量子通信:從實驗室走向產業化

趙燕

量子信息技術是用量子態來編碼、傳輸、處理和存儲信息的一類前沿理論技術總稱。量子特有的多維性、不可分割性和不可復制性，使其突破了現有信息技術的物理極限和運算速度極限，在安全通信、加密/解密、新計算等方面具備巨大的發展潛力和應用前景。量子信息技術主要分為量子通信、量子計算、量子測量三大領域，其中量子通信技術正進入快速產業化通道。

量子通信技術的國內外研究現狀

量子通信理論最早起源美國IBM公司科學家Bennett等人提出的量子密鑰分發協議（BB84協議）。量子通信包括量子密鑰分發、量子態隱形傳輸、量子密集編碼、量子秘密共享和量子安全直接通信等理論。其中基于量子密鑰分發和量子態隱形傳輸的量子通信技術在實用化、商用化方面進展迅速，而基于量子密集編碼、量子秘密共享和量子安全直接通信的量子通信技術則處于基礎理論研究階段。

量子通信技術是全球高度重視的戰略性高新技術領域，各國研發投入巨大。隨著量子通信理論與技術的日益成熟，全球大規模量子保密通信網絡開始迅速增長，美國、歐盟、英國、加拿大、日本、韓國等國紛紛啟動各自的國家量子骨干網絡建設計劃，多個地區和國家相繼建成了歐盟的SECOQC網、東京量子通信網等多個量子通信實驗網絡。我國也陸續出臺了相關政策措施推動量子信息技術的發展，在量子通信領域的研發實力位于全球領先地位。

目前，我國在量子通信領域的典型成果有“墨子號”衛星和“京滬干線”。2016年8月，全球首個量子科學實驗衛星—墨子號發射成功，2017年8月“墨子號”提前完成預先設定的千公里級量子糾纏分發、星地高速量子密鑰分發、地星量子隱形傳態三大科學目標。2017年9月，全長2000多公里的京滬干線正式開通，是世界第一條實現了基于可信中繼方案的遠距離量子安全密鑰分發的量子通信保密干線。

量子通信技術的應用前景

利用量子態和量子糾纏效應進行通信的量子通信具有絕對安全的確保通信不被監控和竊聽的特點，在信息安全領域有著重大的應用前景。量子通信技術不僅可用于軍事領域的保密通信，還適用于任何涉密信息傳輸的政務、電信、金融、電力、稅務等領域。

經過30多年的發展，量子通信已經從實驗室階段進入產業化階段。目前，量子通信技術已在國內多個行業領域開展應用。金融領域，中國工商銀行實現了網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸;電力領域，國家電網實現了電力領域重要業務數據信息在京滬兩地災備中心之間的量子加密傳輸;政法領域，濟南黨政機關量子通信專網已經開始運營，服務于濟南市的黨、政、公安、司法機關。隨著量子通信技術的產業化和遠距離廣域量子通信網絡的實現，量子通信作為信息安全的關鍵技術將走向大規模應用。