中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子技術(shù)團隊進行了大量的量子通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性測試。測試結(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。
從九章量子計算機原型的發(fā)布到證明廣域量子保密通信技術(shù)在實際應(yīng)用中的條件已成熟，中國科學(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。
第一財經(jīng)記者日前走訪了位于中國科學(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”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的日常運行。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授陳宇翱向第一財經(jīng)記者介紹了中國量子通信技術(shù)目前的建設(shè)進展以及下一步的發(fā)展目標。他認為，量子通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化有必要進一步與經(jīng)典密碼學(xué)相結(jié)合，從而實現(xiàn)安全性的標準化與定量化。
從實驗室走向商業(yè)化
陳宇翱向第一財經(jīng)記者介紹稱，量子保密通信京滬干線2013年正式立項，到2016年底全線開通，并于2017年9月29日正式開通交付?！熬删€的開通交付標志著我們的量子通信技術(shù)正式從實驗室走向了商業(yè)化?！标愑畎繉Φ谝回斀?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，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子技術(shù)團隊進行了大量的量子通信網(wǎng)絡(luò)穩(wěn)定性和安全性測試。“這些測試包括致盲攻擊、時移攻擊、特洛伊木馬攻擊、攻防演練等。測試結(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)層面進行驗證?！?/FONT>
此外，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)還進行了量子通信網(wǎng)絡(luò)的標準化研究，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，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團隊在《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，驗證了廣域量子保密通信技術(shù)在實際應(yīng)用中的條件已初步成熟。研究團隊在量子保密通信京滬干線與“墨子號”量子衛(wèi)星成功對接的基礎(chǔ)上，構(gòu)建了世界上首個集成700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)(QKD)鏈路和兩個星地自由空間高速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)，并進行了長達兩年多的穩(wěn)定性和安全性測試、標準化研究以及政務(wù)金融電力等不同領(lǐng)域的應(yīng)用示范。
作為這項研究的主要參與者，陳宇翱對第一財經(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，傳輸距離會面臨瓶頸;而利用衛(wèi)星和地面站之間的自由空間進行千公里級別的傳輸，將地面光纖和自由空間結(jié)合，可以實現(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景。
陳宇翱表示，量子通信網(wǎng)絡(luò)早期主要以金融機構(gòu)、政務(wù)以及國防等領(lǐng)域的應(yīng)用為主，普通老百姓對量子技術(shù)的好處感受并不直接。未來，量子通信技術(shù)可能會從防止個人信息泄漏等方面開始逐步進入百姓的生活。
安全定量化 系統(tǒng)芯片化
陳宇翱透露，未來中國量子通信技術(shù)的發(fā)展方向主要有三個，一個是通過與經(jīng)典密碼學(xué)的結(jié)合，從而實現(xiàn)量子通信安全性的定量化;另一個是量子通信系統(tǒng)的芯片化、小型化和低成本化;第三個是完善建網(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)備都還沒有達到芯片化的程度，基本上每個站點都是一個機柜?！标愑畎勘硎?，“但隨著技術(shù)的進步和集成度的提升，2020年量子通信設(shè)備的體積比京滬干線時所用的設(shè)備體積減少了四分之三?！?/FONT>
此外，最近團隊成功研制了重量約百公斤的小型地面站，實現(xiàn)了與墨子號的星地量子密鑰分發(fā)實驗，和國際多個地面站的進行了星地量子密鑰分發(fā)實驗，未來有望進一步做到可單人搬運;同時，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)星量子通信國際技術(shù)標準奠定了基礎(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)實條件下仍然會因為設(shè)備的不完美性而導(dǎo)致一些漏洞。“我們下一步的工作就是如何去解決這些漏洞，使得系統(tǒng)無限地逼近無條件安全?！标愑畎扛嬖V第一財經(jīng)記者，“但這可能本身是一個需要在實際應(yīng)用和商業(yè)推廣中不斷完善的長期過程。”
去年，國盾量子作為“A股量子第一股”登陸科創(chuàng)板，上市首日股價暴漲近10倍，市值逼近300億元。不過截止周二收盤，國盾量子股價較最高點已回落接近一半，市值也跌破200億元。
但國內(nèi)資本對量子技術(shù)領(lǐng)域的投資仍在加大，除了量子通信領(lǐng)域，我國的量子計算機技術(shù)公司也加快發(fā)展步伐。今年早些時候，量子計算初創(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)國產(chǎn)自主可控的實用化量子計算機以及量子芯片和量子測控等量子計算核心技術(shù)。
量子科技公司的發(fā)展也帶動了相關(guān)儀器產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。今年1月15日，國儀量子宣布完成B輪數(shù)億元融資，用于量子計算和量子精密測量技術(shù)的研發(fā)和自主高端科學(xué)儀器的行業(yè)應(yīng)用。
“伴隨著資本的進入，量子技術(shù)市場可能已經(jīng)在全球營造了一個巨大的泡沫?！比諆?nèi)瓦大學(xué)教授尼古拉·吉森(Nicolas Gisin)對第一財經(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年德國林道諾獎得主大會期間， 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)該由有需求的市場用戶說了算。
全球多國政府都在努力加大對量子技術(shù)領(lǐng)域的投入。上周，法國總統(tǒng)馬克龍宣布了一項價值達18億歐元的量子技術(shù)五年投資計劃，并稱意在將使法國躋身該領(lǐng)域的“世界前三”。通過這項投資計劃，法國指定用于量子技術(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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