持續創(chuàng )新帶來(lái)突破：中國量子通信從“并跑”到“領(lǐng)跑”

　　2016年8月，當中國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星“墨子號”的消息傳遍世界的時(shí)候，人們普遍的感覺(jué)是驚訝——如此高端的科技成果，怎么就讓中國搶了先?其實(shí)這并不奇怪，只要有強烈的需求和充足、持續的投入，中國科研人員的才智完全可以創(chuàng )造奇跡。

　　如今人類(lèi)正處于信息時(shí)代，可是在信息傳遞越來(lái)越方便的同時(shí)，信息安全卻一直沒(méi)有令人信服的保障。特別是在全球化分工的大背景下，信息網(wǎng)絡(luò )中的設備、零配件和軟件來(lái)源復雜，保障信息安全更加困難。中國是一個(gè)大國，必須發(fā)展強有力的手段來(lái)保障自身的信息安全，而量子保密通信是目前人類(lèi)唯一已知的不可竊聽(tīng)、不可破譯的無(wú)條件安全的通信方式，這就使得中國對量子通信給予了高度關(guān)注。

　　近年來(lái)，在中國科學(xué)院、國家發(fā)改委、科技部、國家自然科學(xué)基金等相關(guān)部委的支持下，中國在量子通信領(lǐng)域形成了很強的理論和實(shí)驗技術(shù)儲備，以中國科技大學(xué)潘建偉教授領(lǐng)銜的量子通信團隊在該領(lǐng)域相繼取得一系列重大突破，開(kāi)啟了全球化量子通信、空間量子物理學(xué)和量子引力實(shí)驗檢驗的大門(mén)，為我國在國際上搶占了量子科技創(chuàng )新制高點(diǎn)，成為國際同行的標桿，實(shí)現了從“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉變。

　　事關(guān)國家戰略

　　傳統通信技術(shù)主要解決“有無(wú)”的問(wèn)題，實(shí)現語(yǔ)音、消息、視頻、數據等各類(lèi)業(yè)務(wù)的傳輸及網(wǎng)絡(luò )分發(fā)功能。不過(guò)隨著(zhù)移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)、云數據中心等新型信息技術(shù)的發(fā)展，用戶(hù)與用戶(hù)、用戶(hù)與數據、數據與數據在地理位置、邏輯關(guān)系等方面逐漸分離，安全就成了用戶(hù)、數據間交互必須具備的第一要素。

　　現有的網(wǎng)絡(luò )安全手段很多，既有物理隔離，也有系統層面的認證、加密、甄別等手段。不過(guò)“棱鏡門(mén)”事件爆發(fā)之后，人們才知道這一切措施都像篩子一樣，可以任由美國安全機構隨意穿越，獲取任何人的電子郵件、在線(xiàn)信息等數據。量子通信則不然，可以有效地隔絕非法入侵和窺探，在金融、政務(wù)、通信、能源(電力)、交通(鐵路)、教育等行業(yè)有非常廣泛的應用前景。

　　在2016年發(fā)布的國家“十三五”規劃綱要，中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《國家創(chuàng )新驅動(dòng)發(fā)展戰略綱要》，以及國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃》中，都提到了量子信息技術(shù)、量子密鑰技術(shù)，強調超前布局戰略性產(chǎn)業(yè)，發(fā)展引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)變革的顛覆性技術(shù)，培育未來(lái)發(fā)展新優(yōu)勢等。2016年5月，國家批復的“長(cháng)江三角洲城市群發(fā)展規劃”中明確指出“積極建設‘京滬干線(xiàn)’量子通信工程，推動(dòng)量子通信技術(shù)在上海、合肥、蕪湖等城市使用，促進(jìn)量子通信技術(shù)在政府部門(mén)、軍隊和金融機構等應用”。在“信息基礎設施重點(diǎn)工程”中明確要求“根據‘京滬干線(xiàn)’等量子通信干線(xiàn)工程建設，加快城市群主要城市城域量子通信網(wǎng)構建，建成長(cháng)三角城市群廣域量子通信網(wǎng)絡(luò )。”此外，北京市、上海市、安徽省、山東省等省市也已將量子通信寫(xiě)入“十三五”規劃。

　　研發(fā)、應用領(lǐng)先世界

　　在中國科學(xué)院、國家發(fā)改委、科技部、國家自然科學(xué)基金等支持下，我國在量子通信領(lǐng)域積聚了很強的理論和實(shí)驗技術(shù)儲備，培育了一批以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊為代表的優(yōu)秀研究團隊。

　　科大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇在接受飛象網(wǎng)記者采訪(fǎng)時(shí)表示，在過(guò)去十余年間，潘建偉團隊的成果曾6次入選英國物理學(xué)會(huì )評選的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展、5次入選美國物理學(xué)會(huì )評選的年度國際物理學(xué)重大進(jìn)展、9次入選兩院院士評選的中國十大科技進(jìn)展新聞、1次入選美國Science雜志“年度十大科技進(jìn)展”、1次入選英國Nature雜志“年度十大科技亮點(diǎn)”、1次當選英國物理學(xué)會(huì )評選的國際物理學(xué)十大突破榜首。潘建偉團隊中的主要成員還先后獲得了歐洲物理學(xué)會(huì )菲涅爾獎、中科院杰出科技成就獎、香港求是科技基金會(huì )“求是杰出科學(xué)家獎”、美國物理學(xué)會(huì )“貝勒講席(Beller's Lectureship)”，以及國際量子計算、測量和通信學(xué)會(huì )評選的“國際量子通信獎”、何梁何利科學(xué)與技術(shù)成就獎、陳嘉庚青年科學(xué)獎等。

　　2016年1月，潘建偉院士團隊的“多光子糾纏及干涉度量”項目獲得了2015年國家自然科學(xué)一等獎，這是中國自然科學(xué)領(lǐng)域的最高獎項。英國《自然》雜志在特稿中慨嘆：“在量子通信領(lǐng)域，中國用了不到十年的時(shí)間，由一個(gè)不起眼的國家發(fā)展成為現在的世界勁旅，將領(lǐng)先于歐美。”

　　2016年8月16日，世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗衛星在酒泉衛星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，全球科學(xué)界都對中國量子科技的進(jìn)步倍感驚訝。中共中央政治局委員、國務(wù)院副總理劉延東指出，成功發(fā)射量子科學(xué)實(shí)驗衛星，對于搶占戰略制高點(diǎn)、保障國家信息安全具有重要意義。

　　趙勇告訴記者，依托潘建偉團隊的核心技術(shù)，國內成立了第一家從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng )新型企業(yè)“科大國盾量子技術(shù)股份有限公司”，致力于將世界領(lǐng)先的科研成果轉化為生產(chǎn)力，滿(mǎn)足各行各業(yè)對信息安全的需求。

　　在量子通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化方面，國內的國科量子通信網(wǎng)絡(luò )有限公司(簡(jiǎn)稱(chēng)“量子網(wǎng)絡(luò )公司”)也是一支勁旅。據該公司副總裁王健全介紹，量子網(wǎng)絡(luò )公司是由國科控股與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)共同發(fā)起成立的創(chuàng )新型企業(yè)，專(zhuān)注于量子保密通信網(wǎng)絡(luò )設施的規劃、建設、推廣和維護，提供量子安全應用開(kāi)發(fā)、系統集成、技術(shù)支持等服務(wù)。量子網(wǎng)絡(luò )公司規劃建設的廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò )覆蓋范圍將逐漸從京津冀、長(cháng)江經(jīng)濟帶擴展至全國，覆蓋省會(huì )、直轄市及計劃單列市等大中型城市，并延展至海外區域，服務(wù)“一帶一路”等國家戰略及駐外機構保密通信需求。

　　“我們的目標是推動(dòng)量子技術(shù)在軍民融合、政務(wù)、金融、電力、通信等領(lǐng)域的規?；瘧?，最終成為國際領(lǐng)先的量子通信綜合服務(wù)提供商。”王健全說(shuō)。

　　量子通信進(jìn)入規模應用階段

　　近年來(lái)，隨著(zhù)技術(shù)研發(fā)的不斷推進(jìn)，量子通信在國內迅速進(jìn)入了實(shí)際應用階段，規模越來(lái)越大，涉及領(lǐng)域也越來(lái)越多。

　　早在2013年，國家發(fā)改委就啟動(dòng)了“量子保密通信‘京滬干線(xiàn)’技術(shù)驗證及應用示范項目”(簡(jiǎn)稱(chēng)“京滬干線(xiàn)”)，這是全球首個(gè)開(kāi)工的遠距離量子骨干線(xiàn)路。該項目由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院聯(lián)合承擔，目標是建成連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地長(cháng)達2000多公里的量子保密通信骨干線(xiàn)路，實(shí)現多地城域網(wǎng)絡(luò )的接入。2016年12月，“京滬干線(xiàn)”全線(xiàn)貫通，在世界上首次實(shí)現了基于可信中繼方案的遠距離量子安全密鑰分發(fā)，可以為政務(wù)、金融及軍民融合等領(lǐng)域提供數據保密通信服務(wù)。

　　在金融領(lǐng)域，在中國人民銀行、中國銀監會(huì )等單位的指導下，國內多家銀行與證券單位已經(jīng)或正在進(jìn)行同城數據備份和加密傳輸、網(wǎng)上銀行加密、異地災備及視頻會(huì )議等示范應用。目前中國銀監會(huì )已將量子通信寫(xiě)入銀行業(yè)“十三五”發(fā)展規劃，中國人民銀行啟動(dòng)了人民幣跨境收付信息管理系統(RCPMIS)的量子通信技術(shù)應用示范，未來(lái)會(huì )面向全系統推廣應用。

　　在云數據中心領(lǐng)域，阿里云于2014年搭建了合作測試平臺，對量子設備與公共云平臺的技術(shù)融合進(jìn)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。2017年3月，阿里云宣布網(wǎng)商銀行一組信貸數據采用量子技術(shù)在專(zhuān)有云上完成了量子加密通訊試點(diǎn)，這是業(yè)界第一個(gè)云上量子加密通訊案例。未來(lái)阿里云計劃逐步將政務(wù)、金融、電子商務(wù)等各種類(lèi)型的云態(tài)遷移到量子安全域。

　　在專(zhuān)網(wǎng)領(lǐng)域，合肥、濟南分別在2012年、2013年建成了規?；某怯?A href="http://joq5k4q.cn/site/CN/Search.aspx?page=1&keywords=%e9%87%8f%e5%ad%90%e9%80%9a%e4%bf%a1&column_id=ALL&station=%E5%85%A8%E9%83%A8" target="_blank">量子通信專(zhuān)網(wǎng)，最高人民法院正在開(kāi)展與安徽省高院之間的量子通信視頻業(yè)務(wù)試點(diǎn)。此外，量子通信在武警、檢察院以及醫療大數據領(lǐng)域的應用示范也在逐步推進(jìn)。

　　經(jīng)過(guò)國家長(cháng)期的戰略投入、科研人員的持續創(chuàng )新，中國在量子通信領(lǐng)域的科學(xué)探索、技術(shù)研發(fā)、實(shí)踐應用等都跑在了世界前列。這不僅為國內產(chǎn)業(yè)界帶來(lái)了突出的領(lǐng)先優(yōu)勢，也為國家、企業(yè)和個(gè)人的信息安全提供了有效保障，為網(wǎng)絡(luò )社會(huì )的長(cháng)期健康發(fā)展奠定了良好的基礎。