中國(guó)量子通信商業(yè)化時(shí)代到來
5月3日，世界首臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)在中國(guó)誕生。
新華社記者 金立旺攝
“墨子號(hào)”與阿里量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)建立天地鏈路。
新華社記者 金立旺攝
登上美國(guó)《科學(xué)》雜志封面的“墨子號(hào)”。
新華社記者 金立旺攝
在中國(guó)科大量子存儲(chǔ)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，潘建偉在了解科研情況。
張大崗攝（新華社發(fā)）
30歲成為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)最年輕的教授，兩年后又獲得歐洲物理學(xué)會(huì)為量子光學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家設(shè)立的最高榮譽(yù)——菲涅爾獎(jiǎng)。陳宇翱的成長(zhǎng)速度實(shí)際上折射的是中國(guó)量子研究的進(jìn)展速度。“中國(guó)的量子通信技術(shù)已全面領(lǐng)先于世界?！痹诮邮鼙緢?bào)采訪時(shí)，陳宇翱說，“并且，中國(guó)量子通信商業(yè)化處于快速發(fā)展階段?！?/p>
近日，中國(guó)量子通信商業(yè)化迎來一個(gè)節(jié)點(diǎn)意義的事件：國(guó)內(nèi)首個(gè)商用量子通信專網(wǎng)——山東濟(jì)南黨政機(jī)關(guān)量子通信專網(wǎng)完成測(cè)試，保密性、安全性、成碼率的測(cè)試均達(dá)到設(shè)計(jì)目標(biāo)，整套網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)今年8月底正式投入使用。并且，該網(wǎng)將接入世界第一條量子通信保密干線——“京滬干線”。
?。薄傲孔油ㄐ抛哌M(jìn)千家萬戶”
7月上旬，中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在超冷分子和超冷化學(xué)量子模擬研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展，又解決了一個(gè)“世界難題”，再次讓世界矚目。
而在21年前，在奧地利維也納大學(xué)讀書時(shí)，導(dǎo)師問：“你的夢(mèng)想是什么？”26歲的潘建偉回答說：“我要在中國(guó)建一個(gè)世界一流的量子物理實(shí)驗(yàn)室?！?1年間，他不僅在中國(guó)建成了世界級(jí)的量子物理實(shí)驗(yàn)室，更主持建設(shè)了世界上第一條量子保密通信干線——“京滬干線”。
“京滬干線”使用了世界最前沿量子加密技術(shù)。這一量子保密通信干線從北京出發(fā)，途經(jīng)濟(jì)南、合肥，到達(dá)上海，全長(zhǎng)2000多公里，是廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)。
擔(dān)任“京滬干線”項(xiàng)目工程總師的正是潘建偉的學(xué)生陳宇翱。陳宇翱介紹說，“京滬干線”在2016年就已全線貫通，目前正在做一些穩(wěn)定性測(cè)試，已經(jīng)有多家銀行參與測(cè)試?！熬删€”不僅承載了關(guān)鍵技術(shù)的研究部分，未來還將作為一個(gè)實(shí)用化的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，為沿線城市間的政府及國(guó)家安全部門、金融機(jī)構(gòu)提供高速、高安全等級(jí)的信息傳輸保障。
“京滬干線”何時(shí)開通？目前官方并未公布具體日期。但陳宇翱認(rèn)為，“‘京滬干線’的開通將會(huì)是量子時(shí)代到來的一個(gè)標(biāo)志性節(jié)點(diǎn)，是量子通信技術(shù)走進(jìn)千家萬戶的第一座里程碑?！?/p>
據(jù)了解，近日完成測(cè)試的濟(jì)南商用量子通信專網(wǎng)，最快可能于年底接入“京滬干線”之中。濟(jì)南黨政機(jī)關(guān)量子通信專網(wǎng)自今年5月開始測(cè)試以來，完成了50多個(gè)項(xiàng)目的測(cè)試。目前，濟(jì)南城區(qū)8個(gè)主要位置已被量子通信專網(wǎng)覆蓋，區(qū)域內(nèi)所有用戶之間的通信實(shí)現(xiàn)了每秒產(chǎn)生4000多個(gè)密鑰的數(shù)據(jù)加密保護(hù)。
除了濟(jì)南專網(wǎng)外，目前，“京滬干線”的拓展工程正在進(jìn)行中。 從武漢到合肥的“武合干線”融入了更新的技術(shù)成果，預(yù)計(jì)于年底建成；安徽宿州等京滬干線周邊城市也開始建設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)。
“其實(shí)，中國(guó)不只是建設(shè)‘京滬干線’這一條線，而是‘多橫多縱’、全面布局?！标愑畎空f，今后還會(huì)通過衛(wèi)星連接境外，組建一個(gè)“天地一體化”的全球性廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。
２“不用擔(dān)心信息泄露了”
“現(xiàn)在完全不用擔(dān)心信息泄露了。”濟(jì)南市科技局的一位工作人員說，“我們?cè)趯?duì)一些機(jī)密信息進(jìn)行傳輸時(shí)，已經(jīng)使用了量子通信技術(shù)。”目前，一些銀行系統(tǒng)在客戶的征信信息、個(gè)人用戶信息的傳輸上也會(huì)借助量子通信技術(shù)。
量子通信真的能確保“天知地知、你知我知”嗎？與今天使用的光纖網(wǎng)絡(luò)不同，量子通信是一種無條件安全的通信方式。光纖網(wǎng)絡(luò)有幾億個(gè)光子、幾億個(gè)電子，人們總是可以把它分出一點(diǎn)點(diǎn)來竊聽它的狀態(tài)。而量子是一個(gè)最小的單位，無法對(duì)其進(jìn)行分割，若是用單個(gè)光子來做信息傳輸，那么就沒有人可以從中分出一點(diǎn)去竊聽。而且，量子也不可以被復(fù)制，因?yàn)槿魏斡^測(cè)、復(fù)制都會(huì)不可避免地影響到物理狀態(tài)。正是這樣一些基本的量子物理原理，確保了量子通信中的信息安全。
與很多科技發(fā)展一樣，量子通信的發(fā)展也離不開市場(chǎng)的牽引。除了濟(jì)南量子通信專網(wǎng)實(shí)現(xiàn)商用外，中國(guó)銀監(jiān)會(huì)、中國(guó)工商銀行、中國(guó)交通銀行、北京農(nóng)商銀行、阿里云等已經(jīng)通過2016年底貫通的“京滬干線”進(jìn)行了實(shí)際業(yè)務(wù)的安全傳輸應(yīng)用驗(yàn)證。另外，正在建設(shè)尚未落成的安徽省政務(wù)網(wǎng)絡(luò)、武漢城域網(wǎng)、武合干線等建成后也是定位在商用網(wǎng)絡(luò)。
科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇向本報(bào)表示，“目前中國(guó)的量子通信處于從技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用示范到商用化的過渡期。與其他國(guó)家相比，中國(guó)的量子通信商用化有技術(shù)成熟度高，用戶多樣化、規(guī)模化的特點(diǎn)。”
在接受本報(bào)采訪時(shí)，阿里巴巴集團(tuán)首席通信科學(xué)家謝崇進(jìn)表示，目前量子通信商業(yè)化主要集中在金融領(lǐng)域，因?yàn)榻鹑谛袠I(yè)對(duì)數(shù)據(jù)的安全性要求是非常高的。今年3月網(wǎng)商銀行已經(jīng)通過阿里云使用到了云上量子通信加密服務(wù)。
趙勇認(rèn)為，量子通信的商業(yè)化，一方面代表著中國(guó)在革命性高新技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化上取得了突破性的進(jìn)展；另一方面也為中國(guó)構(gòu)建新型的信息安全體系、實(shí)現(xiàn)國(guó)家安全戰(zhàn)略提供了得力的工具和有力的支撐。
謝崇進(jìn)表示，量子通信的商業(yè)化前景廣闊，但也有需要克服的難題。比如標(biāo)準(zhǔn)化問題，包括量子通信設(shè)備安全測(cè)試、認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)化。安全性由誰去認(rèn)證？用什么來認(rèn)證？如何進(jìn)行測(cè)試？此外還要解決提高部署速度、降低應(yīng)用成本等問題。
?。场爸袊?guó)已發(fā)展為世界勁旅”
在量子技術(shù)方面，一場(chǎng)全球性的賽跑正在進(jìn)行。
美國(guó)率先起跑，最先將量子技術(shù)列入國(guó)家戰(zhàn)略、國(guó)防戰(zhàn)略、國(guó)防和安全研發(fā)計(jì)劃。相比其他國(guó)家，美國(guó)在量子技術(shù)方面比較注重量子計(jì)算機(jī)的硬件，上世紀(jì)末就由加州理工大學(xué)、麻省理工學(xué)院和南加州大學(xué)聯(lián)合成立了量子信息與計(jì)算研究所。
歐洲與日本也不甘落后。歐洲較早意識(shí)到量子信息處理和量子通信技術(shù)的巨大潛力，從上世紀(jì)90年代歐盟第五研發(fā)框架計(jì)劃開始，就持續(xù)對(duì)歐洲乃至全球的量子通信研究給予重點(diǎn)支持。而日本每年投入2億美元，規(guī)劃在5到10年內(nèi)建成全國(guó)性的高速量子通信網(wǎng)。為在新一輪量子革命中處于技術(shù)制高點(diǎn)，歐盟委員會(huì)于2016年發(fā)布了《量子宣言》，稱將在2018年啟動(dòng)一項(xiàng)10億歐元的量子技術(shù)旗艦計(jì)劃。日本也提出了以新一代量子通信技術(shù)為對(duì)象的長(zhǎng)期研究戰(zhàn)略，并計(jì)劃在2020—2030年建成絕對(duì)安全保密的高速量子通信網(wǎng)。
國(guó)際上普遍認(rèn)為，量子技術(shù)是下一次技術(shù)革命的驅(qū)動(dòng)力。中國(guó)在量子通信技術(shù)與量子通信產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域目前處于全面領(lǐng)先的地位。英國(guó)《自然》雜志撰文稱，“中國(guó)在量子通信領(lǐng)域已發(fā)展為世界勁旅，領(lǐng)先北美、歐洲和日本?！?/p>
2016年8月16日，中國(guó)成功發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，率先在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)高速星地量子通信?！澳犹?hào)”的發(fā)射，使得中國(guó)率先實(shí)現(xiàn)了“千公里級(jí)”的星地雙向量子糾纏分發(fā)，打破了此前國(guó)際上保持多年的“百公里級(jí)”紀(jì)錄。這也為連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)、構(gòu)建一個(gè)天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗(yàn)體系打下基礎(chǔ)。
2017年6月，科技部聯(lián)合教育部、中國(guó)科學(xué)院、國(guó)家自然科學(xué)基金共同制定了《“十三五”國(guó)家基礎(chǔ)研究專項(xiàng)規(guī)劃》，著眼于更長(zhǎng)遠(yuǎn)的國(guó)家重大戰(zhàn)略需求，提出在“十三五”期間，將量子通信與量子計(jì)算機(jī)列入重大科技項(xiàng)目?！爸袊?guó)政府對(duì)量子信息的發(fā)展支持力度非常大?！敝x崇進(jìn)說。
“沒有信息安全，就沒有國(guó)家安全?！迸私▊ケ硎?，在信息安全的傳統(tǒng)領(lǐng)域，中國(guó)一直落后，長(zhǎng)期受制于人，而目前在最尖端、最前沿的量子科學(xué)領(lǐng)域，中國(guó)終于擺脫了跟跑者的形象，成為領(lǐng)跑者。從“墨子號(hào)”衛(wèi)星的發(fā)射，到“京滬干線”的貫通，中國(guó)一路領(lǐng)先?！皻W盟、美國(guó)也開始布置和我們相近的相關(guān)專項(xiàng)。我們能不能保持這樣領(lǐng)先的優(yōu)勢(shì)，就看今后我們自己是否努力?！闭劦街袊?guó)量子通信的未來，潘建偉如是說。
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