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持续创新带来突破:中国量子通信从“并跑”到“领跑”

2017年9月26日 12:17  CCTIME飞象网  

飞象网讯 (计育青/文)2016年8月,当中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”的消息传遍世界的时候,人们普遍的感觉是惊讶——如此高端的科技成果,怎么就让中国抢了先?其实这并不奇怪,只要有强烈的需求和充足、持续的投入,中国科研人员的才智完全可以创造奇迹。

如今人类正处于信息时代,可是在信息传递越来越方便的同时,信息安全却一直没有令人信服的保障。特别是在全球化分工的大背景下,信息网络中的设备、零配件和软件来源复杂,保障信息安全更加困难。中国是一个大国,必须发展强有力的手段来保障自身的信息安全,而量子保密通信是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式,这就使得中国对量子通信给予了高度关注。

近年来,在中国科学院、国家发改委、科技部、国家自然科学基金等相关部委的支持下,中国在量子通信领域形成了很强的理论和实验技术储备,以中国科技大学潘建伟教授领衔的量子通信团队在该领域相继取得一系列重大突破,开启了全球化量子通信、空间量子物理学和量子引力实验检验的大门,为我国在国际上抢占了量子科技创新制高点,成为国际同行的标杆,实现了从“并跑”到“领跑”的转变。

事关国家战略

传统通信技术主要解决“有无”的问题,实现语音、消息、视频、数据等各类业务的传输及网络分发功能。不过随着移动互联网、云数据中心等新型信息技术的发展,用户与用户、用户与数据、数据与数据在地理位置、逻辑关系等方面逐渐分离,安全就成了用户、数据间交互必须具备的第一要素。

现有的网络安全手段很多,既有物理隔离,也有系统层面的认证、加密、甄别等手段。不过“棱镜门”事件爆发之后,人们才知道这一切措施都像筛子一样,可以任由美国安全机构随意穿越,获取任何人的电子邮件、在线信息等数据。量子通信则不然,可以有效地隔绝非法入侵和窥探,在金融、政务、通信、能源(电力)、交通(铁路)、教育等行业有非常广泛的应用前景。

在2016年发布的国家“十三五”规划纲要,中共中央、国务院印发的《国家创新驱动发展战略纲要》,以及国务院印发《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》中,都提到了量子信息技术、量子密钥技术,强调超前布局战略性产业,发展引领产业变革的颠覆性技术,培育未来发展新优势等。2016年5月,国家批复的“长江三角洲城市群发展规划”中明确指出“积极建设‘京沪干线’量子通信工程,推动量子通信技术在上海、合肥、芜湖等城市使用,促进量子通信技术在政府部门、军队和金融机构等应用”。在“信息基础设施重点工程”中明确要求“根据‘京沪干线’等量子通信干线工程建设,加快城市群主要城市城域量子通信网构建,建成长三角城市群广域量子通信网络。”此外,北京市、上海市、安徽省、山东省等省市也已将量子通信写入“十三五”规划。

研发、应用领先世界

在中国科学院、国家发改委、科技部、国家自然科学基金等支持下,我国在量子通信领域积聚了很强的理论和实验技术储备,培育了一批以中国科学技术大学潘建伟团队为代表的优秀研究团队。

科大国盾量子技术股份有限公司总裁赵勇在接受飞象网记者采访时表示,在过去十余年间,潘建伟团队的成果曾6次入选英国物理学会评选的年度国际物理学重大进展、5次入选美国物理学会评选的年度国际物理学重大进展、9次入选两院院士评选的中国十大科技进展新闻、1次入选美国Science杂志“年度十大科技进展”、1次入选英国Nature杂志“年度十大科技亮点”、1次当选英国物理学会评选的国际物理学十大突破榜首。潘建伟团队中的主要成员还先后获得了欧洲物理学会菲涅尔奖、中科院杰出科技成就奖、香港求是科技基金会“求是杰出科学家奖”、美国物理学会“贝勒讲席(Beller's Lectureship)”,以及国际量子计算、测量和通信学会评选的“国际量子通信奖”、何梁何利科学与技术成就奖、陈嘉庚青年科学奖等。

2016年1月,潘建伟院士团队的“多光子纠缠及干涉度量”项目获得了2015年国家自然科学一等奖,这是中国自然科学领域的最高奖项。英国《自然》杂志在特稿中慨叹:“在量子通信领域,中国用了不到十年的时间,由一个不起眼的国家发展成为现在的世界劲旅,将领先于欧美。”

2016年8月16日,世界首颗量子科学实验卫星在酒泉卫星发射中心成功发射升空,全球科学界都对中国量子科技的进步倍感惊讶。中共中央政治局委员、国务院副总理刘延东指出,成功发射量子科学实验卫星,对于抢占战略制高点、保障国家信息安全具有重要意义。

赵勇告诉记者,依托潘建伟团队的核心技术,国内成立了第一家从事量子信息技术产业化的创新型企业“科大国盾量子技术股份有限公司”,致力于将世界领先的科研成果转化为生产力,满足各行各业对信息安全的需求。

在量子通信技术产业化方面,国内的国科量子通信网络有限公司(简称“量子网络公司”)也是一支劲旅。据该公司副总裁王健全介绍,量子网络公司是由国科控股与中国科学技术大学共同发起成立的创新型企业,专注于量子保密通信网络设施的规划、建设、推广和维护,提供量子安全应用开发、系统集成、技术支持等服务。量子网络公司规划建设的广域量子保密通信骨干网络覆盖范围将逐渐从京津冀、长江经济带扩展至全国,覆盖省会、直辖市及计划单列市等大中型城市,并延展至海外区域,服务“一带一路”等国家战略及驻外机构保密通信需求。

“我们的目标是推动量子技术在军民融合、政务、金融、电力、通信等领域的规模化应用,最终成为国际领先的量子通信综合服务提供商。”王健全说。

量子通信进入规模应用阶段

近年来,随着技术研发的不断推进,量子通信在国内迅速进入了实际应用阶段,规模越来越大,涉及领域也越来越多。

早在2013年,国家发改委就启动了“量子保密通信‘京沪干线’技术验证及应用示范项目”(简称“京沪干线”),这是全球首个开工的远距离量子骨干线路。该项目由中国科学技术大学、中国科学院联合承担,目标是建成连接北京、上海,贯穿济南、合肥等地长达2000多公里的量子保密通信骨干线路,实现多地城域网络的接入。2016年12月,“京沪干线”全线贯通,在世界上首次实现了基于可信中继方案的远距离量子安全密钥分发,可以为政务、金融及军民融合等领域提供数据保密通信服务。

在金融领域,在中国人民银行、中国银监会等单位的指导下,国内多家银行与证券单位已经或正在进行同城数据备份和加密传输、网上银行加密、异地灾备及视频会议等示范应用。目前中国银监会已将量子通信写入银行业“十三五”发展规划,中国人民银行启动了人民币跨境收付信息管理系统(RCPMIS)的量子通信技术应用示范,未来会面向全系统推广应用。

在云数据中心领域,阿里云于2014年搭建了合作测试平台,对量子设备与公共云平台的技术融合进行测试和验证,并于2015年10月联合发布了云量子通信产品。2017年3月,阿里云宣布网商银行一组信贷数据采用量子技术在专有云上完成了量子加密通讯试点,这是业界第一个云上量子加密通讯案例。未来阿里云计划逐步将政务、金融、电子商务等各种类型的云态迁移到量子安全域。

在专网领域,合肥、济南分别在2012年、2013年建成了规模化的城域量子通信专网,最高人民法院正在开展与安徽省高院之间的量子通信视频业务试点。此外,量子通信在武警、检察院以及医疗大数据领域的应用示范也在逐步推进。

经过国家长期的战略投入、科研人员的持续创新,中国在量子通信领域的科学探索、技术研发、实践应用等都跑在了世界前列。这不仅为国内产业界带来了突出的领先优势,也为国家、企业和个人的信息安全提供了有效保障,为网络社会的长期健康发展奠定了良好的基础。

编 辑:霏雯
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