0.2 dB/km以下**
企业如何布局量子通信？
产业链拆解
| 环节 | 代表企业 | 技术壁垒 |
|---|---|---|
| 单光子源 | 东芝、国盾量子 | 高纯度、高重复频率 |
| 超导探测器 | Scontel、本源量子 | 暗计数<1Hz，探测效率>90% |
| 系统集成 | ID Quantique、问天量子 | 协议栈、密钥管理 |
商业化落地场景
- 金融：银行间实时交易数据加密，**中国工商银行已实现QKD同城备份链路**
- 电网：调度指令量子加密，**国家电网在雄安新区部署量子保密电话**
- 政务：机要文件传输，**合肥市政府量子政务网运行超过5年零安全事故**
未来五年量子通信的“杀手级应用”会是什么？
业内普遍押注“量子安全即服务（QSaaS）”：通过云平台向中小企业按需提供量子密钥，**无需自建昂贵硬件即可实现银行级加密**。预计2028年全球市场规模将突破50亿美元。
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