中國量子通信商業(yè)化時代到來

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2017-07-18 17:11:46

摘自:人民日報海外版

30歲成為中國科學(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)會為量子光學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家設(shè)立的最高榮譽——菲涅爾獎??拼髧芰孔蛹夹g(shù)股份有限公司總裁趙勇向本報表示,“目前中國的量子通信處于從技術(shù)驗證和應(yīng)用示范到商用化的過渡期。

30歲成為中國科學(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)會為量子光學(xué)領(lǐng)域青年科學(xué)家設(shè)立的最高榮譽——菲涅爾獎。陳宇翱的成長速度實際上折射的是中國量子研究的進展速度。“中國的量子通信技術(shù)已全面領(lǐng)先于世界。”在接受本報采訪時,陳宇翱說,“并且,中國量子通信商業(yè)化處于快速發(fā)展階段。”

近日,中國量子通信商業(yè)化迎來一個節(jié)點意義的事件:國內(nèi)首個商用量子通信專網(wǎng)——山東濟南黨政機關(guān)量子通信專網(wǎng)完成測試,保密性、安全性、成碼率的測試均達到設(shè)計目標(biāo),整套網(wǎng)絡(luò)預(yù)計今年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”。

1“量子通信走進千家萬戶”

7月上旬,中國科學(xué)院院士潘建偉帶領(lǐng)團隊在超冷分子和超冷化學(xué)量子模擬研究領(lǐng)域取得重要進展,又解決了一個“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,導(dǎo)師問:“你的夢想是什么?”26歲的潘建偉回答說:“我要在中國建一個世界一流的量子物理實驗室。”21年間,他不僅在中國建成了世界級的量子物理實驗室,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)濟南、合肥,到達上海,全長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)定性測試,已經(jīng)有多家銀行參與測試。“京滬干線”不僅承載了關(guān)鍵技術(shù)的研究部分,未來還將作為一個實用化的通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),為沿線城市間的政府及國家安全部門、金融機構(gòu)提供高速、高安全等級的信息傳輸保障。

“京滬干線”何時開通?目前官方并未公布具體日期。但陳宇翱認為,“ 京滬干線 的開通將會是量子時代到來的一個標(biāo)志性節(jié)點,是量子通信技術(shù)走進千家萬戶的第一座里程碑。”

據(jù)了解,近日完成測試的濟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。濟南黨政機關(guān)量子通信專網(wǎng)自今年5月開始測試以來,完成了50多個項目的測試。目前,濟南城區(qū)8個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現(xiàn)了每秒產(chǎn)生4000多個密鑰的數(shù)據(jù)加密保護。

除了濟南專網(wǎng)外,目前,“京滬干線”的拓展工程正在進行中。 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,中國不只是建設(shè) 京滬干線 這一條線,而是 多橫多縱 、全面布局。”陳宇翱說,今后還會通過衛(wèi)星連接境外,組建一個“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。”濟南市科技局的一位工作人員說,“我們在對一些機密信息進行傳輸時,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、個人用戶信息的傳輸上也會借助量子通信技術(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)有幾億個光子、幾億個電子,人們總是可以把它分出一點點來竊聽它的狀態(tài)。而量子是一個最小的單位,無法對其進行分割,若是用單個光子來做信息傳輸,那么就沒有人可以從中分出一點去竊聽。而且,量子也不可以被復(fù)制,因為任何觀測、復(fù)制都會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)展也離不開市場的牽引。除了濟南量子通信專網(wǎng)實現(xiàn)商用外,中國銀監(jiān)會、中國工商銀行、中國交通銀行、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”進行了實際業(yè)務(wù)的安全傳輸應(yīng)用驗證。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)。

科大國盾量子技術(shù)股份有限公司總裁趙勇向本報表示,“目前中國的量子通信處于從技術(shù)驗證和應(yīng)用示范到商用化的過渡期。與其他國家相比,中國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。”

在接受本報采訪時,阿里巴巴集團首席通信科學(xué)家謝崇進表示,目前量子通信商業(yè)化主要集中在金融領(lǐng)域,因為金融行業(yè)對數(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)。

趙勇認為,量子通信的商業(yè)化,一方面代表著中國在革命性高新技術(shù)的研發(fā)和轉(zhuǎn)化上取得了突破性的進展;另一方面也為中國構(gòu)建新型的信息安全體系、實現(xiàn)國家安全戰(zhàn)略提供了得力的工具和有力的支撐。

謝崇進表示,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)備安全測試、認證的標(biāo)準(zhǔn)化。安全性由誰去認證?用什么來認證?如何進行測試?此外還要解決提高部署速度、降低應(yīng)用成本等問題。

3“中國已發(fā)展為世界勁旅”

在量子技術(shù)方面,一場全球性的賽跑正在進行。

美國率先起跑,最先將量子技術(shù)列入國家戰(zhàn)略、國防戰(zhàn)略、國防和安全研發(fā)計劃。相比其他國家,美國在量子技術(shù)方面比較注重量子計算機的硬件,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算研究所。

歐洲與日本也不甘落后。歐洲較早意識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)框架計劃開始,就持續(xù)對歐洲乃至全球的量子通信研究給予重點支持。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,歐盟委員會于2016年發(fā)布了《量子宣言》,稱將在2018年啟動一項10億歐元的量子技術(shù)旗艦計劃。日本也提出了以新一代量子通信技術(shù)為對象的長期研究戰(zhàn)略,并計劃在2020—2030年建成絕對安全保密的高速量子通信網(wǎng)。

國際上普遍認為,量子技術(shù)是下一次技術(shù)革命的驅(qū)動力。中國在量子通信技術(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《自然》雜志撰文稱,“中國在量子通信領(lǐng)域已發(fā)展為世界勁旅,領(lǐng)先北美、歐洲和日本。”

2016年8月16日,中國成功發(fā)射了世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”,率先在國際上實現(xiàn)高速星地量子通信。“墨子號”的發(fā)射,使得中國率先實現(xiàn)了“千公里級”的星地雙向量子糾纏分發(fā),打破了此前國際上保持多年的“百公里級”紀(jì)錄。這也為連接地面光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)、構(gòu)建一個天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系打下基礎(chǔ)。

2017年6月,科技部聯(lián)合教育部、中國科學(xué)院、國家自然科學(xué)基金共同制定了《“十三五”國家基礎(chǔ)研究專項規(guī)劃》,著眼于更長遠的國家重大戰(zhàn)略需求,提出在“十三五”期間,將量子通信與量子計算機列入重大科技項目。“中國政府對量子信息的發(fā)展支持力度非常大。”謝崇進說。

“沒有信息安全,就沒有國家安全。”潘建偉表示,在信息安全的傳統(tǒng)領(lǐng)域,中國一直落后,長期受制于人,而目前在最尖端、最前沿的量子科學(xué)領(lǐng)域,中國終于擺脫了跟跑者的形象,成為領(lǐng)跑者。從“墨子號”衛(wèi)星的發(fā)射,到“京滬干線”的貫通,中國一路領(lǐng)先。“歐盟、美國也開始布置和我們相近的相關(guān)專項。我們能不能保持這樣領(lǐng)先的優(yōu)勢,就看今后我們自己是否努力。”談到中國量子通信的未來,潘建偉如是說。

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