“用量子技術(shù)保護每一個比特。”這句話簡潔明了地展示了量子通信技術(shù)被賦予的職責(zé)。量子通信作為從物理機制上實現(xiàn)無條件安全的信息傳輸?shù)男滦屯ㄐ欧绞剑殉蔀槿蛐畔⑼ㄐ判袠I(yè)關(guān)注焦點。從2005年實現(xiàn)13公里自由空間量子密鑰和糾纏分發(fā)，到去年8月全球首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”成功升空，再到去年12月全球最長的量子保密通信“京滬干線”全線貫通，十余年間，從無到有、從弱到強，我國量子通信技術(shù)已躋身全球領(lǐng)先地位，吸引了國際社會的廣泛關(guān)注。英國《自然》雜志在專門報道我國量子通信研究成果的新聞特稿中指出：“在量子通信領(lǐng)域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發(fā)展成為現(xiàn)在的世界勁旅，將領(lǐng)先于歐美。”

與此同時，產(chǎn)業(yè)化也不斷取得突破。目前，在國家的大力支持下，我國已經(jīng)培育出致力于構(gòu)建星地廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)、搭建量子安全服務(wù)能力使能和開放平臺，推動量子技術(shù)在軍民融合、政務(wù)、金融、能源及5G等新興ICT領(lǐng)域規(guī)模化應(yīng)用的國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司，以及中國最大的量子通信設(shè)備制造商和量子信息系統(tǒng)服務(wù)提供商科大國盾量子技術(shù)股份有限公司。隨著行業(yè)應(yīng)用的深入發(fā)展，生態(tài)系統(tǒng)不斷完善、枝繁葉茂，正引領(lǐng)著全球產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

升至國家戰(zhàn)略層面

技術(shù)研發(fā)獨占鰲頭

“以量子密鑰分發(fā)為核心的量子通信，能夠提高用戶現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)傳輸鏈路安全等級，是廣泛認可的可持續(xù)發(fā)展的安全通信方案。” 國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司副總裁王健全向《中國電子報》記者表示。

當(dāng)前，網(wǎng)絡(luò)信息安全形勢日益復(fù)雜，量子通信作為從物理機制上實現(xiàn)無條件安全的信息傳輸?shù)男滦屯ㄐ欧绞剑瑢τ谖覈鴵屨紤?zhàn)略制高點、保障網(wǎng)絡(luò)與信息安全具有重要意義。目前，量子通信已上升到國家戰(zhàn)略層面。國家“十三五”規(guī)劃綱要明確要求在信息網(wǎng)絡(luò)等領(lǐng)域加強前瞻布局，著力構(gòu)建量子通信和泛在安全物聯(lián)網(wǎng)，打造未來發(fā)展新優(yōu)勢。《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》明確提出“持續(xù)推動量子密鑰技術(shù)應(yīng)用”。《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》、《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》、《“十三五”國家信息化規(guī)劃》等政策中均明確要求推進量子通信建設(shè)。

令國人自豪的是，我國在量子通信技術(shù)研發(fā)方面目前扮演著全球“領(lǐng)跑者”的角色。“在量子通信領(lǐng)域，我國技術(shù)研發(fā)實力已處于全球首位，這主要得益于三個方面：一是國家大力支持，二是自主創(chuàng)新，三是需求牽引。”科大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇在接受記者采訪時表示，“當(dāng)初，我國從事量子通信研究時可謂是‘無人區(qū)’，國外并沒有成熟案例可以參照，我國量子通信技術(shù)經(jīng)過學(xué)術(shù)界十余年努力，已在核心技術(shù)方面取得了舉世矚目的成就，同時在‘技術(shù)＋產(chǎn)業(yè)’雙輪驅(qū)動下，產(chǎn)業(yè)化水平也在不斷提升。”

在中國科學(xué)院、國家發(fā)改委、科技部、國家自然科學(xué)基金委等部門的支持下，我國在量子通信領(lǐng)域已經(jīng)形成了很強的理論和實驗技術(shù)儲備。尤其是“墨子號”量子衛(wèi)星已經(jīng)于今年8月提前完成了預(yù)先設(shè)定的三大科學(xué)目標(biāo)（千公里級量子糾纏分發(fā)、星地高速量子密鑰分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)），相關(guān)科研成果相繼發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》和《自然》上。特別是2017年6月16日，《科學(xué)》雜志以封面論文形式發(fā)表了量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”在國際上率先實現(xiàn)千公里級星地雙向量子糾纏分發(fā)的相關(guān)工作成果。《科學(xué)》雜志幾位審稿人稱贊該成果是“兼具潛在實際現(xiàn)實應(yīng)用和基礎(chǔ)科學(xué)研究重要性的重大技術(shù)突破”，并斷言“定將在學(xué)術(shù)界和廣大的社會公眾中產(chǎn)生非常巨大影響”。英國《新科學(xué)人》等雜志認為這是一個重要的里程碑，標(biāo)志量子互聯(lián)網(wǎng)成功邁出第一步。

網(wǎng)絡(luò)建設(shè)駛?cè)?ldquo;快車道”

組網(wǎng)水平全球領(lǐng)先

信息網(wǎng)絡(luò)是國家戰(zhàn)略性公共基礎(chǔ)設(shè)施，云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合等新型業(yè)務(wù)模式的快速發(fā)展和下一代信息網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的演進，對信息傳輸?shù)馁|(zhì)量與安全要求越來越高。在以微電子技術(shù)為基礎(chǔ)的信息技術(shù)即將達到物理極限的背景下，基于量子力學(xué)原理的量子通信技術(shù)能夠即時發(fā)現(xiàn)竊聽，實現(xiàn)高安全的加密通信服務(wù)，成為主要發(fā)達國家在信息領(lǐng)域的戰(zhàn)略發(fā)展重點。

“當(dāng)前，全球正在加快部署遠距離量子通信網(wǎng)絡(luò)，而我國在量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面處于全球領(lǐng)先地位。”王健全向記者表示。

據(jù)介紹，“量子保密通信‘京滬干線’技術(shù)驗證及應(yīng)用示范項目”開工建設(shè)。干線全長2000余公里，連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地，在2016年12月底貫通之后，與2016年8月16日發(fā)射升空的“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星成功對接，標(biāo)志著全球首個星地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)雛形初步建立，成功保持了我國量子通信技術(shù)實用化的國際領(lǐng)先地位。

記者了解到，“京滬干線”已于2017年8月30日通過總技術(shù)驗收。“京滬干線”的建成，表明我國在世界上首次實現(xiàn)了基于可信中繼方案的遠距離量子安全密鑰分發(fā)，驗證了基于異或中繼方案的多節(jié)點量子密鑰安全中繼技術(shù)、遠距離量子保密通信產(chǎn)品的可靠性、大規(guī)模量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的管理能力，檢驗并提升了量子保密通信設(shè)備的成熟度與穩(wěn)定性，推動了量子密鑰中繼設(shè)備、光量子交換機、波分復(fù)用等各種信道產(chǎn)品的開發(fā)和制造。與國外其他廠商相比，產(chǎn)品更加豐富，在組建多節(jié)點的城域網(wǎng)和大型干線網(wǎng)絡(luò)方面具有明顯優(yōu)勢。

自我國量子保密通信“京滬干線”實施以來，主要發(fā)達國家和地區(qū)在量子通信領(lǐng)域加快戰(zhàn)略部署，特別是美國部署了為谷歌、微軟、亞馬遜等互聯(lián)網(wǎng)巨頭數(shù)據(jù)中心之間的通信提供量子安全保障服務(wù)的環(huán)美萬公里量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)，歐盟部署了由量子技術(shù)旗艦計劃支持，并計劃在2030年前建成的泛歐量子安全互聯(lián)網(wǎng)，韓國部署了由科學(xué)信息通訊和未來規(guī)劃部（MSIP）資助、SK電信牽頭并計劃在2020年建成的韓國國家量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。

行業(yè)應(yīng)用多點開花

“量子＋”做大產(chǎn)業(yè)生態(tài)

當(dāng)一個新技術(shù)出現(xiàn)時，產(chǎn)業(yè)化無疑是壯大其生命力的必經(jīng)之路，我國量子通信從未停止產(chǎn)業(yè)化步伐，不僅在量子通信核心技術(shù)及關(guān)鍵器件生產(chǎn)、網(wǎng)絡(luò)部署方面取得了一系列舉世矚目的成就，在應(yīng)用方面也在與時俱進。

事實上，量子通信的研究很早存在，之所以在這幾年引起廣泛關(guān)注是因為量子衛(wèi)星發(fā)射、京滬干線的開通以及量子通信許多示范應(yīng)用出來，掃清了量子大規(guī)模應(yīng)用的障礙，讓大家看到了廣闊的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的前景和更多的可能性。

在看到更多應(yīng)用場景的可能性的同時，這兩年關(guān)于量子通信也有不少的質(zhì)疑聲，質(zhì)疑聲甚至來自許多通信領(lǐng)域的知名專家。趙勇表示，每一個新生事物誕生，每一個新生產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)的時候，一定會伴隨著各種質(zhì)疑的，面對質(zhì)疑聲，首先是歡迎質(zhì)疑，其次面對質(zhì)疑最好的回應(yīng)方式是拿出應(yīng)用來，讓大家看到真真實實的應(yīng)用效果，而且質(zhì)疑能夠引起大家更多的探索，讓設(shè)備和應(yīng)用變得更完善。

“我們要打開應(yīng)用的閘門，要將量子通信與更多的ICT系統(tǒng)和應(yīng)用結(jié)合，實現(xiàn)業(yè)務(wù)創(chuàng)新和產(chǎn)品創(chuàng)新，讓量子通信能夠拓展并服務(wù)于更多的行業(yè)和領(lǐng)域。”王健全向《中國電子報》記者表示。

據(jù)介紹，目前，依托于“京滬干線”及沿線城域網(wǎng)，我國已經(jīng)具備了為多行業(yè)、多領(lǐng)域提供量子保密應(yīng)用服務(wù)的能力。量子通信在金融領(lǐng)域、云數(shù)據(jù)中心、電力及以及公檢法等行業(yè)領(lǐng)域成功開展了不同類型的示范應(yīng)用。

在金融領(lǐng)域，已經(jīng)進入包括中國工商銀行、中國銀行、交通銀行、中國民生銀行、浦發(fā)銀行等金融機構(gòu)，中國銀監(jiān)會已將量子通信寫入銀行業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃，中國人民銀行啟動了人民幣跨境收付信息管理系統(tǒng)（RCPMIS）的量子通信技術(shù)應(yīng)用示范，并計劃在條件成熟時，面向全系統(tǒng)推廣。在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，2014年9月起，阿里云對量子設(shè)備與公共云平臺的技術(shù)融合進行測試和驗證，并于2015年10月聯(lián)合發(fā)布了云量子通信產(chǎn)品。目前，阿里云正逐步將政務(wù)、金融、電子商務(wù)等各種類型的云態(tài)遷移到量子安全域，深化量子通信應(yīng)用。在電力領(lǐng)域，通過與國家電網(wǎng)合作，實現(xiàn)了電力領(lǐng)域重要業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)信息利用量子保密通信技術(shù)在京滬兩地災(zāi)備中心之間的加密傳輸，并開展了基于量子保密通信技術(shù)的內(nèi)部辦公和對外業(yè)務(wù)的安全防護。在政法領(lǐng)域，濟南黨政機關(guān)量子通信專網(wǎng)已經(jīng)開始運營，服務(wù)于濟南市的黨、政、公安、司法機關(guān)，并將向全省推廣；最高人民法院與安徽省高院之間正在開展量子視頻試點業(yè)務(wù)，并希望在條件成熟時，向全系統(tǒng)推廣。在其他領(lǐng)域，如武警、檢察院以及醫(yī)療大數(shù)據(jù)等，應(yīng)用示范正在逐步推進。

“未來更大的應(yīng)用將在大眾消費領(lǐng)域，而要推動量子通信在大眾領(lǐng)域的應(yīng)用，需要降低量子通信、量子加密、量子安全等應(yīng)用的技術(shù)門檻，讓其更便捷化、更大眾化，在這方面可以借鑒互聯(lián)網(wǎng)公司和云計算公司的思路和做法，構(gòu)建使能平臺，開放平臺，將量子通信能夠提供的能力封裝好，通過API、SDK的方式輸出，供合作者、開發(fā)者調(diào)用、集成或者二次開發(fā)，讓更多的有量子通信安全需求的用戶參與進來，構(gòu)建一個龐大的‘量子＋’應(yīng)用生態(tài)圈，做大做強量子通信產(chǎn)業(yè)。”王健全表示。