“沪杭干线” 拉启量子通信产业化大幕

人类从结绳记事到传递密码本，经历了几千年的漫漫长路。当信息传输已经不再是问题的时候，如何保证数据的安全成为了首要任务。首颗量子科学实验卫星“墨子号”的发射成功，标志着量子通信真正进入广域传输时代。总长2000多公里的量子“京沪干线”也即将于年底贯通，到2030年左右，中国率先建成全球化的量子通信网络。

普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论重新诠释了世界。量子力学催生了第一次信息革命，人类社会的第二次信息革命已经到来，秘密也许就藏在科学家构建的宏伟的“量子大厦”里。

“量子中继”保证安全

“基于量子产生的真随机数才能带来真正的安全，并且量子随机数发生器(QRNG)已经商业化。量子密钥分发(QKD)与经典通信有很多类似的地方，除了单光子探测等特殊器件，但是由于光纤固有衰减的存在，QKD在传输距离约400公里的地方将会遇到瓶颈。而解决这一壁垒最重要的方法之一就是使用量子中继。”业内公认的泰斗级人物、国际量子信息科学领军人之一、瑞士日内瓦大学教授尼古拉斯-吉森(Nicolas Gisin)在杭州接受第一财经记者专访时阐述了伪随机数和真随机数、量子计算与经典计算的本质区别。

而这一瓶颈已经被中国人所攻破。伴随着中科大的量子科研团队把技术难关逐一攻破，量子通信的产业化正在取得重要突破。10月18日在杭州，全球第一条量子通信商用干线“沪杭干线”(浙江段)宣布开通。“沪杭干线”总长约260公里，途经上海秀浦路、漕河泾、大港、嘉兴东、桐乡、杭州6个中继站。今年年底前，“沪杭干线”将全线贯通、“京沪干线”也将竣工。沪杭干线”将和“京沪干线”一起，构成未来的量子通信网络，这标志着量子通信产业化的序幕拉开。

负责“沪杭干线”承建的九州量子公司董事长郑韶辉对第一财经记者表示：“‘京沪干线’实现了从无到有的改变，‘沪杭干线’则是进一步优化的产物，尤其是商用价值的探索。未来，‘沪杭干线’还可能与‘京沪干线’接通。”

“量子通信是一个规模从几百亿到千亿级的产业。同任何新兴产业一样，在发展的早期阶段是研发驱动。随着技术的成熟，政策和资本将发挥重要作用。从目前的情况来看，政策和资本都对量子通信高度重视，产业正处于发展的黄金阶段。”郑韶辉对第一财经记者表示。

清华大学-九州量子网络联合实验室主任段路明是量子信息领域的世界级领军人物，他早在2001年就提出了首个长距离量子通信的DLCZ量子中继方案，一时轰动全球。段路明表示：“量子通信的核心问题是保密通信。现在主要的难点——科技发展的目标，就是如何实现量子保密通信。”他介绍道，目前有两种并行的解决方案，一种是所谓的量子通信卫星，另一种就是量子中继。“量子通信卫星是我们中国发射的第一颗量子卫星。自由空间纠缠分发，我们基于自由空间，还有光纤的应用，另外一种互补方式，就是光纤的量子通信。”段路明说。

“量子+”时代分三步走

吉森说：“量子通信技术看起来有些魔幻，但是应用前景一片光明。”这代表了现在全球顶尖的量子通信领域的思潮。郑韶辉向第一财经记者介绍道，未来量子产业化的发展将分成三个阶段，每个阶段将经历3~5年的成长期。“第一个阶段是设备商的3~5年，主要任务就是把成本降下来，实现设备的稳定性以及工业化的维护，为大规模推广做准备。在这个过程中需要构建一个全产业链——上游的材料企业芯片企业，中游关联的通信设备商企业和下游的运营商以及运用领域的企业。”郑韶辉说。

他还表示，在第一阶段中，量子通信技术主要应用于军事、金融、能源、政务等领域信息的安全传输。终端客户包括国家电网、中石油等。而“沪杭干线”以及“京沪干线”是重要的基础设施。郑韶辉表示：“这些数据的应用就是通过干线和城域网跑出来，最终把最终端的客户的需求发掘出来，使我们的产品进一步成熟，推向市场。”

“第二个阶段就是运营商的五年，当完善的设备出现后，中移动和中国电信等运营商将大举参与进来。届时就会需要大量的城域网的建设，组建成一个量子通信网络。而量子手机、量子白板、量子POS机领域的很多企业也都会参与到这个过程中。”郑韶辉介绍道，“第三个阶段就是互联网平台商的五年，届时将诞生新的阿里巴巴，新的BAT。我们相信未来颠覆BAT将会和技术模式的创新紧密相关。在这个过程当中，互联网行业迎来非常巨大的变化，支付领域里，比如量子手机与工商银行建立行业的APP的支付手段，跟银监会制定一种安全的支付标准，在这个行业里面形成颠覆，或者是新的平台商的建设，人们将迎来‘量子+’的时代。”

郑韶辉还向第一财经记者独家透露，九州量子正在和手机制造商合作研发量子保密手机，第一部样机最快明年底面世。他介绍称，量子保密手机的主要核心技术就是九州量子等企业正在研究的存储密钥的解决方案，这涉及手机接口的问题以及随机数发生器。他表示，当手机产品成熟后，运营商一定会更深地介入。“移动运营商代表了真正的产业的力量。”郑韶辉表示。

政企合力领跑全球

不过现在量子通信面临的最大挑战仍然是落地和使用。量子通信设备的上游企业科大国盾总经理赵勇对第一财经记者表示：“现在的一大重要任务是构建产业链，现在的‘沪杭干线’、‘京沪干线’，这些平台都是为商业化尝试做准备的。量子通信市场的规模是千亿级的，一家企业肯定无法覆盖市场，需要一个大的环境，共同托起这个千亿的产业。”为此，中国信息协会量子分会今年宣告成立，由赵勇担任会长，这个协会的目标就是打造产业生态，让更多企业参与到量子通信、计算、探测、感知等领域。”

中国电信浙江分公司副总经理陈华表示：“量子技术的发展，作为移动三大运营商之一，中国电信愿意积极参与进来，利用我们庞大的资源，选择一些业务领域，比如传输、移动通信和宽带上网，并针对一些客户群，比如政府单位、金融单位，与相关的产业链的各方继续合作开展业务的拓展。”他还说，新的技术到来的时候，企业应该用积极的心态去拥抱新技术。

浙江省政协主席孙文友表示：“今年4月份，习近平在考察中科大时为量子通信研发工作授予了八个字，‘很有前途，非常重要’。”“十三五”规划纲要列出了未来五年中国计划实施的100个重大工程及项目，其中量子通信和天地一体化信息网被列入前十大项目。这将推动量子通信保密网络在全国范围内大规模建设和应用。地方政府也给予了积极响应：《长江三角洲城市群发展规划》明确提出，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，乌鲁木齐、山西、江西等地也将量子通信干线建设纳入规划。

今年年底，九州量子将与瑞士顶尖的行业企业ID Quantique(IDQ)合作，将后者的技术在中国落地。IDQ创始人、CEO Gregoire Ribordy对第一财经记者表示：“之所以和中国企业合作，一方面是因为看好中国政府在量子领域的投入和决心。因为如此重大的项目不能光靠企业，一定有政府的支持;另一方面是希望借助中国政府和企业的推动，让世界上其他的国家跟进，通过中欧合作来推动这项人类共同的项目。”

如今，量子“京沪干线”正在飞速搭建，天地一体的广域量子网络也倚马可待，量子技术市场应用不断突破。在全球第二次“量子革命”计划中，中国正在领跑。