?——【前言】——?
2026年2月,物理學(xué)界和全球通信巨頭的辦公桌上,一份來自中國科研團(tuán)隊(duì)的報(bào)告,引發(fā)的震動(dòng)不亞于一場(chǎng)甚至比海嘯更深遠(yuǎn)的“構(gòu)造運(yùn)動(dòng)”。
如果你關(guān)注科技新聞,大概率會(huì)被“中國科學(xué)家攻克量子通信核心難題”這樣的標(biāo)題刷屏。
很多人看到“量子”兩個(gè)字,下意識(shí)的反應(yīng)是:高大上,離我太遠(yuǎn),不明覺厲。
甚至還有人會(huì)覺得,這不就是那個(gè)說了好幾年“絕對(duì)安全”但一直沒法大規(guī)模普及的技術(shù)嗎?
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別急著劃走。這一次,情況真的不一樣。
如果要用一句話來形容2026年2月這項(xiàng)成果的含金量,那就是:我們終于造出了量子互聯(lián)網(wǎng)的“路由器”,并且把最硬核的保密技術(shù),鋪設(shè)到了城際公路的長度。
今天這篇回答,我不堆砌晦澀的公式,也不講那些玄之又玄的哲學(xué)概念。
作為長期關(guān)注前沿科技的觀察者,我想用最通俗的大白話,把這次突破到底意味著什么,以及它為什么能讓全球科技界如此緊張,一次性講透。
那個(gè)困擾物理學(xué)家百年的“幽靈墻”
要理解這次中國團(tuán)隊(duì)(特別是中科大潘建偉院士團(tuán)隊(duì))到底干了件多么驚天動(dòng)地的事,我們得先聊聊量子通信的一個(gè)“死穴”。
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大家都知道,量子通信理論上是絕對(duì)安全的。為什么?因?yàn)榱孔拥奶匦詻Q定了它“不可克隆”。你傳給我一個(gè)光子,中間如果有人想竊聽,他必須攔截這個(gè)光子。但量子非常嬌氣,一旦被攔截、被觀測(cè),它的狀態(tài)就塌縮了,咱們這邊立馬就能發(fā)現(xiàn)有人動(dòng)了手腳。
這聽起來很完美,對(duì)吧?
但這個(gè)“不可克隆”的優(yōu)點(diǎn),在長距離傳輸中,瞬間變成了致命的缺點(diǎn)。
我們現(xiàn)在的光纖互聯(lián)網(wǎng),信號(hào)跑著跑著也會(huì)衰減。怎么辦呢?每隔幾十公里,我們就在光纜上裝一個(gè)“中繼器”(放大器)。它的工作原理簡(jiǎn)單粗暴:把衰減的信號(hào)復(fù)制一份,放大,然后接著往下傳。就像傳話游戲,中間人聽清楚了,喊大聲點(diǎn)傳給下一個(gè)人。
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問題來了:量子信號(hào)不能復(fù)制啊!
你一旦復(fù)制,量子態(tài)就破壞了,安全性也就沒了。所以,傳統(tǒng)的信號(hào)放大器對(duì)量子通信完全無效。
這就導(dǎo)致了一個(gè)極其尷尬的局面:多年來,地面的光纖量子通信,就像被一堵無形的墻擋住了。信號(hào)在光纖里跑個(gè)百十公里,就衰減得連渣都不剩了。
以前的解決方案是什么?
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一種是“可信中繼”。就是每隔一段距離建一個(gè)基站,把量子信號(hào)解密成普通信號(hào),然后再加密傳給下一站。但這有個(gè)巨大的隱患:這個(gè)基站必須是“絕對(duì)可靠”的。一旦基站被攻破,或者基站里出了內(nèi)鬼,秘密就泄露了。這就像為了運(yùn)送黃金,中間設(shè)了無數(shù)個(gè)驛站,你得保證每個(gè)驛站的站長都是圣人。
另一種是“天基中繼”,也就是我們的“墨子號(hào)”衛(wèi)星。它是從天上往下傳,空氣稀薄,損耗小。但衛(wèi)星有覆蓋盲區(qū),也不能全天候工作,沒法像光纖那樣隨時(shí)隨地連通。
所以,全球物理學(xué)家都在死磕一個(gè)東西——“量子中繼”。
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這玩意兒就是量子網(wǎng)絡(luò)的“圣杯”。它需要在不破壞量子態(tài)、不進(jìn)行復(fù)制的前提下,把微弱的量子信號(hào)“接力”傳下去。
2026年2月,中國團(tuán)隊(duì)宣布構(gòu)建出全球首個(gè)“可擴(kuò)展量子中繼單元”。
注意這幾個(gè)字:“可擴(kuò)展”。
這意味著,這不再是實(shí)驗(yàn)室里那種哪怕呼吸重一點(diǎn)就會(huì)失敗的嬌貴實(shí)驗(yàn)裝置,而是一個(gè)可以像樂高積木一樣,根據(jù)需求不斷增加節(jié)點(diǎn)、無限延伸的標(biāo)準(zhǔn)模塊。
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有了這個(gè)東西,那些原本跑一百公里就會(huì)“死”在光纖里的量子信號(hào),現(xiàn)在可以通過一個(gè)個(gè)中繼單元,完成跨越千山萬戶的“量子接力”。
這就像是,我們終于發(fā)明了適配量子世界的“信號(hào)塔”。從此,地面量子通信網(wǎng)絡(luò),不再是局域網(wǎng),而有了編織成一張覆蓋全球的“量子互聯(lián)網(wǎng)”的物理基礎(chǔ)。
為什么叫“穿越信號(hào)死亡谷”?
如果你去翻看這次發(fā)表在《自然》和《科學(xué)》上的論文細(xì)節(jié),會(huì)發(fā)現(xiàn)除了“中繼”,還有一個(gè)更炸裂的技術(shù)突破:器件無關(guān)量子密鑰分發(fā)(DI-QKD)突破百公里。
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這又是什么天書?
咱們換個(gè)角度想。假如你買了一套量子加密設(shè)備,賣家告訴你“這玩意兒絕對(duì)安全”。但你心里犯嘀咕:萬一這設(shè)備本身就有后門呢?萬一制造芯片的廠商留了一手呢?萬一設(shè)備里的光子探測(cè)器老化了,產(chǎn)生誤判呢?
在傳統(tǒng)的安全體系里,你必須信任設(shè)備。
但“器件無關(guān)(Device-Independent)”是量子安全里的最高境界。它的意思是:我不管你這設(shè)備是誰造的,也不管設(shè)備里有沒有后門,只要物理學(xué)規(guī)律(比如貝爾不等式)驗(yàn)證通過,我就能100%確定密鑰是安全的。
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這是一種基于物理法則的霸道,完全無視了設(shè)備制造商的所謂“信譽(yù)”。
以前,這種“最高境界”的技術(shù)只能在實(shí)驗(yàn)室里跑個(gè)幾米、幾十米。為什么?因?yàn)閷?duì)信號(hào)質(zhì)量要求太高了,稍微有點(diǎn)損耗,驗(yàn)證就過不去。
而這一次,依托于那個(gè)強(qiáng)大的“量子中繼”技術(shù),中國團(tuán)隊(duì)硬生生把這個(gè)“理論最安全”的距離,拉到了百公里級(jí)。
這是什么概念?
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這意味著兩個(gè)相鄰城市之間,或者一個(gè)超大城市群內(nèi)部(比如長三角、珠三角),可以實(shí)現(xiàn)完全不依賴設(shè)備信任的絕對(duì)保密通信。即便你的交換機(jī)是“不可信”的,甚至是敵人造的,只要協(xié)議跑通了,信息就是安全的。
這直接把量子通信的實(shí)用性,從“理論可行”拉到了“軍事/金融級(jí)可用”。
別只盯著“保密”,真正的殺招是“算力革命”
很多人對(duì)量子網(wǎng)絡(luò)的理解,還停留在“打不被竊聽的電話”上。
說實(shí)話,如果只是為了防竊聽,現(xiàn)有的技術(shù)手段加上管理制度其實(shí)夠用了。中國花這么大力氣,數(shù)十年如一日地砸量子網(wǎng)絡(luò),潘建偉院士團(tuán)隊(duì)從“墨子號(hào)”到“京滬干線”再到今天的“可擴(kuò)展中繼”,圖的絕不僅僅是保密。
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圖的是下一代算力的霸權(quán)。
回到潘建偉院士在采訪中提到的那個(gè)“10到15年”的愿景,量子互聯(lián)網(wǎng)。
如果你有一臺(tái)量子計(jì)算機(jī),它很強(qiáng),但還不夠強(qiáng)。如果你有十臺(tái)分布在全國各地的量子計(jì)算機(jī),你想讓它們協(xié)同工作,處理一個(gè)超級(jí)復(fù)雜的任務(wù)(比如模擬一種新藥的分子結(jié)構(gòu),或者破解一個(gè)超高難度的密碼)。
現(xiàn)在的光纖網(wǎng)絡(luò)是傳不了量子態(tài)的,這十臺(tái)機(jī)器就是十個(gè)孤島。
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但有了“可擴(kuò)展量子中繼”,我們就可以把這十臺(tái)、一百臺(tái)量子計(jì)算機(jī)連接起來,形成一個(gè)巨大的分布式量子計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。
這時(shí)候,算力是指數(shù)級(jí)增長的,這才是真正的“大殺器”。
再舉個(gè)例子:量子精密測(cè)量。
如果我們?cè)诘厍虻膬啥耍ㄟ^量子網(wǎng)絡(luò)連接兩臺(tái)原子鐘或望遠(yuǎn)鏡。由于量子糾纏的特性,這兩臺(tái)設(shè)備可以像同一臺(tái)設(shè)備一樣同步運(yùn)轉(zhuǎn)。這將構(gòu)建出人類歷史上從未有過的超高精度傳感器。
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它可以用來監(jiān)測(cè)地殼最微小的變動(dòng)(預(yù)測(cè)地震),可以用來探測(cè)引力波,甚至可以用來給潛艇做無源導(dǎo)航。
所以,2026年這個(gè)時(shí)間節(jié)點(diǎn)發(fā)布的成果,實(shí)際上是在宣告:中國已經(jīng)掌握了連接未來超級(jí)算力網(wǎng)絡(luò)的“光纖”和“路由器”技術(shù)。
當(dāng)別的國家還在琢磨怎么造出一兩臺(tái)好用的量子計(jì)算機(jī)時(shí),我們已經(jīng)開始鋪設(shè)讓這些計(jì)算機(jī)協(xié)同工作的“高速公路網(wǎng)”了。
這一刻,是對(duì)“長期主義”的最高獎(jiǎng)賞
回看這段研發(fā)歷程,你會(huì)發(fā)現(xiàn)這絕不是偶然的靈光一現(xiàn)。
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在量子中繼這個(gè)領(lǐng)域,全球的競(jìng)爭(zhēng)慘烈程度不亞于當(dāng)年的曼哈頓計(jì)劃。美國、歐洲的頂尖實(shí)驗(yàn)室都在搞,技術(shù)路線五花八門。
有的搞原子系綜,有的搞稀土離子,有的搞金剛石色心。每一步都是在無人區(qū)里摸索。
中國團(tuán)隊(duì)為什么能贏?
看報(bào)道里的一句話:“自主研發(fā)出高性能量子存儲(chǔ)器件”。
量子存儲(chǔ),是中繼器的核心。你要讓飛奔的光子停下來,存一會(huì)兒,等另一邊的光子到位了,再一起發(fā)生糾纏。這要求存儲(chǔ)時(shí)間要夠長,效率要夠高。
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這需要材料學(xué)、光學(xué)、微納加工等無數(shù)個(gè)基礎(chǔ)學(xué)科的托舉。這不是寫代碼,熬幾個(gè)通宵就能出來的;這是實(shí)打?qū)嵉挠部萍迹鞘昀浒宓首鰜淼摹?/p>
我們看到的是2026年的捷報(bào),看不到的是過去無數(shù)個(gè)日夜里,在光學(xué)平臺(tái)上微調(diào)一個(gè)鏡片角度的枯燥,是無數(shù)次實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)歸零后的崩潰與重啟。
這種成體系的、全鏈條的突破,證明了我們?cè)诹孔涌萍碱I(lǐng)域,已經(jīng)從“跟跑”徹底變成了“領(lǐng)跑”。我們不再是去驗(yàn)證別人的理論,而是在制定這個(gè)領(lǐng)域的工程標(biāo)準(zhǔn)。
寫在最后:未來的樣子
站在2026年展望未來,量子互聯(lián)網(wǎng)會(huì)給普通人帶來什么?
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也許在不久的將來,你不需要擁有一臺(tái)量子計(jì)算機(jī),你只需要通過云端接入量子網(wǎng)絡(luò),就能利用云端的量子算力瞬間完成復(fù)雜的任務(wù)。
也許你的銀行賬戶、健康數(shù)據(jù),將由基于物理法則的密鑰守護(hù),黑客這個(gè)職業(yè)將成為歷史名詞,也許基于量子網(wǎng)絡(luò)的全球傳感器陣列,能讓我們提前一周預(yù)警自然災(zāi)害。
科技的進(jìn)步往往是非線性的。
當(dāng)?shù)谝桓饫w被拉出來的時(shí)候,人們只覺得它比銅線輕便一點(diǎn),誰能想到后來會(huì)有互聯(lián)網(wǎng)、會(huì)有流媒體、會(huì)有今天的移動(dòng)支付?
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同樣,今天中國團(tuán)隊(duì)搞出來的這個(gè)“量子中繼單元”,在很多人眼里可能只是一個(gè)黑盒子。但十年后回過頭看,這可能就是數(shù)字文明向量子文明躍遷的那個(gè)“起跳點(diǎn)”。
跨過這道“信號(hào)死亡谷”,前面就是星辰大海。
而最讓人欣慰的是,這一次,鋪路的人,是我們。
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