中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的量子通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明，京滬干線可抵御目前所有已知的量子黑客攻擊方案。
從九章量子計(jì)算機(jī)原型的發(fā)布到證明廣域量子保密通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的條件已成熟，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)過去幾年在量子科技領(lǐng)域取得了跨越式的發(fā)展。
第一財(cái)經(jīng)記者日前走訪了位于中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)上海研究院內(nèi)的量子保密通信上?？刂浦行?，這里管控了量子保密通信京滬干線與“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星的日常運(yùn)行。
中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陳宇翱向第一財(cái)經(jīng)記者介紹了中國(guó)量子通信技術(shù)目前的建設(shè)進(jìn)展以及下一步的發(fā)展目標(biāo)。他認(rèn)為，量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化有必要進(jìn)一步與經(jīng)典密碼學(xué)相結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)安全性的標(biāo)準(zhǔn)化與定量化。
從實(shí)驗(yàn)室走向商業(yè)化
陳宇翱向第一財(cái)經(jīng)記者介紹稱，量子保密通信京滬干線2013年正式立項(xiàng)，到2016年底全線開通，并于2017年9月29日正式開通交付?！熬删€的開通交付標(biāo)志著我們的量子通信技術(shù)正式從實(shí)驗(yàn)室走向了商業(yè)化。”陳宇翱對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示，“步入商業(yè)化之后，我們就開始尋找用戶，來使用量子通信網(wǎng)絡(luò)?！?/FONT>
為此，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子技術(shù)團(tuán)隊(duì)進(jìn)行了大量的量子通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性測(cè)試?！斑@些測(cè)試包括致盲攻擊、時(shí)移攻擊、特洛伊木馬攻擊、攻防演練等。測(cè)試結(jié)果表明，京滬干線可抵御目前所有已知的量子黑客攻擊方案。”陳宇翱說道，“我們不光是從量子信息技術(shù)的層面，包括還從經(jīng)典的通信安全技術(shù)層面進(jìn)行驗(yàn)證?！?/FONT>
此外，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)還進(jìn)行了量子通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)準(zhǔn)化研究，完善量子密碼體系的使用，并研究如何以最低的成本將量子密鑰的分發(fā)結(jié)合到現(xiàn)有的密碼體系中。
今年1月7日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在《自然》雜志上發(fā)表了題為“跨越4600公里的天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)”的論文，驗(yàn)證了廣域量子保密通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的條件已初步成熟。研究團(tuán)隊(duì)在量子保密通信京滬干線與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功對(duì)接的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了世界上首個(gè)集成700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)(QKD)鏈路和兩個(gè)星地自由空間高速Q(mào)KD鏈路的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了地面跨度4600公里的星地一體的大范圍、多用戶量子密鑰分發(fā)，并進(jìn)行了長(zhǎng)達(dá)兩年多的穩(wěn)定性和安全性測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)化研究以及政務(wù)金融電力等不同領(lǐng)域的應(yīng)用示范。
作為這項(xiàng)研究的主要參與者，陳宇翱對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示：“《自然》雜志發(fā)表的這篇論文，總結(jié)了我們過去幾年的工作，并向世界證明了我們具有構(gòu)建天地一體化的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的能力?！?/FONT>
他解釋稱，目前普遍的量子密鑰分發(fā)技術(shù)使用光纖進(jìn)行數(shù)百公里的傳輸，具有很高的穩(wěn)定性，但由于通信信道損耗很大，傳輸距離會(huì)面臨瓶頸;而利用衛(wèi)星和地面站之間的自由空間進(jìn)行千公里級(jí)別的傳輸，將地面光纖和自由空間結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模、全覆蓋的全球化量子通信網(wǎng)絡(luò)，能夠連接到千家萬戶以及光纖資源受限的場(chǎng)景。
陳宇翱表示，量子通信網(wǎng)絡(luò)早期主要以金融機(jī)構(gòu)、政務(wù)以及國(guó)防等領(lǐng)域的應(yīng)用為主，普通老百姓對(duì)量子技術(shù)的好處感受并不直接。未來，量子通信技術(shù)可能會(huì)從防止個(gè)人信息泄漏等方面開始逐步進(jìn)入百姓的生活。
安全定量化 系統(tǒng)芯片化
陳宇翱透露，未來中國(guó)量子通信技術(shù)的發(fā)展方向主要有三個(gè)，一個(gè)是通過與經(jīng)典密碼學(xué)的結(jié)合，從而實(shí)現(xiàn)量子通信安全性的定量化;另一個(gè)是量子通信系統(tǒng)的芯片化、小型化和低成本化;第三個(gè)是完善建網(wǎng)的方式以及協(xié)議的更新。
“從目前的京滬干線來看，現(xiàn)在設(shè)備都還沒有達(dá)到芯片化的程度，基本上每個(gè)站點(diǎn)都是一個(gè)機(jī)柜?！标愑畎勘硎?，“但隨著技術(shù)的進(jìn)步和集成度的提升，2020年量子通信設(shè)備的體積比京滬干線時(shí)所用的設(shè)備體積減少了四分之三?！?/FONT>
此外，最近團(tuán)隊(duì)成功研制了重量約百公斤的小型地面站，實(shí)現(xiàn)了與墨子號(hào)的星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，和國(guó)際多個(gè)地面站的進(jìn)行了星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，未來有望進(jìn)一步做到可單人搬運(yùn);同時(shí)，在保證密鑰分發(fā)速率的前提下已經(jīng)成功研制幾十公斤的小型化空間量子密鑰分發(fā)載荷，這些成果也為形成衛(wèi)星量子通信國(guó)際技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)奠定了基礎(chǔ)。
陳宇翱還說道，盡管量子保密通信原理上是安全的，但在不同現(xiàn)實(shí)條件下仍然會(huì)因?yàn)樵O(shè)備的不完美性而導(dǎo)致一些漏洞?！拔覀兿乱徊降墓ぷ骶褪侨绾稳ソ鉀Q這些漏洞，使得系統(tǒng)無限地逼近無條件安全。”陳宇翱告訴第一財(cái)經(jīng)記者，“但這可能本身是一個(gè)需要在實(shí)際應(yīng)用和商業(yè)推廣中不斷完善的長(zhǎng)期過程?！?/FONT>
去年，國(guó)盾量子作為“A股量子第一股”登陸科創(chuàng)板，上市首日股價(jià)暴漲近10倍，市值逼近300億元。不過截止周二收盤，國(guó)盾量子股價(jià)較最高點(diǎn)已回落接近一半，市值也跌破200億元。
但國(guó)內(nèi)資本對(duì)量子技術(shù)領(lǐng)域的投資仍在加大，除了量子通信領(lǐng)域，我國(guó)的量子計(jì)算機(jī)技術(shù)公司也加快發(fā)展步伐。今年早些時(shí)候，量子計(jì)算初創(chuàng)公司本源量子公布獲得數(shù)億元A輪融資，此輪融資將直接用于研發(fā)國(guó)產(chǎn)自主可控的實(shí)用化量子計(jì)算機(jī)以及量子芯片和量子測(cè)控等量子計(jì)算核心技術(shù)。
量子科技公司的發(fā)展也帶動(dòng)了相關(guān)儀器產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。今年1月15日，國(guó)儀量子宣布完成B輪數(shù)億元融資，用于量子計(jì)算和量子精密測(cè)量技術(shù)的研發(fā)和自主高端科學(xué)儀器的行業(yè)應(yīng)用。
“伴隨著資本的進(jìn)入，量子技術(shù)市場(chǎng)可能已經(jīng)在全球營(yíng)造了一個(gè)巨大的泡沫?！比諆?nèi)瓦大學(xué)教授尼古拉·吉森(Nicolas Gisin)對(duì)第一財(cái)經(jīng)記者表示。盡管如此，業(yè)內(nèi)多數(shù)專家仍然贊同量子科技發(fā)展真正的創(chuàng)新力量大于炒作。在2019年德國(guó)林道諾獎(jiǎng)得主大會(huì)期間， 包括潘建偉在內(nèi)的專家表示，量子技術(shù)的使用程度應(yīng)該由有需求的市場(chǎng)用戶說了算。
全球多國(guó)政府都在努力加大對(duì)量子技術(shù)領(lǐng)域的投入。上周，法國(guó)總統(tǒng)馬克龍宣布了一項(xiàng)價(jià)值達(dá)18億歐元的量子技術(shù)五年投資計(jì)劃，并稱意在將使法國(guó)躋身該領(lǐng)域的“世界前三”。通過這項(xiàng)投資計(jì)劃，法國(guó)指定用于量子技術(shù)的公共資金將從每年6000萬歐元增加到每年2億歐元。
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