中国量子通信下一步

许向真

借着我国自主研发的世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”发射契机，量子通信再次成为社会的关注热点。

事实上，早在2006年，我国已在《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》中将“量子调控研究”列为重大基础科学研究计划。今年8月初，国务院印发的《“十三五”国家科技创新规划》也将量子通信列入15个新部署的重大项目之一。

在国家高度重视下，再加上各界的不懈努力，我国量子通信技术和产业发展取得了巨大的成果，从10年前的不起眼发展为现在的“世界劲旅”，领先于欧美发达国家。

接下来，摆在中国量子通信技术和产业各界面前的，将是如何进一步巩固成果，把优势转化为真正惠及国家、产业以及民众的“福利”。

信息安全“终极武器”

量子通信是目前已经被证明是绝对安全的通信手段。因此，发展量子通信，大到保护国家安全，小至保护公民隐私安全都至关重要，尤其是对于政府、军队和金融等涉及国家社会安全稳定的部门而言更为如此。

在新一代通信设备和互联网技术高速发展的今天，信息安全领域早已成为世界强国之间无形的战场。尤其是自“棱镜门”事件后，包括通信安全和网络安全在内的信息安全得到了国家的高度关注和空前重视，保卫国家的信息安全已经上升到国家战略层面，打造通信安全已体现出国家意志。

量子通信的无条件安全通信技术正是满足国家信息安全战略的“终极武器”之一。伴随着激烈的国际竞争，在信息安全这样一个无形的战场中，加大研发投入并获取核心技术才能占据信息安全领域的制高点，从而在国防、金融、工程和社会公共设施等信息安全领域发挥重要的应用价值。

由于绝对安全的特性，量子通信技术市场规模有望达到千亿元级别。以国防领域为例，量子通信能应用于通信密钥生成与分发系统，构成作战区域内机动的安全通信网络;能用于改进光网信息传输保密性，由此提高信息保护和信息对抗能力;还能应用于深海安全通信，为远洋深海安全通信开辟崭新途径和目标，为国防赢得先机。

我国的量子通信技术起步虽然晚于欧美国家，但近几年来取得了重大进展。尤其是我国量子通信领域领军人物——中国科技大学潘建伟院士不仅荣获2015年国家最高科学技术发明奖，其研究成果还荣登“2015年世界物理学十大进展”第一名，开创中国物理学的先河。

潘建伟和他的研究团队对量子通信领域有三大突出贡献：

其一，在2004年、2007年和2012年先后实现了五光子纠缠态、六光子纠缠态、八光子纠缠态的制备与操纵，均居于世界第一位次，连续刷新了世界纪录，在量子纠缠方面远远地走在世界前头。

其二，很好地完成了长程量子通信中紧迫急需的量子中继器的实验与制作，为将来实现广域量子通信网络乃至全球量子通信网络奠定了坚实的基础。

其三，对远距离量子通信与空间尺度量子实验关键技术进行了验证，2005年在国际上首次实现距离大于垂直大气层等效厚度的自由空间双向纠缠分发，2010年在国际上首次实现16公里自由空间量子态隐形传输，2011年10月至2012年6月在国际上接连首次实现百公里量级的自由空间量子隐形传态和双向纠缠分发，为基于卫星的广域量子通信以及大尺度的量子计算、量子信息技术应用与实施打通了技术瓶颈。

值得一提的是，除了基础研究领域的突破，我国在量子通信领域的产业化进程也大大超过欧美国家，已处于产业化发展前期。

量子通信产业链主要包括四个环节：核心零组件、量子设备与解决方案、网络建设与系统集成和网络运营。我国在产业链的核心环节——量子设备与解决方案提供领域较为突出。全球主要的4家量子设备与解决方案提供商中，有两家来自中国，分别是科大国盾和问天量子。

科研人员在模拟地面望远镜向量子卫星发射信标光。

然而，在核心零组件环节，我国还存在瓶颈。要知道，量子通信保证的是通信信道绝对安全，但无法保证接受端的安全。也就是说，对于量子通信而言，如要确保量子通信各个环节的绝对安全，就必须实现各个核心零组件环节的国产化，这是我国量子通信产业化未来进程中亟待突破的领域。

产业发展建议

量子通信战略地位凸显，国家需求明确，未来发展大有可为。目前我国量子通信领域的成果处于世界领先地位，如何更好地将研究成果转换为经济增长动力、把握市场先机，是下一阶段的重要命题。具体而言，可以从以下几个方面着手，进一步推动我国量子通信的发展。

第一，突出重点难点，加大支持力度。下一步仍应保持对量子通信领域的稳定投入以巩固领先地位，尤其针对重点环节和薄弱环节加大支持。

这其中，重点环节包括关键技术或者具有广阔市场前景的领域，如量子计算。量子计算依赖于量子力学规律处理信息，有着经典计算机永远不可逾越的巨大优势，或将颠覆人工智能领域的游戏规则。薄弱环节是核心零组件，其作为实现量子通信产业化的四大环节之一且目前是我国的短板，因而也应作为下一阶段政策重点支持的对象。

第二，重视专利申请，抢先制定行业标准。我国在知识产权意识和相关立法上同发达国家仍存在较大差距，知识产权保护的疏失对于研究成果的商业化运作将造成不容忽视的负面影响。

因此，可考虑制定量子通信领域的知识产权保护专项立法，组织专家力量，提高专利意识。另外，鉴于我国量子通信发展成果位于世界前列，应把握先机抢先制定相关行业标准。

第三，注重量子通信领域人才培养。我国的创新驱动发展战略把人才建设摆在了极为重要的位置，推动量子通信不断出成果也应以人才建设为核心。

目前，在人才建设方面，已有部分省市启动相关工作，比如，上海市科委通过基础研究项目、上海市自然基金、科技人才计划等，在量子科学领域布局了一批项目、支持了一批人才。在今年上海市自然基金设立的专门针对40岁以下年轻人的探索类4个板块中，其中之一就是量子调控，用以补充创新后备力量。

第四，针对不同受众采取不同推广方式和管控方式。规模应用重管控量子通信最大的优势在于“防窃听”、“一次一密”、“绝对安全”，因此最适合于政府、银行、金融证券、大型企业集团等保密通信要求较高的场合。

而对于民众而言，一般不需要如此高保密度的量子通信技术，因而在设计和推广上，可就成本和便捷度多下工夫。