“万米高空投硬币”！斩获领先科技奖的量子“黑科技”，究竟是怎么回事？
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原创 科普中国新媒体 2026-11-05 15:30 北京 11 月 2 日，2026 年世界互联网大会领先科技奖颁奖典礼在浙江乌镇举行。今年共征集到来自 43 个国家和地区的 430 余项科技成果，最终有 20 项脱颖而出。 在这份获奖名单里，有一项名字拗口、却一路托举着中国量子通信走向太空的成果—— “面向空间量子信息的光传输技术及应用” 。它由中国科学院上海技术物理研究所、中国科学技术大学、上海国科航星量子科技有限公司联合申报。 这个名字乍一听很“硬核”，其实说白了，它回答的是一个问题： 怎么让一颗高速飞行的卫星，把一个个光子稳稳送到上千公里外的地面，而且光子身上携带的信息一点都不能丢？ 这项获奖技术，到底是个啥？ 在量子通信里，信息被“写”在单个光子的量子状态上，而这种状态很“娇气”： 既不能复制，又一碰就变。 把它从太空送到地面，相当于让卫星和地面站隔着上千公里，对准、接住一个光子，还不能让它“变样”。 “面向空间量子信息的光传输技术及应用” 获奖团队的核心贡献，可以拆成三件事： · 对得准： 通过可变开窗探测与复合跟踪，星地链路的捕获时间做到 1.1 秒，跟踪精度达到 0.5 微弧度。换算一下，相当于在 1000 公里外，瞄准偏差不超过半米。 · 传得真 ： 通过偏振调控与天地基矢对准，让量子信号高保真传输，到了地面状态不走样。 · 装得下： 一体化载荷把量子通信、经典激光通信和光电跟瞄整合在一起，能适配强弱相差超过百亿倍的光信号。 这项技术目前已应用于“墨子号”、天宫二号和“济南一号”，支撑了相距 1200 千米的地面站之间的量子纠缠分发，以及星地量子密钥分发和量子隐形传态。 在业务化验证中，累计建链超过千次，成功率接近 100%。 如果把天地一体化量子通信网络比作一条路，卫星就是天上的那一段，而这项技术，就是让这段路走得通、走得稳的“路基”。获奖团队表示，下一步将朝更高轨道、更小型化和更低成本的方向发展。 看懂它的分量，先从手机说起 设想这样一个场景：你刚刚输入解锁密码打开了手机，然后打开支付软件，用人脸识别或者指纹识别付了款。这样的场景每天都会出现在我们的生活中。 但问题是，这个过程真的安全吗？ 不论是输入密码，还是人脸或指纹识别，最终都要转化成 一 串代表 0 和 1 的电信号传输出去。 这串信号在传输时，对于窃听者来说是一串 可以被截取、被存储的物理信号 。 终有一天，现行的经典加密手段在算力飞跃面前将变得一览无余。 能够破解这一困局的“终极利刃”，就是量子密钥分发 （QKD） 。 目前，我国科学家正致力于构建基于这一技术的 天地一体化量子通信网络 ，试图从物理定律层面为信息安全筑起一道不可逾越的“铜墙铁壁”。 在这一足以改变未来的前沿赛道上，中国领先欧盟 3 至 5 年，领先美国 5 至 8 年，跑在了世界的最前面。 你的密码为什么不够安全 网银通信、网络登录和大量的互联网加密协议，背后常依赖一套逻辑：把密钥协商、身份认证等过程 建立在难以求解的数学问题之上 。 最广为人知的例子是 RSA 加密 。 破解它，理论上需要把一个极大的整数分解成质因数，这个计算量对于经典计算机而言大得 像 天文数字。于是，我们将 “ 无法被算出来 ” 等同于 “ 安全 ” 。 图库版权图片，转载使用可能引发版权纠纷 这套逻辑管 一 用 就是 几十年 ， 但它有两个软肋 ： 第一， 纵观历史， 再厉害的 数学 题也总有 被解开的那天 。二战时，盟军破解了德国人自以为无懈可击的 “恩尼格码” （Enigma） 密码机，改变了战争走向。 今天我们认为牢不可破的算法，未必能在几十年后的数学面前依然屹立。 第二， 是 量子计算机的崛起 。足够大规模、容错的量子计算机将严重威胁 RSA 和 ECC 等现有 “ 公钥密码体系 ” ，就像突然给某些数学题换了一套解法体系。 还有一种令人不安的攻击策略，叫做 “ 先存储、后破译 ” 。 窃听者 可以 现在截取并保存你的密文，等 未来 量子算力成熟了，再慢慢解开。也就是说，今天发出去的加密消息，在未来可能并不安全。 中国科学技术大学副研究员 袁岚峰 给出了 一个形象的 比喻： 从古至今，人们提出了许多密码体系 ， 但 许多传统密码体系的一个难点，是如何安全地分发密钥 ， 这是因为传统的密码总是需要信使去送密码本 。《红灯记》《潜伏》等谍战片里的情报员就是干这个的， 密码本的专业称呼叫做 “ 密钥 ” 。信使如果被抓，或者叛变，损失就非常巨大。 后来，密码学家发明了一种聪明的办法，不需要人去送密钥，而是用数学难题去加密。 窃密变成了一种数学挑战赛，如果能解出这道数学难题，就可以窃密。 但 由于 密码学家相信这道题非常难，在正常的时间里 根本 解不出来，所以可以 做到 保密。 电影《红灯记》海报