中國量子通信下一步

許向真

借著我國自主研發的世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”發射契機，量子通信再次成為社會的關注熱點。

事實上，早在2006年，我國已在《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006-2020年）》中將“量子調控研究”列為重大基礎科學研究計劃。今年8月初，國務院印發的《“十三五”國家科技創新規劃》也將量子通信列入15個新部署的重大項目之一。

在國家高度重視下，再加上各界的不懈努力，我國量子通信技術和產業發展取得了巨大的成果，從10年前的不起眼發展為現在的“世界勁旅”，領先于歐美發達國家。

接下來，擺在中國量子通信技術和產業各界面前的，將是如何進一步鞏固成果，把優勢轉化為真正惠及國家、產業以及民眾的“福利”。

信息安全“終極武器”

量子通信是目前已經被證明是絕對安全的通信手段。因此，發展量子通信，大到保護國家安全，小至保護公民隱私安全都至關重要，尤其是對于政府、軍隊和金融等涉及國家社會安全穩定的部門而言更為如此。

在新一代通信設備和互聯網技術高速發展的今天，信息安全領域早已成為世界強國之間無形的戰場。尤其是自“棱鏡門”事件后，包括通信安全和網絡安全在內的信息安全得到了國家的高度關注和空前重視，保衛國家的信息安全已經上升到國家戰略層面，打造通信安全已體現出國家意志。

量子通信的無條件安全通信技術正是滿足國家信息安全戰略的“終極武器”之一。伴隨著激烈的國際競爭，在信息安全這樣一個無形的戰場中，加大研發投入并獲取核心技術才能占據信息安全領域的制高點，從而在國防、金融、工程和社會公共設施等信息安全領域發揮重要的應用價值。

由于絕對安全的特性，量子通信技術市場規模有望達到千億元級別。以國防領域為例，量子通信能應用于通信密鑰生成與分發系統，構成作戰區域內機動的安全通信網絡;能用于改進光網信息傳輸保密性，由此提高信息保護和信息對抗能力;還能應用于深海安全通信，為遠洋深海安全通信開辟嶄新途徑和目標，為國防贏得先機。

我國的量子通信技術起步雖然晚于歐美國家，但近幾年來取得了重大進展。尤其是我國量子通信領域領軍人物——中國科技大學潘建偉院士不僅榮獲2015年國家最高科學技術發明獎，其研究成果還榮登“2015年世界物理學十大進展”第一名，開創中國物理學的先河。

潘建偉和他的研究團隊對量子通信領域有三大突出貢獻：

其一，在2004年、2007年和2012年先后實現了五光子糾纏態、六光子糾纏態、八光子糾纏態的制備與操縱，均居于世界第一位次，連續刷新了世界紀錄，在量子糾纏方面遠遠地走在世界前頭。

其二，很好地完成了長程量子通信中緊迫急需的量子中繼器的實驗與制作，為將來實現廣域量子通信網絡乃至全球量子通信網絡奠定了堅實的基礎。

其三，對遠距離量子通信與空間尺度量子實驗關鍵技術進行了驗證，2005年在國際上首次實現距離大于垂直大氣層等效厚度的自由空間雙向糾纏分發，2010年在國際上首次實現16公里自由空間量子態隱形傳輸，2011年10月至2012年6月在國際上接連首次實現百公里量級的自由空間量子隱形傳態和雙向糾纏分發，為基于衛星的廣域量子通信以及大尺度的量子計算、量子信息技術應用與實施打通了技術瓶頸。

值得一提的是，除了基礎研究領域的突破，我國在量子通信領域的產業化進程也大大超過歐美國家，已處于產業化發展前期。

量子通信產業鏈主要包括四個環節：核心零組件、量子設備與解決方案、網絡建設與系統集成和網絡運營。我國在產業鏈的核心環節——量子設備與解決方案提供領域較為突出。全球主要的4家量子設備與解決方案提供商中，有兩家來自中國，分別是科大國盾和問天量子。

科研人員在模擬地面望遠鏡向量子衛星發射信標光。

然而，在核心零組件環節，我國還存在瓶頸。要知道，量子通信保證的是通信信道絕對安全，但無法保證接受端的安全。也就是說，對于量子通信而言，如要確保量子通信各個環節的絕對安全，就必須實現各個核心零組件環節的國產化，這是我國量子通信產業化未來進程中亟待突破的領域。

產業發展建議

量子通信戰略地位凸顯，國家需求明確，未來發展大有可為。目前我國量子通信領域的成果處于世界領先地位，如何更好地將研究成果轉換為經濟增長動力、把握市場先機，是下一階段的重要命題。具體而言，可以從以下幾個方面著手，進一步推動我國量子通信的發展。

第一，突出重點難點，加大支持力度。下一步仍應保持對量子通信領域的穩定投入以鞏固領先地位，尤其針對重點環節和薄弱環節加大支持。

這其中，重點環節包括關鍵技術或者具有廣闊市場前景的領域，如量子計算。量子計算依賴于量子力學規律處理信息，有著經典計算機永遠不可逾越的巨大優勢，或將顛覆人工智能領域的游戲規則。薄弱環節是核心零組件，其作為實現量子通信產業化的四大環節之一且目前是我國的短板，因而也應作為下一階段政策重點支持的對象。

第二，重視專利申請，搶先制定行業標準。我國在知識產權意識和相關立法上同發達國家仍存在較大差距，知識產權保護的疏失對于研究成果的商業化運作將造成不容忽視的負面影響。

因此，可考慮制定量子通信領域的知識產權保護專項立法，組織專家力量，提高專利意識。另外，鑒于我國量子通信發展成果位于世界前列，應把握先機搶先制定相關行業標準。

第三，注重量子通信領域人才培養。我國的創新驅動發展戰略把人才建設擺在了極為重要的位置，推動量子通信不斷出成果也應以人才建設為核心。

目前，在人才建設方面，已有部分省市啟動相關工作，比如，上海市科委通過基礎研究項目、上海市自然基金、科技人才計劃等，在量子科學領域布局了一批項目、支持了一批人才。在今年上海市自然基金設立的專門針對40歲以下年輕人的探索類4個板塊中，其中之一就是量子調控，用以補充創新后備力量。

第四，針對不同受眾采取不同推廣方式和管控方式。規模應用重管控量子通信最大的優勢在于“防竊聽”、“一次一密”、“絕對安全”，因此最適合于政府、銀行、金融證券、大型企業集團等保密通信要求較高的場合。

而對于民眾而言，一般不需要如此高保密度的量子通信技術，因而在設計和推廣上，可就成本和便捷度多下工夫。