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“滬杭幹線” 拉啟量子通信產業化大幕

人類從結繩記事到傳遞密碼本，經歷了幾千年的漫漫長路。當信息傳輸已經不再是問題的時候，如何保證數據的安全成為了首要任務。首顆量子科學實驗衛星“墨子號”的發射成功，標誌著量子通信真正進入廣域傳輸時代。總長2000多公里的量子“京滬幹線”也即將於年底貫通，到2030年左右，中國率先建成全球化的量子通信網絡。

普朗克的量子論和愛因斯坦的相對論重新詮釋了世界。量子力學催生了第一次信息革命，人類社會的第二次信息革命已經到來，秘密也許就藏在科學家構建的宏偉的“量子大廈”里。

“量子中繼”保證安全

“基於量子產生的真隨機數才能帶來真正的安全，並且量子隨機數發生器(QRNG)已經商業化。量子密鑰分發(QKD)與經典通信有很多類似的地方，除了單光子探測等特殊器件，但是由於光纖固有衰減的存在，QKD在傳輸距離約400公里的地方將會遇到瓶頸。而解決這一壁壘最重要的方法之一就是使用量子中繼。”業內公認的泰鬥級人物、國際量子信息科學領軍人之一、瑞士日內瓦大學教授尼古拉斯-吉森(Nicolas Gisin)在杭州接受第一財經記者專訪時闡述了偽隨機數和真隨機數、量子計算與經典計算的本質區別。

而這一瓶頸已經被中國人所攻破。伴隨著中科大的量子科研團隊把技術難關逐一攻破，量子通信的產業化正在取得重要突破。10月18日在杭州，全球第一條量子通信商用幹線“滬杭幹線”(浙江段)宣布開通。“滬杭幹線”總長約260公里，途經上海秀浦路、漕河涇、大港、嘉興東、桐鄉、杭州6個中繼站。今年年底前，“滬杭幹線”將全線貫通、“京滬幹線”也將竣工。滬杭幹線”將和“京滬幹線”一起，構成未來的量子通信網絡，這標誌著量子通信產業化的序幕拉開。

負責“滬杭幹線”承建的九州量子公司董事長鄭韶輝對第一財經記者表示：“‘京滬幹線’實現了從無到有的改變，‘滬杭幹線’則是進一步優化的產物，尤其是商用價值的探索。未來，‘滬杭幹線’還可能與‘京滬幹線’接通。”

“量子通信是一個規模從幾百億到千億級的產業。同任何新興產業一樣，在發展的早期階段是研發驅動。隨著技術的成熟，政策和資本將發揮重要作用。從目前的情況來看，政策和資本都對量子通信高度重視，產業正處於發展的黃金階段。”鄭韶輝對第一財經記者表示。

清華大學-九州量子網絡聯合實驗室主任段路明是量子信息領域的世界級領軍人物，他早在2001年就提出了首個長距離量子通信的DLCZ量子中繼方案，一時轟動全球。段路明表示：“量子通信的核心問題是保密通信。現在主要的難點——科技發展的目標，就是如何實現量子保密通信。”他介紹道，目前有兩種並行的解決方案，一種是所謂的量子通信衛星，另一種就是量子中繼。“量子通信衛星是我們中國發射的第一顆量子衛星。自由空間糾纏分發，我們基於自由空間，還有光纖的應用，另外一種互補方式，就是光纖的量子通信。”段路明說。

“量子+”時代分三步走

吉森說：“量子通信技術看起來有些魔幻，但是應用前景一片光明。”這代表了現在全球頂尖的量子通信領域的思潮。鄭韶輝向第一財經記者介紹道，未來量子產業化的發展將分成三個階段，每個階段將經歷3~5年的成長期。“第一個階段是設備商的3~5年，主要任務就是把成本降下來，實現設備的穩定性以及工業化的維護，為大規模推廣做準備。在這個過程中需要構建一個全產業鏈——上遊的材料企業芯片企業，中遊關聯的通信設備商企業和下遊的運營商以及運用領域的企業。”鄭韶輝說。

他還表示，在第一階段中，量子通信技術主要應用於軍事、金融、能源、政務等領域信息的安全傳輸。終端客戶包括國家電網、中石油等。而“滬杭幹線”以及“京滬幹線”是重要的基礎設施。鄭韶輝表示：“這些數據的應用就是通過幹線和城域網跑出來，最終把最終端的客戶的需求發掘出來，使我們的產品進一步成熟，推向市場。”

“第二個階段就是運營商的五年，當完善的設備出現後，中移動和中國電信等運營商將大舉參與進來。屆時就會需要大量的城域網的建設，組建成一個量子通信網絡。而量子手機、量子白板、量子POS機領域的很多企業也都會參與到這個過程中。”鄭韶輝介紹道，“第三個階段就是互聯網平臺商的五年，屆時將誕生新的阿里巴巴，新的BAT。我們相信未來顛覆BAT將會和技術模式的創新緊密相關。在這個過程當中，互聯網行業迎來非常巨大的變化，支付領域里，比如量子手機與工商銀行建立行業的APP的支付手段，跟銀監會制定一種安全的支付標準，在這個行業里面形成顛覆，或者是新的平臺商的建設，人們將迎來‘量子+’的時代。”

鄭韶輝還向第一財經記者獨家透露，九州量子正在和手機制造商合作研發量子保密手機，第一部樣機最快明年底面世。他介紹稱，量子保密手機的主要核心技術就是九州量子等企業正在研究的存儲密鑰的解決方案，這涉及手機接口的問題以及隨機數發生器。他表示，當手機產品成熟後，運營商一定會更深地介入。“移動運營商代表了真正的產業的力量。”鄭韶輝表示。

政企合力領跑全球

不過現在量子通信面臨的最大挑戰仍然是落地和使用。量子通信設備的上遊企業科大國盾總經理趙勇對第一財經記者表示：“現在的一大重要任務是構建產業鏈，現在的‘滬杭幹線’、‘京滬幹線’，這些平臺都是為商業化嘗試做準備的。量子通信市場的規模是千億級的，一家企業肯定無法覆蓋市場，需要一個大的環境，共同托起這個千億的產業。”為此，中國信息協會量子分會今年宣告成立，由趙勇擔任會長，這個協會的目標就是打造產業生態，讓更多企業參與到量子通信、計算、探測、感知等領域。”

中國電信浙江分公司副總經理陳華表示：“量子技術的發展，作為移動三大運營商之一，中國電信願意積極參與進來，利用我們龐大的資源，選擇一些業務領域，比如傳輸、移動通信和寬帶上網，並針對一些客戶群，比如政府單位、金融單位，與相關的產業鏈的各方繼續合作開展業務的拓展。”他還說，新的技術到來的時候，企業應該用積極的心態去擁抱新技術。

浙江省政協主席孫文友表示：“今年4月份，習近平在考察中科大時為量子通信研發工作授予了八個字，‘很有前途，非常重要’。”“十三五”規劃綱要列出了未來五年中國計劃實施的100個重大工程及項目，其中量子通信和天地一體化信息網被列入前十大項目。這將推動量子通信保密網絡在全國範圍內大規模建設和應用。地方政府也給予了積極響應：《長江三角洲城市群發展規劃》明確提出，加快城市群主要城市城域量子通信網構建，建成長三角城市群廣域量子通信網絡;此外，烏魯木齊、山西、江西等地也將量子通信幹線建設納入規劃。

今年年底，九州量子將與瑞士頂尖的行業企業ID Quantique(IDQ)合作，將後者的技術在中國落地。IDQ創始人、CEO Gregoire Ribordy對第一財經記者表示：“之所以和中國企業合作，一方面是因為看好中國政府在量子領域的投入和決心。因為如此重大的項目不能光靠企業，一定有政府的支持;另一方面是希望借助中國政府和企業的推動，讓世界上其他的國家跟進，通過中歐合作來推動這項人類共同的項目。”

如今，量子“京滬幹線”正在飛速搭建，天地一體的廣域量子網絡也倚馬可待，量子技術市場應用不斷突破。在全球第二次“量子革命”計劃中，中國正在領跑。