持續(xù)創(chuàng)新帶來突破：中國量子通信從“并跑”到“領跑”

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

　　如今人類正處于信息時代，可是在信息傳遞越來越方便的同時，信息安全卻一直沒有令人信服的保障。特別是在全球化分工的大背景下，信息網絡中的設備、零配件和軟件來源復雜，保障信息安全更加困難。中國是一個大國，必須發(fā)展強有力的手段來保障自身的信息安全，而量子保密通信是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無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注。

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

　　事關國家戰(zhàn)略

　　傳統(tǒng)通信技術主要解決“有無”的問題，實現語音、消息、視頻、數據等各類業(yè)務的傳輸及網絡分發(fā)功能。不過隨著移動互聯(lián)網、云數據中心等新型信息技術的發(fā)展，用戶與用戶、用戶與數據、數據與數據在地理位置、邏輯關系等方面逐漸分離，安全就成了用戶、數據間交互必須具備的第一要素。

　　現有的網絡安全手段很多，既有物理隔離，也有系統(tǒng)層面的認證、加密、甄別等手段。不過“棱鏡門”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、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(guī)劃綱要，中共中央、國務院印發(fā)的《國家創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，以及國務院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，都提到了量子信息技術、量子密鑰技術，強調超前布局戰(zhàn)略性產業(yè)，發(fā)展引領產業(yè)變革的顛覆性技術，培育未來發(fā)展新優(yōu)勢等。2016年5月，國家批復的“長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃”中明確指出“積極建設‘京滬干線’量子通信工程，推動量子通信技術在上海、合肥、蕪湖等城市使用，促進量子通信技術在政府部門、軍隊和金融機構等應用”。在“信息基礎設施重點工程”中明確要求“根據‘京滬干線’等量子通信干線工程建設，加快城市群主要城市城域量子通信網構建，建成長三角城市群廣域量子通信網絡。”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入“十三五”規(guī)劃。

　　研發(fā)、應用領先世界

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

　　科大國盾量子技術股份有限公司總裁趙勇在接受飛象網記者采訪時表示，在過去十余年間，潘建偉團隊的成果曾6次入選英國物理學會評選的年度國際物理學重大進展、5次入選美國物理學會評選的年度國際物理學重大進展、9次入選兩院院士評選的中國十大科技進展新聞、1次入選美國Science雜志“年度十大科技進展”、1次入選英國Nature雜志“年度十大科技亮點”、1次當選英國物理學會評選的國際物理學十大突破榜首。潘建偉團隊中的主要成員還先后獲得了歐洲物理學會菲涅爾獎、中科院杰出科技成就獎、香港求是科技基金會“求是杰出科學家獎”、美國物理學會“貝勒講席(Beller's Lectureship)”，以及國際量子計算、測量和通信學會評選的“國際量子通信獎”、何梁何利科學與技術成就獎、陳嘉庚青年科學獎等。

　　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年國家自然科學一等獎，這是中國自然科學領域的最高獎項。英國《自然》雜志在特稿中慨嘆：“在量子通信領域，中國用了不到十年的時間，由一個不起眼的國家發(fā)展成為現在的世界勁旅，將領先于歐美。”

　　2016年8月16日，世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心成功發(fā)射升空，全球科學界都對中國量子科技的進步倍感驚訝。中共中央政治局委員、國務院副總理劉延東指出，成功發(fā)射量子科學實驗衛(wèi)星，對于搶占戰(zhàn)略制高點、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，國內成立了第一家從事量子信息技術產業(yè)化的創(chuàng)新型企業(yè)“科大國盾量子技術股份有限公司”，致力于將世界領先的科研成果轉化為生產力，滿足各行各業(yè)對信息安全的需求。

　　在量子通信技術產業(yè)化方面，國內的國科量子通信網絡有限公司(簡稱“量子網絡公司”)也是一支勁旅。據該公司副總裁王健全介紹，量子網絡公司是由國科控股與中國科學技術大學共同發(fā)起成立的創(chuàng)新型企業(yè)，專注于量子保密通信網絡設施的規(guī)劃、建設、推廣和維護，提供量子安全應用開發(fā)、系統(tǒng)集成、技術支持等服務。量子網絡公司規(guī)劃建設的廣域量子保密通信骨干網絡覆蓋范圍將逐漸從京津冀、長江經濟帶擴展至全國，覆蓋省會、直轄市及計劃單列市等大中型城市，并延展至海外區(qū)域，服務“一帶一路”等國家戰(zhàn)略及駐外機構保密通信需求。

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

　　量子通信進入規(guī)模應用階段

　　近年來，隨著技術研發(fā)的不斷推進，量子通信在國內迅速進入了實際應用階段，規(guī)模越來越大，涉及領域也越來越多。

　　早在2013年，國家發(fā)改委就啟動了“量子保密通信‘京滬干線’技術驗證及應用示范項目”(簡稱“京滬干線”)，這是全球首個開工的遠距離量子骨干線路。該項目由中國科學技術大學、中國科學院聯(lián)合承擔，目標是建成連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地長達2000多公里的量子保密通信骨干線路，實現多地城域網絡的接入。2016年12月，“京滬干線”全線貫通，在世界上首次實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、金融及軍民融合等領域提供數據保密通信服務。

　　在金融領域，在中國人民銀行、中國銀監(jiān)會等單位的指導下，國內多家銀行與證券單位已經或正在進行同城數據備份和加密傳輸、網上銀行加密、異地災備及視頻會議等示范應用。目前中國銀監(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)的量子通信技術應用示范，未來會面向全系統(tǒng)推廣應用。

　　在云數據中心領域，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)布了云量子通信產品。2017年3月，阿里云宣布網商銀行一組信貸數據采用量子技術在專有云上完成了量子加密通訊試點，這是業(yè)界第一個云上量子加密通訊案例。未來阿里云計劃逐步將政務、金融、電子商務等各種類型的云態(tài)遷移到量子安全域。

　　在專網領域，合肥、濟南分別在2012年、2013年建成了規(guī)模化的城域量子通信專網，最高人民法院正在開展與安徽省高院之間的量子通信視頻業(yè)務試點。此外，量子通信在武警、檢察院以及醫(yī)療大數據領域的應用示范也在逐步推進。

　　經過國家長期的戰(zhàn)略投入、科研人員的持續(xù)創(chuàng)新，中國在量子通信領域的科學探索、技術研發(fā)、實踐應用等都跑在了世界前列。這不僅為國內產業(yè)界帶來了突出的領先優(yōu)勢，也為國家、企業(yè)和個人的信息安全提供了有效保障，為網絡社會的長期健康發(fā)展奠定了良好的基礎。