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

　　2016年8月，當(dāng)中國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)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(wǎng)絡(luò)中的設(shè)備、零配件和軟件來源復(fù)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(guān)注。

　　近年來，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，開啟了全球化量子通信、空間量子物理學(xué)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(xiàn)了從“并跑”到“領(lǐng)跑”的轉(zhuǎn)變。

　　事關(guān)國家戰(zhàn)略

　　傳統(tǒng)通信技術(shù)主要解決“有無”的問題，實現(xiàn)語音、消息、視頻、數(shù)據(jù)等各類業(yè)務(wù)的傳輸及網(wǎng)絡(luò)分發(fā)功能。不過隨著移動互聯(lián)網(wǎng)、云數(shù)據(jù)中心等新型信息技術(shù)的發(fā)展，用戶與用戶、用戶與數(shù)據(jù)、數(shù)據(jù)與數(shù)據(jù)在地理位置、邏輯關(guān)系等方面逐漸分離，安全就成了用戶、數(shù)據(jù)間交互必須具備的第一要素。

　　現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)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(gòu)隨意穿越，獲取任何人的電子郵件、在線信息等數(shù)據(jù)。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(yīng)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(wù)院印發(fā)的《國家創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展戰(zhàn)略綱要》，以及國務(wù)院印發(fā)《“十三五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中，都提到了量子信息技術(shù)、量子密鑰技術(shù)，強調(diào)超前布局戰(zhàn)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)，培育未來發(fā)展新優(yōu)勢等。2016年5月，國家批復(fù)的“長江三角洲城市群發(fā)展規(guī)劃”中明確指出“積極建設(shè)‘京滬干線’量子通信工程，推動量子通信技術(shù)在上海、合肥、蕪湖等城市使用，促進量子通信技術(shù)在政府部門、軍隊和金融機構(gòu)等應(yīng)用”。在“信息基礎(chǔ)設(shè)施重點工程”中明確要求“根據(jù)‘京滬干線’等量子通信干線工程建設(shè)，加快城市群主要城市城域量子通信網(wǎng)構(gòu)建，建成長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入“十三五”規(guī)劃。

　　研發(fā)、應(yīng)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(xué)會評選的年度國際物理學(xué)重大進展、5次入選美國物理學(xué)會評選的年度國際物理學(xué)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(dāng)選英國物理學(xué)會評選的國際物理學(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(xué)家獎”、美國物理學(xué)會“貝勒講席(Beller's Lectureship)”，以及國際量子計算、測量和通信學(xué)會評選的“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。”

　　2016年8月16日，世界首顆量子科學(xué)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(xué)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(wù)院副總理劉延?xùn)|指出，成功發(fā)射量子科學(xué)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(shù)，國內(nèi)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(zhuǎn)化為生產(chǎn)力，滿足各行各業(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(nèi)的國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司(簡稱“量子網(wǎng)絡(luò)公司”)也是一支勁旅。據(jù)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)，專注于量子保密通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、推廣和維護，提供量子安全應(yīng)用開發(fā)、系統(tǒng)集成、技術(shù)支持等服務(wù)。量子網(wǎng)絡(luò)公司規(guī)劃建設(shè)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、長江經(jīng)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(wù)“一帶一路”等國家戰(zhàn)略及駐外機構(gòu)保密通信需求。

　　“我們的目標是推動量子技術(shù)在軍民融合、政務(wù)、金融、電力、通信等領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用，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。

　　量子通信進入規(guī)模應(yīng)用階段

　　近年來，隨著技術(shù)研發(fā)的不斷推進，量子通信在國內(nèi)迅速進入了實際應(yīng)用階段，規(guī)模越來越大，涉及領(lǐng)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(shù)驗證及應(yīng)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(xué)技術(shù)大學(xué)、中國科學(xué)院聯(lián)合承擔(dān)，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(xiàn)多地城域網(wǎng)絡(luò)的接入。2016年12月，“京滬干線”全線貫通，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)，可以為政務(wù)、金融及軍民融合等領(lǐng)域提供數(shù)據(jù)保密通信服務(wù)。

　　在金融領(lǐng)域，在中國人民銀行、中國銀監(jiān)會等單位的指導(dǎo)下，國內(nèi)多家銀行與證券單位已經(jīng)或正在進行同城數(shù)據(jù)備份和加密傳輸、網(wǎng)上銀行加密、異地災(zāi)備及視頻會議等示范應(yīng)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(shù)應(yīng)用示范，未來會面向全系統(tǒng)推廣應(yīng)用。

　　在云數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，阿里云于2014年搭建了合作測試平臺，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。2017年3月，阿里云宣布網(wǎng)商銀行一組信貸數(shù)據(jù)采用量子技術(shù)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(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。

　　在專網(wǎng)領(lǐng)域，合肥、濟南分別在2012年、2013年建成了規(guī)?；某怯?A href="http://getprofitprime.com/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">量子通信專網(wǎng)，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(wù)試點。此外，量子通信在武警、檢察院以及醫(yī)療大數(shù)據(jù)領(lǐng)域的應(yīng)用示范也在逐步推進。

　　經(jīng)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(lǐng)域的科學(xué)探索、技術(shù)研發(fā)、實踐應(yīng)用等都跑在了世界前列。這不僅為國內(nèi)產(chǎn)業(yè)界帶來了突出的領(lǐng)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(wǎng)絡(luò)社會的長期健康發(fā)展奠定了良好的基礎(chǔ)。