文|新武备志
12月24日，北京量子信息科学研究院成立，研究院不仅将建设量子信息科学技术综合性实验和研发平台，还将借鉴世界发达国家建立国家实验室的组织架构和运行机制，探索机制创新。而就在这前不久的一段时间，中国完成了首个海水量子通信试验，在国际上首次验证了水下量子通信的可行性。于是，这条消息的发布很快引起了很多人的关注，认为水下量子通信技术将为军用潜艇和水下作战带来革命性技术突破。
要知道，以往潜艇通信是要根据不同的情况，使用不同的方法，比如短波通信、超长波通信和水声通信等。短波和超长波通信，都需要使用天线来接收、发送信号。短波使用的天线很简单，短波通信是潜艇最常用的通信方法。但是，短波在水中衰耗过快，如果在水下使用，很快就会被海水变成热能。因此，潜艇使用短波通信，必须浮到海面上。为了保证潜艇可以使用短波进行通信，所以潜艇上安装了可以升降了通信天线，这样潜艇在需要通信时，只要将天线伸出海面就可以了，这个高度大致与潜望镜深度相同，为8到15米。而如果潜艇的深度过深，无法使用升降天线，潜艇一般还有浮标天线，由于浮标的浮力作用，天线露出海面，潜艇仍在水下，这样在通信时就不容易暴漏。而在战争情况下或者周围有敌舰时，潜艇一般是不可以向岸上进行通信的。因此，潜艇必须在规定的时间内，安全的环境下进行通信，避免自己的航线暴漏并被发现。
当潜艇在远距离通信时，必须使用强功率发报机。但强功率的信号容易倍敌方发现，敌方可以根据信号测出潜艇的位置并截获电码并破解。为了不使敌人测出潜艇的位置并截获电码，潜艇上一般装备有快速发报设备。这种设备可以在很短的时间内自动发送电码，在岸上有自动收报设备，这样岸上的指挥部就可以进行解码，接收信息。但是，近些年随着科学技术的发展，尤其是计算机技术的快速发展，传统的电波通信已经无法为潜艇的保密通信"保驾护航"。因此，下一代水下通信技术需要更高的保密性，而量子通信技术的出现，让潜艇的未来通信技术看到了新的曙光。
量子通信安全性的示意图，可有效避免窃听
量子通信有天然的安全性，可以满足军事通信的基本要求，其具备传统通信方式没有的优势，最大限度地符合军事通信的需求。量子通信的安全性源于量子力学的基本原理，其中之一便是不确定性原理，也称测不准原理，即不可能同时精确测量两个非对易的物理量，如量子的坐标和动量；二是测量坍塌原理，即对量子态进行测量会不可避免地使该量子态坍塌所到某一个本征态上，这意味着对量子态进行测量都会留下痕迹；三是不可克隆定理，即一个未知的量子态是无法被精确克隆的。量子通信正式利用了量子的这些不确定性，一旦信道上有窃听发生，通信本身必然受到影响，从而达到发现窃听者的目的，从而保证信道的安全。如果通信方发现密钥在传输过程中受到窃听，他们就会丢弃它。然后重新传输另一个随机密钥，直到没有窃听出现为止。
但是，量子通信在水下应用也有一定技术挑战。量子通信依赖光子传播，且海水有透射、散射、折射等特性。因此，在使用量子通信时发射的光束需要根据海水吸收和悬浮微粒散射的相关情况做出相应的调整，以保证量子的最大效率。
潜艇、水面舰艇与反潜机联合作战
综合以上，我们可以看到量子通信在未来军用潜艇上作为通信技术的重要前景，如果被实际应用必将对未来海军产生深远影响，比如：未来潜艇在执行作战任务时，可以通过量子通信连接到整个舰队的数据链获取有效信息，从而能够在保证信息安全和自身安全的情况新完成通信，以获得足够的情报来发射鱼雷、反舰导弹、巡航导弹，甚至是携带核弹头弹道导弹执行战略核反击任务。此外，量子通信还可以用来进行水下救援、蛙人水下特种作战通信等。当然，水下量子通信技术相比陆上的那些量子通信工程起步较晚，其仍有众多的技术挑战，但是，这次小小的一步试验成功，必将为未来海军做出革命性的进步，接下来，只需要我们静静等待！
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