中國量子通信領(lǐng)域的世界地位通過這些來發(fā)力

量子通信作為一個既古老又新鮮的話題，進(jìn)來借著我國自主研發(fā)的世界首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”發(fā)射的契機，著實又亢奮了一把。其實，早在2006年，我國就在《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中將“量子調(diào)控研究”列為重大基礎(chǔ)科學(xué)研究計劃，重點研究量子通信的載體和調(diào)控原理及方法等新原理和新技術(shù)，并預(yù)計“可能在20-30年后對人類社會經(jīng)濟發(fā)展產(chǎn)生難以估量的影響。”今年8月初國務(wù)院印發(fā)的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》也將量子通信列入15個新部署的重大項目之一。

量子通信的意義

量子通信的核心是解決通信的安全性問題，即利用量子力學(xué)的基本原理（如量子態(tài)不可克隆原理和量子態(tài)的測量塌縮性質(zhì)等）或者利用量子態(tài)隱形傳輸?shù)攘孔酉到y(tǒng)特有屬性，以及量子測量的方法來完成兩地之間的信息傳遞。量子通信是目前已經(jīng)被數(shù)學(xué)上嚴(yán)格證明的絕對安全的通信手段。因此，發(fā)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(guān)重要，尤其是對于政府、軍隊和金融等涉及國家社會安全穩(wěn)定的部門而言更為如此。在新一代通信設(shè)備和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展的今天，信息安全領(lǐng)域早已成為世界強國之間無形的戰(zhàn)場。尤其是自“棱鏡門”事件后，包括通信安全和網(wǎng)絡(luò)安全在內(nèi)的信息安全得到了國家和政府的高度關(guān)注和空前重視，信息安全保衛(wèi)戰(zhàn)已經(jīng)上升到國家戰(zhàn)略層面，打造通信安全已體現(xiàn)出國家意志。

政策面上也體現(xiàn)出對信息安全的高度重視。2014年2月27日，中央網(wǎng)絡(luò)安全和信息化領(lǐng)導(dǎo)小組成立，著眼國家安全和長遠(yuǎn)發(fā)展，統(tǒng)籌協(xié)調(diào)涉及經(jīng)濟、政治、文化、社會及軍事等各個領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)安全和信息化重大問題；5月20日，中央國家機關(guān)政府采購中心發(fā)布《關(guān)于進(jìn)行信息類協(xié)議供貨強制節(jié)能產(chǎn)品補充招標(biāo)的通知》，禁止中國中央機關(guān)采購中心計算機類安裝Win8系統(tǒng)。7月3日，公安部下發(fā)通知，要求各級公安機關(guān)今后禁止采購賽門鐵克的“數(shù)據(jù)防泄漏”（Symantec DLP）產(chǎn)品，并盡快用國產(chǎn)軟件予以更換，原因是該產(chǎn)品存在竊密后門和高危安全漏洞。2015年7月1日，第十二屆全國人民代表大會常務(wù)委員會第十五次會議通過新的《國家安全法》，要求對網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)產(chǎn)品和服務(wù)進(jìn)行國家安全審查。

量子通信的無條件安全通信技術(shù)正是滿足國家信息安全戰(zhàn)略的終極武器。而伴隨著激烈的國際競爭（量子通信已經(jīng)成為歐盟、美國、日本等發(fā)達(dá)國家優(yōu)先發(fā)展的信息科技和產(chǎn)業(yè)高地），在信息安全這樣一個無形的戰(zhàn)場中，加大研發(fā)投入并獲取核心技術(shù)才能占據(jù)信息安全領(lǐng)域的制高點，從而在軍事、國防、金融、工程和社會公共設(shè)施等信息安全領(lǐng)域發(fā)揮重要的應(yīng)用價值。

由于絕對安全的特性，量子通信通信技術(shù)市場規(guī)模有望達(dá)到千億元級別。以國防領(lǐng)域為例，量子通信能應(yīng)用于通信密鑰生成與分發(fā)系統(tǒng)，構(gòu)成作戰(zhàn)區(qū)域內(nèi)機動的安全通信網(wǎng)絡(luò)；能用于改進(jìn)光網(wǎng)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(yīng)用于深海安全通信，為遠(yuǎn)洋深海安全通信開辟嶄新途徑和目標(biāo)，為國防贏得先機。

我國量子通信領(lǐng)域成果

我國的量子通信技術(shù)起步雖然晚于歐美國家，但近幾年來取得了重大進(jìn)展。我國量子通信領(lǐng)域領(lǐng)軍人物中科大潘建偉院士不僅榮獲2015年國家最高科學(xué)技術(shù)發(fā)明獎，其研究成果還榮登“2015年世界物理學(xué)十大進(jìn)展”第一名，開創(chuàng)中國物理學(xué)的先河。

潘建偉院士和他的研究團隊對量子通信領(lǐng)域有三大突出貢獻(xiàn)：其一，在2004年、2007年和2012年先后實現(xiàn)了五光子糾纏態(tài)、六光子糾纏態(tài)、八光子糾纏態(tài)的制備與操縱，均居于世界第一位次，連續(xù)刷新了世界紀(jì)錄，在量子糾纏方面遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(xiàn)廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)乃至全球量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了堅實的基礎(chǔ)。其三，對遠(yuǎn)距離量子通信與空間尺度量子實驗關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了驗證，2005年在國際上首次實現(xiàn)距離大于垂直大氣層等效厚度的自由空間雙向糾纏分發(fā)，2010年在國際上首次實現(xiàn)16公里自由空間量子態(tài)隱形傳輸，2011年10月至2012年6月在國際上接連首次實現(xiàn)百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和雙向糾纏分發(fā)，為基于衛(wèi)星的廣域量子通信以及大尺度的量子計算、量子信息技術(shù)應(yīng)用與實施打通了技術(shù)瓶頸。

其他成果還包括：2015年，中科大進(jìn)一步發(fā)展出了“非摧毀性的測量技術(shù)”，從而首次讓一個光子的“自旋”和“軌道角動量”兩項信息能同時傳送；同年，中科大量子信息重點實驗室在固態(tài)量子芯片研究方面也取得重要進(jìn)展，成功實現(xiàn)了在百皮秒量級內(nèi)完成半導(dǎo)體量子體系的兩個電荷量子比特的操控；2016年中科院則完成發(fā)射首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”。

值得一提的是，我國在量子通信領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程大大超過歐美國家，已處于產(chǎn)業(yè)化發(fā)展前期。量子通信的產(chǎn)業(yè)鏈主要包括四個環(huán)節(jié)：核心零組件、量子設(shè)備與解決方案、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與系統(tǒng)集成和網(wǎng)絡(luò)運營。我國在產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)——量子設(shè)備與解決方案提供領(lǐng)域較為突出。全球主要的4家量子設(shè)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。然而在核心零組件環(huán)節(jié)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(huán)節(jié)的絕對安全就必須實現(xiàn)各個核心零組件環(huán)節(jié)的國產(chǎn)化，避免采用進(jìn)口器件。因此核心零組件環(huán)節(jié)是我國量子通信產(chǎn)業(yè)化未來進(jìn)程中亟待突破的領(lǐng)域。

對發(fā)展量子通信政策建議

從目前來看，量子通信戰(zhàn)略地位凸顯，國家需求明確，未來發(fā)展大有可為。目前我國量子通信領(lǐng)域的成果處于世界領(lǐng)先地位，如何更好地將研究成果轉(zhuǎn)換為經(jīng)濟增長動力、把握市場先機，是下一階段的重要命題。我們認(rèn)為可以從以下幾個方面著手，進(jìn)一步推動我國量子通信的發(fā)展。

第一，突出重難點，加大支持力度。下一步仍應(yīng)保持對量子通信領(lǐng)域的穩(wěn)定投入以鞏固領(lǐng)先地位，其中尤其針對重點環(huán)節(jié)和薄弱環(huán)節(jié)加大支持。重點環(huán)節(jié)指包括關(guān)鍵技術(shù)或者具有廣闊市場前景的領(lǐng)域，如量子計算。量子計算依賴于量子力學(xué)規(guī)律處理信息，有著經(jīng)典計算機永遠(yuǎn)不可逾越的巨大優(yōu)勢，或?qū)㈩嵏?a target="_blank">人工智能領(lǐng)域的游戲規(guī)則。薄弱環(huán)節(jié)如上文所說的核心零組件，其作為實現(xiàn)量子通信產(chǎn)業(yè)化的四大環(huán)節(jié)之一且目前是我國的短板，因而也應(yīng)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(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國在知識產(chǎn)權(quán)意識和相關(guān)立法上同發(fā)達(dá)國家仍存在較大差距，而知識產(chǎn)權(quán)保護的疏失對于研究成果的商業(yè)化運作將造成不容忽視的負(fù)面影響。因此可考慮制定量子通信領(lǐng)域的知識產(chǎn)權(quán)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(fā)展成果位于世界前列，應(yīng)把握先機搶先制定相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，

第三，注重量子通信領(lǐng)域人才培養(yǎng)。***在談創(chuàng)新驅(qū)動戰(zhàn)略時曾多次表示了對人才建設(shè)的重視，推動量子通信不斷出成果也應(yīng)以人才建設(shè)為核心。目前已有部分省市啟動相關(guān)工作，比如上海市科委通過基礎(chǔ)研究項目、上海市自然基金、科技人才計劃等，在量子科學(xué)領(lǐng)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(shè)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(diào)控，用以補充創(chuàng)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(guī)模應(yīng)用重管控量子通信最大的優(yōu)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(yè)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(shù)，因而在設(shè)計和推廣上，可在成本和便捷度上多做文章。