作者:张强 来源:科技日报 发布时间:2017/9/6 14:29:37
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海水量子通信离军事应用尚远

 

基于光纤和卫星的量子通信已被证明可行,那么,海面之下是否也可以进行量子通信呢?近日,中国科学家成功进行了首个海水量子通信实验,向未来建立水下及空海一体量子通信网络迈出重要一步。

从人类战争史来看,新技术几乎总是最先运用在军事方面。也因此,海水量子通信实验成功后,立即被军事爱好者“应用”到了潜艇上,成为热门话题。那么,海水量子通信到底有什么军事意义呢?它将引起什么样的军事技术变革呢?

国防科技大学国家安全与军事战略研究中心教授王群在接受科技日报记者采访时表示,“可以肯定,一旦水下量子通信实现工程化,将会彻底颠覆潜艇通信指挥乃至作战方式。在军事上除了主要用于潜艇通信外,还可以用于海底光缆通信、联合作战的空海一体通信以及蛙人特战通信和水下救援、水下作业通信等方面。”

资料显示,水对无线电波的衰减或吸收非常严重,尤其是对波长越短(频率越高)的无线电波,像短波和微波等,要穿透海水里几米的距离都很难,而极长波在水中的传播距离也不过300—500米。

王群介绍,如岸对潜通信,采用的无线电信号波长要很长(超长波、极长波等),潜艇才能不上浮,而在水中较深的地方收到通信信号,但这会使通信带宽很窄、速率很低、容量很小,只能采用振铃通信方式接收岸上发送的信息,即按照事先约定进行定时、定点的单向通信。基本上每次都要更换密码,且沿岸要部署很多的通信站点。它们的发射功率很高、天线体积庞大,这在战时很容易遭受攻击,致使对潜艇的通信指挥可靠性难以得到有效保障。

“因此,水下通信无论采用哪种方式,都比陆上通信要难得多。受水下无线电传输距离的限制,水下始终是通信的禁区,通信也就成为制约潜艇性能发挥的一个世界性难题。相对陆地所用的丰富多样、日新月异的通信手段来说,目前对潜艇通信和作战指挥采用的通信方式大都是无奈之举,所以总体乏善可陈。”他说。

“不过,近年来,美国、俄罗斯、澳大利亚和加拿大等国一直在研究的蓝绿激光通信,倒是有很多优势。海水对光波波段中0.45至0.55微米范围内的蓝绿光衰减较小,它可以作为水中的通信窗口,从而通过卫星和飞机构建蓝绿激光通信系统,可实现对深达700米左右的潜艇进行通信,基本能克服上述岸对潜通信方式存在的主要问题,是未来很有希望的水下通信手段。”王群指出,“特别是,蓝绿激光通信也是水下量子通信的重要基础。”

记者了解到,当前潜艇通信保密采用的主要还是传统的数学加密方式,基本是以潜艇出海执行任务之前所设计好的编码或“密钥”来进行加密,每次通信使用的密钥均不同。但此种加密方式无疑比较麻烦、不便管控,存在被获取和破解的风险。而量子通信较经典通信来说,具有无法比拟的安全性和高效性。比如,量子加密的密钥是随机的,即使被窃取者截获,也无法得到正确的密钥,因此无法破解信息;同时,如果有人试图拦截通信信息,将立刻改变粒子的量子态,使收发方测得这种干扰,并停止通信,进而保证通信的安全性。

因此,如果能在水下实现量子通信,通信距离和安全性都能获得质的提升,无疑将极大地强化对潜艇的指挥控制,并颠覆未来的海战模式。

“现在中国研究人员初步试验和证实了这种水下量子通信的可行性,这是一个了不起的突破性成果。”王群指出,“当然,水下量子通信目前的研究和试验只是一个开始,量子通信本身还远未商业化,再加上水下量子通信所依赖的蓝绿激光通信技术也远未成熟,所以它还无法很快投入应用,未来需要做的工作很多。”(科技日报北京9月5日电)

 
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