12月11日，歐洲物理學(xué)會新聞網(wǎng)站“物理世界”公布了2015年度國際物理學(xué)領(lǐng)域的十項重大突破，中國科學(xué)院院士潘建偉和陸朝陽等完成的科研成果“多自由度量子隱形傳態(tài)”入選并名列榜首。消息一出，A股市場上一批相關(guān)概念股紛紛漲停，名不見經(jīng)傳的“量子通信”也正式走進大眾視野中。
事實上，中國的量子通信技術(shù)已經(jīng)達到世界頂尖水平，領(lǐng)先歐美國家不止一個身位。明年，世界上第一條量子通信保密干線—“京滬干線”將正式建成，同時，由中國科學(xué)家自主研發(fā)的世界首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”也是發(fā)射在即。安信證券分析師李偉認為，2016年將是量子通信規(guī)模應(yīng)用元年。
雖然科研水平高于歐美，但在國外，量子信息的研究主要是由GOOGle、IBM、微軟等科技巨頭承擔(dān)，中國急需一批企業(yè)將科研成果應(yīng)用到商業(yè)市場上。今年10月，阿里云與中科院旗下國盾量子在2015云棲大會上聯(lián)合發(fā)布量子加密通信產(chǎn)品，隨后又與中國科技大學(xué)等單位成立“中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”，成為量子通信商業(yè)化的領(lǐng)跑者。
“科研成果轉(zhuǎn)化為現(xiàn)實應(yīng)用的過程漫長艱辛，許多前沿技術(shù)都被困于這段‘死亡之谷’而無法走出實驗室。和阿里這樣全球化的公司合作，能夠大大加速科研成果的應(yīng)用落地，更好地造福人類，這次量子加密產(chǎn)品能夠這么快發(fā)布就是一個最好的證明。”潘建偉表示。
“完成了一次壯舉”
量子通信的出現(xiàn)，與人類追求信息安全的渴求分不開，尤其是在“棱鏡門”事件發(fā)生后，全球各國高度重視信息保密工作。隨著現(xiàn)代計算機計算能力的快速發(fā)展，現(xiàn)在常用的密碼體制已經(jīng)無法滿足對信息保密的要求。
但是，量子通信的出現(xiàn)解決了這一個問題。
所謂的量子通信，是指利用量子纏繞效應(yīng)進行信息傳遞的一種新型通信方式，是量子論和信息論相結(jié)合的研究領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的通信方式相比，量子通信具有容量大、速度快和保密性好的特點，量子通信的傳輸速度不但比光速高4戈數(shù)量級，而且基于量子力學(xué)中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算被破解的絕對安全性保證，原則上實現(xiàn)不可被破譯的完美通信。
目前量子通信主要分為量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分發(fā)兩種，前者仍處于理論研究和實驗探索階段，距離實用化尚有較大差距，但量子密鑰分發(fā)經(jīng)過近30年的發(fā)展，已初步成熟。
除此以外，隨著物聯(lián)網(wǎng)時代的來臨，萬物互聯(lián)之后，將產(chǎn)生更多的數(shù)據(jù)，需要更強大的計算能力、數(shù)據(jù)處理能力和網(wǎng)絡(luò)管理能力。利用量子計算，可以實現(xiàn)真正意義上的并行計算，從而大幅提升計算能力。
進入21世紀(jì)后，中國開始在量子通信領(lǐng)域有所建樹，至今已經(jīng)處于世界領(lǐng)先水平。2006年，中國科學(xué)院院士潘建偉及其團隊在國際上首次實現(xiàn)五光子糾纏和終端開放的量子態(tài)隱形傳輸，英國學(xué)術(shù)雜志《自然》發(fā)表了這一成果，并稱贊他們“完成了一次壯舉”。隨后潘建偉團隊創(chuàng)造多個世界第一，包括首次實驗實現(xiàn)了八光子薛定諤貓態(tài)、利用八光子糾纏首次實驗實現(xiàn)了拓撲量子糾錯、首次實驗實現(xiàn)了百公里量級的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)等。
量子通信元年
對于量子通信的商業(yè)前景，安信證券分析師李偉認為，2016年將是量子通信規(guī)模應(yīng)用元年，在國家信息安全的戰(zhàn)略背景下，預(yù)計國家層面政策持續(xù)向自主領(lǐng)域傾斜。“量子通信技術(shù)作為一種絕對安全的通信方式，可以從根本上解決國防、金融、政務(wù)、商業(yè)等領(lǐng)域的信息安全問題。”
事實上，在早前發(fā)布的國家“十三五”規(guī)劃中，量子通信成為其中重大科技專項之一。目前中國的量子保密通信城域網(wǎng)技術(shù)已經(jīng)成熟，能夠達到商用水平，未來一旦實現(xiàn)更多技術(shù)突破，市場空間將非常廣闊。有專家預(yù)測，單就量子加密領(lǐng)域而言，國內(nèi)的潛在市場規(guī)模已經(jīng)高達500億至1000億元。
對于未來量子通信的發(fā)展，上海交通大學(xué)教授王壽泰表示，空間很廣闊，可以將其運用到云計算領(lǐng)域。“如在遠端設(shè)置一臺擁有超強計算能力的計算機，同時所有用戶均連入量子互聯(lián)網(wǎng)，到時所有計算請求都能被瞬間傳送到云計算核心區(qū)，完成計算后，數(shù)據(jù)又能在瞬間被傳輸至發(fā)出請求的計算機。”
隨著技術(shù)難關(guān)一一被攻破，量子通信如何進入商業(yè)應(yīng)用市場成為下一個待解提問。在國外，量子信息的研究主要是由Google、IBM、微軟等科技巨頭承擔(dān)。相比之下，國內(nèi)從事量子計算實驗研究的主要單位是中國科技大學(xué)、清華大學(xué)、國防科技大學(xué)、南京大學(xué)和中國科學(xué)院武漢物理數(shù)學(xué)研究所等，各單位在這方面的研究整體上都處于起步階段。
商業(yè)化起步
產(chǎn)學(xué)研結(jié)合一直是中國科學(xué)成果轉(zhuǎn)化為商業(yè)應(yīng)用的常用路徑，量子通信也不例外。今年10月，阿里云與中科院旗下國盾量子在2015云棲大會上聯(lián)合發(fā)布量子加密通信產(chǎn)品，據(jù)悉，這是全球首家云服務(wù)商提供量子安全傳輸產(chǎn)品落地服務(wù)。
阿里云方面向記者表示，目前阿里云量子通信產(chǎn)品已用阿里業(yè)務(wù)完成小規(guī)模測試，可實現(xiàn)到達、保密、組網(wǎng)、密鑰分發(fā)的功能，今年將正式把合適的阿里業(yè)務(wù)切到量子安全域，進行規(guī)?；炞C，同步進行開服的準(zhǔn)備工作，后續(xù)將重點探索量子加密通信在科研、國防、金融、政務(wù)等領(lǐng)域的應(yīng)用。
阿里巴巴集團首席技術(shù)官王堅博士說，在現(xiàn)階段，云服務(wù)和量子加密技術(shù)的結(jié)合是將這一昂貴的技術(shù)普遍地大規(guī)模應(yīng)用于商業(yè)場景的唯一途徑，讓整個社會享受量子技術(shù)革命帶來的好處。
此外，12月19日，由中科院牽頭，聯(lián)合中科大、科大國盾量子技術(shù)股份有限公司、阿里巴巴(中國)有限公司、中國鐵路網(wǎng)絡(luò)有限公司、中興通訊股份有限公司、北方信息技術(shù)研究所等單位，在京簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，“中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”正式成立。
同時阿里宣布，通過10-15年時間，構(gòu)建出新一代的量子計算機?？茖W(xué)家相信，憑借量子物理學(xué)的神奇屬性來表征數(shù)據(jù)，能夠解放出無窮大的數(shù)據(jù)處理性能，量子計算機可以讓人工智能軟件的性能變得更加完備和強大，可為密碼分析、氣象預(yù)報、石油勘探、藥物設(shè)計等大規(guī)模計算難題提供解決方案。
“我們和中國科學(xué)院正在量子計算領(lǐng)域進行深度合作，目前中科院潘建偉團隊在量子超導(dǎo)芯片，單光子芯片上已經(jīng)有很大的突破。”阿里云方面向時代周報記者表示，目前公司還沒有和國外相關(guān)機構(gòu)在量子通信領(lǐng)域合作，技術(shù)上主要與中科院及旗下機構(gòu)聯(lián)合研發(fā)。
整合IT服務(wù)商神州信息也發(fā)布消息稱，旗下子公司成功中標(biāo)量子保密通信骨干線路“京滬干線”。量子“京滬干線”是國內(nèi)首條量子保密通信骨干線路，分為量子設(shè)備定型、室內(nèi)聯(lián)試階段以及工程建設(shè)和應(yīng)用示范階段等三個階段，神州信息分別中標(biāo)第二和第三階段，公司股價較前期低位上漲超過50%。
另外，有媒體報道稱，由中國科學(xué)家自主研發(fā)的世界首顆“量子科學(xué)實驗衛(wèi)星”將于明年6月前發(fā)射，這有望使中國率先擁有量子通信覆蓋全球的能力。據(jù)預(yù)測，在首顆衛(wèi)星發(fā)射成功后，我國還將發(fā)射多顆衛(wèi)星，到2020年實現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)，屆時，聯(lián)接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成，2030年左右將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。
“以前我們國家在科學(xué)技術(shù)發(fā)展方面在世界總是處于比較落后位置，我們總是在享受世界科技發(fā)展的成果。往往是我們遇到了問題，然后向世界去尋求答案。但這次是我們的一個機會，一個給世界一個答案的機會。”王堅說，這也是中國第一次真正可以開始拿技術(shù)換市場的嘗試。
