量子通訊借助量子力學(xué)原理進行信息傳輸和處理,因其具有高安全、高容量等優(yōu)點而逐步發(fā)展成為一種極為重要的通訊方法。量子通訊產(chǎn)業(yè)是未來全球信息安全產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域之一量子通訊設(shè)備,是重要的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè),因其富于未來的前景而被譽為礦藏產(chǎn)業(yè)。
我國量子通訊產(chǎn)業(yè)已取得一定的發(fā)展成果,在全球范圍處于較為領(lǐng)先的地位。近日我國科學(xué)家首次提出了一種遠距離量子安全直接通訊網(wǎng)路并否認其可行性,該技術(shù)可以實現(xiàn)整個量子互聯(lián)網(wǎng)上安全的端到端通訊,突破通訊距離的困局量子通訊設(shè)備,為未來實現(xiàn)大規(guī)模網(wǎng)路通訊奠定了基礎(chǔ)。
當前是量子通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要機遇期,本文從戰(zhàn)略地位、發(fā)展階段、產(chǎn)業(yè)格局、發(fā)展建議等方面對我國量子通訊產(chǎn)業(yè)進行簡略剖析。
01戰(zhàn)略地位:量子通訊是戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)
世界主要國家高度關(guān)注量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
日本對量子通訊理論研究較早,同時也較早地將量子技術(shù)納入國家戰(zhàn)略、國防和國家安全研制計劃。日本于2015年啟動“國家量子技術(shù)專項”,籌建量子通訊、傳感、成像和估算研制中心,舉辦學(xué)術(shù)與應(yīng)用研究,希望在10年內(nèi)建成國家量子通訊網(wǎng)路。美國于2018年11月通過第一個系統(tǒng)推動量子技術(shù)研究的框架計劃——《量子技術(shù):從基礎(chǔ)到市場》。據(jù)悉,臺灣、韓國、俄羅斯、加拿大等國家也已展開各自的量子通訊研究與發(fā)展工作。
我國量子通訊產(chǎn)業(yè)歷經(jīng)多年的發(fā)展,當前早已取得了一定的成果。去年,我國在《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個七年規(guī)劃2030年遠景目標綱要》中進一步強調(diào)要推動量子信息等科技前沿領(lǐng)域的攻關(guān)。
02發(fā)展階段:歷經(jīng)戰(zhàn)略導(dǎo)出、技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化過渡、產(chǎn)業(yè)化推廣三大階段
戰(zhàn)略導(dǎo)出階段(2013-2015年):這一階段開始注重并關(guān)注量子通訊技術(shù)。2013年2月量子通訊被列入《國家重大基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中常年規(guī)劃》中;2015年1月《國家安全戰(zhàn)略綱要》指出了量子通訊對國家信息安全的戰(zhàn)略意義。同時,在這一階段我國前瞻性地布署了世界首列遠距離量子保密通訊“京滬干線”,舉辦了相關(guān)技術(shù)的應(yīng)用示范并取得一定經(jīng)驗。
技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化過渡階段(2016-2017年):這一階段是量子通訊技術(shù)向產(chǎn)業(yè)化過渡的階段,國家高層及相關(guān)科研機構(gòu)、高校在量子通訊產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域加碼,同時也有企業(yè)開始在這一產(chǎn)業(yè)著重布局。2016年《中國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十三個七年計劃綱要》提出要發(fā)展量子通訊和泛在安全物聯(lián)網(wǎng),同年《中國科大學(xué)“十三五”發(fā)展規(guī)劃綱要》指出強化核心元件的自主研制,初步產(chǎn)生建立空地一體廣域量子通訊網(wǎng)路體系的能力,并在全天時衛(wèi)星量子通訊技術(shù)上取得突破。2017年國家在《關(guān)于組織施行2018年新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程的通知》指出,在京津冀、長江經(jīng)濟帶等重點區(qū)域建設(shè)量子保密通訊骨干網(wǎng)及城域網(wǎng),并在若干地區(qū)建設(shè)衛(wèi)星地面站,形成量子保密通訊骨干環(huán)網(wǎng),同時進一步推動其在信息通訊領(lǐng)域及政務(wù)、金融、電力等行業(yè)的應(yīng)用。在這一階段,墨子號量子科學(xué)實驗衛(wèi)星發(fā)射升,ZXR10系列量子安全路由器產(chǎn)品現(xiàn)身,滬寧干線開通啟用,首個商用量子保密通訊專網(wǎng)初驗,首次實現(xiàn)洲際量子保密視頻通話。
產(chǎn)業(yè)化推廣階段(2018年至今):這一階段量子通訊產(chǎn)業(yè)在應(yīng)用場景有著較為豐富的探求,比如軍事國防、政務(wù)、金融、互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)、電力等領(lǐng)域,同時在技術(shù)層面上與云估算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)融合創(chuàng)新。2018年《國務(wù)院關(guān)于全面強化基礎(chǔ)科學(xué)研究的若干意見》指出要推動施行量子通訊與量子計算機、腦科學(xué)與類腦研究等“科技創(chuàng)新2030重大項目”;2019年《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄(2019年本)》提出鼓勵量子通訊設(shè)備產(chǎn)業(yè);2021年《中華人民共和國國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十四個七年規(guī)劃2030年遠景目標綱要》提出要推動科技前沿領(lǐng)域攻關(guān)中涉及量子通訊,包含激勵城域、城際、自由空間量子通訊技術(shù)研制等內(nèi)容。在這一階段,全球首個可聯(lián)通量子衛(wèi)星地面站與“墨子號”衛(wèi)星對接成功,實現(xiàn)500km級別真實環(huán)境光纖的雙場量子秘鑰分發(fā)和相位匹配量子秘鑰分發(fā),研發(fā)出首臺量子直接通訊樣機。
圖1:量子通訊產(chǎn)業(yè)發(fā)展階段示意圖