在量子技術領域被覺得可能最先可用的是量子密碼和量子通訊相關技術。圖片來源：百度圖片
■本報記者趙廣立
6月27日，中科院教授、中國科技學院常務副院長潘建偉在廣州一場報告會上以《讓中國的量子科學“領跑”世界》為題的報告中提及：“如果說量子信息是一棵毛竹，過去始終在泥土中醞釀破土，現今則到了破土而出的時侯。”隨即他提出，倘若這棵毛竹“被栽在花盤里，最多就長成盆栽，倘若長在山林中，就可能發展成一片竹林”。
言下之意，潘建偉覺得當前中國在量子信息方面面臨著領跑的機會，應當創造環境大力發展。
《中國科學報》記者在產業層面也看到了類似的聲音。在近期由阿里技術舉行的“阿里技術早晨茶”活動上，阿里巴巴集團首席通訊科學家謝崇進在與記者交流中提到，日本的微軟、IBM、微軟等企業都在量子估算等領域有大手筆的布局和很認真的研究，中國企業在這方面“還太少”。
曲高和寡，是科技企業不肯為量子技術的高研制成本埋單，還是量子的世界太過神妙，讓務實的企業家們看不到希望？
率先“吃毛蟹”的企業
在量子技術領域，被覺得最具顛覆性的方向是量子估算以及量子計算機，而被覺得可能最先可用或最容易商業化的，則是量子密碼和量子通訊相關技術。
阿里巴巴是國外少有的在量子通訊領域低調布局的企業：2015年阿里與中科院創立的量子估算實驗室，成為中國首個大力投入量子信息科學的中國科技公司。明年3月，阿里云發布“全球首個云上量子通訊商用服務”，覺得“由此打開了量子信息科學普惠發展之門”。
“2013年至今，阿里在量子通訊技術上投入巨大資源，產出的專利就達數十項，包括量子秘鑰分配（QKD）的算法實現、系統構架，QKD和云估算結合的應用，量子通訊云服務，以及量子通訊和可信估算的結合等方面。”謝崇進自詡，阿里的量子通訊團隊挑戰的是“無人區式”科學困局，這種困局在全球范圍內都是挑戰。
不過阿里人堅定覺得，量子通訊的社會價值廣泛。阿里巴巴資深專家石犀就是代表，他覺得，量子通訊除了可用于軍事、國防等國家級保密領域咖啡路由器＋量子通訊，還可用于金融、數據中心、物聯網、區塊鏈等國民經濟領域。
根據阿里巴巴監事局主席馬云此前宣布的“NASA”計劃，阿里目前正在為20年后儲備核心科技，以實現“換道會車”，服務全球20億人，成為世界第五大經濟體。量子信息正是“NASA”計劃中正在儲備的核心科技之一。
“量子通訊的加密技術被科學界覺得是目前難以被破解的信息保密技術，阿里巴巴不僅持續精耕量子通訊技術，都會通過阿里云向全球企業輸出量子通訊的安全服務”。謝崇進在當日的上午茶活動上，提出了阿里在量子通訊技術上的商業邏輯：通過阿里云提供量子通訊的安全服務。
尚不完備的“量子通訊”
量子通訊被覺得“絕對安全”，則是始于量子密碼技術可以天衣無縫地和密碼學中被證明“可以實現無條件安全”的“一次一密”隨機密碼相配合。在量子密碼之前，“一次一密”僅存在于理論中。
量子密碼則因為量子熱學的基本特點——量子的不確定性和不可克隆，促使量子秘鑰分配才能確保任何試圖盜取傳送中的秘鑰就會被合法用戶所發覺，這也是量子秘鑰分配所獨有的優勢，它在原理上保障了信息在通信中的“絕對安全”。
不過，當前量子密碼技術在應用上還面臨一些障礙。中國科大學教授、中國科大學量子信息重點實驗室處長郭光燦曾告訴《中國科學報》記者，量子密碼系統現今還有實際安全性問題，即因為元件等的非理想性造成安全性漏洞。諸如單粒子偵測效率無法達到百分之百，才會形成傳輸耗損。而這些非理想誘因下的漏洞就有可能被監聽者拿來泄露秘鑰。
另外，郭光燦強調，即使人們設計出與設備完全無關的量子密碼合同，但因隨機數的真假、合法用戶的辨識等問題始終無法做到秘鑰的“絕對安全”。
郭光燦可謂是我國量子信息乃至量子熱學領域的奠基人之一，他多次公開表示衷心看見我國能在量子信息、量子估算等技術領域捉住機會，實現從跟蹤到推動的跨越，但他堅持類似于量子科學技術這些新興手段，更要腳塌實地、一步一個腳印地來。
“量子密碼系統必須能經受得住現有所有可能手段的功擊才可以大規模應用。”郭光燦表示。
同時，也有學者強調，應用了量子密碼技術并不等同于實現了量子通訊。“現階段的量子通訊，只是借助了‘量子保密技術’的精典通訊咖啡路由器＋量子通訊，它恰當的名稱似乎應為‘量子保密通訊’。真正的量子通訊有其明晰內涵，正式信息編碼在量子比特上，在量子通道中將量子比特由乙方傳給甲方，直接實現信息的傳遞。”相關學者表示，這些真正的量子通訊，目前仍處于基礎研究階段，離實際應用還很遙遠。
“量子中繼”等問題待解
自量子密碼理論提出以來，距今已有30多年的歷程。郭光燦曾于2016年總結了30余年來所取得的成就：目前可以達到的水平是，在百公里范圍的城域網，量子密碼體系可以做到秘鑰分配在各類功擊下是安全的；當前的安全秘鑰生成率在25公里可確保高清視頻“一次一密”，在100公里內能確保音頻、文字、圖片等的“一次一密”。
在科研階段，現在量子保密通訊最遠的世界紀錄，是今年11月我國科學家實現的超過400公里可抵擋黑客功擊的檢測設備無關量子秘鑰分發。
“可以制訂‘量子密碼標準’，推廣應用。不過隨著功擊技術水平的提升，現有相對安全的量子密碼也可能會被功擊，到那時要急劇更新‘量子密碼標準’。”郭光燦非常提及，量子密碼體系必須確保安全秘鑰的生成率足夠高，能夠達到視頻等信息“一次一密”加密的需求。
據悉，量子通訊還受制于量子的不可克隆定律，攜帶量子信息的光子不可以像精典通訊中的中繼放大那樣把訊號進行放大，光子在光纖中傳播會有耗損，因而目前的技術只能實現百公里量級的傳播。目前，實現遠距離量子通訊的有效手段是“量子中繼”。但是因為“量子中繼”的研發遭到可實用的量子儲存器和確定性糾纏光子源的限制，目前依然處于基礎研究階段。
“目前量子通訊網路中用到的中繼是一種叫可信中繼，即可能是通過人工把量子態信息讀取下來之后，再進行重新制備。我們只能無條件相信這個操作是可信的。”謝崇進告訴記者，可信中繼是在量子中繼實現之前的“權宜之計”。
記者了解到，在歐共體發布的《量子信息處理和通訊：法國研究現況、愿景與目標戰略報告》中，法國就將“重點發展量子中繼和衛星量子通訊，實現1000公里量級的量子秘鑰分配”寫入了法國未來兩年和六年量子信息的發展目標。
“隨著云估算的廣泛使用，人們對數據安全的要求越來越高。據悉量子估算可能在不遠的將來成為現實，怎么完善量午時代的信息安全逐漸在世界范圍內成為一個研究熱點。”謝崇進對記者說，雖然問題重重，量子保密通訊作為目前安全等級最高的加密技術，正逐步得到業界的認可。
“2013年阿里巴巴就開始對量子通訊進行深入研究，2015年中完成量子傳送門的開發。”盡管對現有技術的具體應用諱莫如深，謝崇進告訴記者，“這種新興的技術，總得有人去探求，不是么？”