我國(guó)量子通訊行業(yè)存在眾多弱項(xiàng)
——上游產(chǎn)業(yè)的弱勢(shì)
量子通訊行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是訊號(hào)處理芯片、雪崩光電三極管(APD)等元元件及各種核心設(shè)備。因?yàn)樯嫌魏诵男酒霸I(lǐng)域的技術(shù)門(mén)檻較高，與歐美發(fā)達(dá)國(guó)家相比我國(guó)存在先天的發(fā)展弱勢(shì)，國(guó)外還能提供核心設(shè)備的公司主要有交大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司、安徽問(wèn)天量子科技股份有限公司和山東神州量子通訊技術(shù)有限公司，核心設(shè)備公司位數(shù)并不多，且國(guó)外芯片企業(yè)發(fā)展不足。目前我國(guó)量子通訊上游關(guān)鍵元件FPGA、單光子源、雪崩晶閘管等基本須要依賴(lài)美國(guó)進(jìn)口。
2、實(shí)際應(yīng)用中的通訊保密性問(wèn)題
目前，量子通訊技術(shù)還不能達(dá)到絕對(duì)安全的要求。從量子通訊技術(shù)的特征來(lái)看，保密安全性是它的一個(gè)重要特征，在實(shí)際操作中，通訊密碼不可能做到絕對(duì)的保密，量子通訊技術(shù)操作者可有意或無(wú)意泄露;另外，量子通訊系統(tǒng)中的化學(xué)器件也不能保證其絕對(duì)的安全，這與理論剖析中所設(shè)計(jì)的物理及數(shù)學(xué)模型存在著一定的差別。所以，量子通訊體系內(nèi)因?yàn)閭€(gè)別誘因或環(huán)節(jié)發(fā)生問(wèn)題時(shí)，還是存在一定的安全漏洞。在現(xiàn)代研究過(guò)程中，應(yīng)用各系統(tǒng)的量子秘鑰，仍然會(huì)遭到信道、探測(cè)源和光源的干擾和影響，有可能會(huì)對(duì)量子通訊系統(tǒng)的穩(wěn)定性和安全問(wèn)題形成不良影響。
3、配套技術(shù)成熟度不夠
對(duì)于現(xiàn)階段的量子通訊來(lái)講，還存在技術(shù)手段不夠成熟、安全漏洞未能解決和受干擾誘因多等問(wèn)題。在理想條件下，量子通訊在產(chǎn)生單子光源、量子測(cè)量和控制量子信息方面還有待提升。從目前的研究結(jié)果來(lái)看，還不能完全保證量子信息的保密安全。假如要在量子通訊上做到絕對(duì)安全，還須要在單光子態(tài)的制發(fā)、傳送和存儲(chǔ)等技術(shù)方面進(jìn)行深入的研究和探求。量子通訊因?yàn)樵谂涮准夹g(shù)上開(kāi)發(fā)上的不足，使一些通訊技術(shù)在安全上的問(wèn)題和困局還沒(méi)有得到根本的解決，限制了量子通訊的發(fā)展與應(yīng)用。
4、產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程較慢
我國(guó)量子通訊產(chǎn)業(yè)化還處在十分中級(jí)的階段，市場(chǎng)化機(jī)制還沒(méi)產(chǎn)生，產(chǎn)業(yè)化程度不夠是目前爭(zhēng)議較多的問(wèn)題。
一方面，怎么挖掘市場(chǎng)、如何發(fā)揮價(jià)值、如何讓需求用戶(hù)真正用得起、用得上量子通訊產(chǎn)品，成為量子通訊技術(shù)發(fā)展過(guò)程中面臨的巨大困局。量子通訊產(chǎn)業(yè)化的爭(zhēng)議，也主要是因?yàn)槭袌?chǎng)化機(jī)制沒(méi)有產(chǎn)生所造成的，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是沒(méi)有產(chǎn)生必需、實(shí)用、易用的產(chǎn)品，沒(méi)有真正實(shí)現(xiàn)量子通訊技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化價(jià)值。
另一方面，成本問(wèn)題是阻礙我國(guó)量子通訊技術(shù)全面應(yīng)用的重要誘因。昂貴的建設(shè)成本限制其只能向政府、軍事部門(mén)及小型金融企業(yè)提供通信支持，在社會(huì)普及范圍較少，市場(chǎng)規(guī)模有限且較為分散;同時(shí)，量子通訊系統(tǒng)在投入使用后，因其集合大量的高精密度的光學(xué)器件，在使用過(guò)程中容易發(fā)生破損，維護(hù)和保養(yǎng)成本是傳統(tǒng)通訊技術(shù)的幾十倍甚至百倍，普遍用戶(hù)難以承當(dāng)昂貴的后期營(yíng)運(yùn)成本。
目前量子通訊的發(fā)展還是靠國(guó)家新政推進(jìn)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)不夠充分。要解決這個(gè)問(wèn)題，須要國(guó)家新政鼓勵(lì)更多的企業(yè)，鼓勵(lì)各類(lèi)性質(zhì)的企業(yè)參與競(jìng)爭(zhēng)，不斷建立產(chǎn)品和市場(chǎng)。
我國(guó)量子通訊行業(yè)發(fā)展前景剖析
——政策發(fā)力及推動(dòng)應(yīng)用創(chuàng)新
2016年12月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《“十三五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，把量子通訊提高至國(guó)家戰(zhàn)略高度，將其作為重要戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)方向和彰顯國(guó)家戰(zhàn)略意圖的重大科技項(xiàng)目。
2017年5月量子通訊市場(chǎng)，科技部、教育部、科大學(xué)、國(guó)家自然科學(xué)基金委員會(huì)聯(lián)合發(fā)布《關(guān)于印發(fā)“十三五”國(guó)家基礎(chǔ)研究專(zhuān)項(xiàng)規(guī)劃的通知》，提出要面向多用戶(hù)聯(lián)網(wǎng)的量子通訊關(guān)鍵技術(shù)和成套設(shè)備，率先突破量子保密通訊技術(shù)，建設(shè)超遠(yuǎn)距離光纖量子通訊網(wǎng)，舉辦星地量子通訊系統(tǒng)硏究，建立完整的空地一體廣域量子通訊網(wǎng)路體系，與精典通訊網(wǎng)路實(shí)現(xiàn)無(wú)縫鏈接。以奠定我國(guó)在新一輪信息技術(shù)國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中的科技基礎(chǔ)和優(yōu)勢(shì)方向。
2017年11月，國(guó)家發(fā)改委印發(fā)《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》量子通訊市場(chǎng)，提出以量子保密通訊“京滬干線(xiàn)”和“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星為基礎(chǔ)，面向國(guó)家戰(zhàn)略需求和可持續(xù)營(yíng)運(yùn)要求，在京津冀、長(zhǎng)江經(jīng)濟(jì)帶等重點(diǎn)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(shí)，建立量子保密通訊網(wǎng)路營(yíng)運(yùn)服務(wù)體系，進(jìn)一步推動(dòng)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。
2018年3月，政府工作報(bào)告肯定量子通訊發(fā)展成果，將量子通訊與載人航天、深海偵測(cè)、大客機(jī)并列為重大創(chuàng)新成果，認(rèn)可量子通訊行業(yè)地位和發(fā)展成果。
2、量子通訊奇特的優(yōu)越性
量子通訊是一門(mén)交叉學(xué)科，是通訊電子科學(xué)和量子熱學(xué)相結(jié)合的新興產(chǎn)物，這些通訊技術(shù)可以完成傳統(tǒng)信息傳輸所不能完成的信息處理技術(shù)任務(wù)，與傳統(tǒng)通訊技術(shù)和通訊方法相比，具有獨(dú)到的優(yōu)越性。量子通訊是借助量子的不可復(fù)制性以及檢測(cè)的隨機(jī)性進(jìn)行信息傳遞的一種新型通信形式，與精典通訊相比較，量子通訊采用的是“一次一密”的加密方法，是目前惟一被證明無(wú)條件安全的通訊方法。據(jù)悉，它還具有較強(qiáng)抗干擾能力、傳輸能力、高傳輸效率以及容量大、速度快等優(yōu)點(diǎn)，理論上可以傳輸無(wú)限量的消息。因?yàn)槠涠喾矫嫱怀龅膬?yōu)勢(shì)，這些量子通訊技術(shù)得以被廣泛應(yīng)用于軍事、國(guó)防等領(lǐng)域，在信息監(jiān)測(cè)、信息傳送以及信息對(duì)抗等方面搶占優(yōu)勢(shì)，性能和用途都領(lǐng)先于其他通訊技術(shù)。
3、量子通訊技術(shù)的不斷突破
2018年以來(lái)，我國(guó)在量子通訊技術(shù)領(lǐng)域不斷突破新記錄。復(fù)旦學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)首次實(shí)現(xiàn)了25個(gè)量子插口之間的量子糾纏，打破了以前加洲理工大學(xué)研究組4個(gè)量子插口之間糾纏的紀(jì)錄。中國(guó)科技學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)18個(gè)光量子比特的糾纏，刷新了所有數(shù)學(xué)體系中最大糾纏態(tài)制備的世界紀(jì)錄。中國(guó)科技學(xué)院的研究人員還在量子通訊研究中取得新進(jìn)展，創(chuàng)造密集編碼量子通訊信道容量新紀(jì)錄。
2018年1月，中國(guó)和俄羅斯之間首次實(shí)現(xiàn)距離達(dá)7600公里的洲際量子秘鑰分發(fā)，并借助共享秘鑰實(shí)現(xiàn)加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通訊。標(biāo)志著“墨子號(hào)”已具備實(shí)現(xiàn)洲際量子保密通訊的能力，為未來(lái)建立全球化量子通訊網(wǎng)路奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
2018年7月，中國(guó)科學(xué)家一舉把量子密集編碼的信道容量紀(jì)錄提高到了2.09，超過(guò)了兩維糾纏能達(dá)到的理論極限，創(chuàng)造了當(dāng)前國(guó)際最高水平。
隨著“量子衛(wèi)星”、“京滬干線(xiàn)”等重大項(xiàng)目的建設(shè)，我國(guó)量子通訊技術(shù)已躍居全球領(lǐng)先地位，率先實(shí)現(xiàn)了量子傳送、加密和分發(fā)，理論實(shí)力、技術(shù)基礎(chǔ)和產(chǎn)業(yè)應(yīng)用世界領(lǐng)先。
4、應(yīng)用前景寬廣
其二，量子通訊技術(shù)在軍事領(lǐng)域通訊安全方面會(huì)有較大的發(fā)展空間。量子通訊技術(shù)憑著其絕對(duì)通訊安全性質(zhì)以及傳送信息的快速性、準(zhǔn)確性所決定的，在今后的一段時(shí)期內(nèi)或?qū)⒈淮蠓秶茝V及應(yīng)用到軍事技術(shù)中，以有力的保證軍事安全及國(guó)家信息安全。
其一，量子信息是國(guó)家存放重要信息的安全載體。重要信息的存儲(chǔ)除了須要安全性能，還須要較大的儲(chǔ)存空間，量子信息儲(chǔ)存可以滿(mǎn)足這一要求和標(biāo)準(zhǔn)，可以將國(guó)家的重要信息及文件儲(chǔ)存到量子信息庫(kù)中，并以獨(dú)有的秘鑰，保證其安全性。
第三，量子信息與網(wǎng)路相結(jié)合，成為新型的網(wǎng)路架構(gòu)，非常是量子通訊技術(shù)的大容量信息傳送和高效快速的性能，特別符合我國(guó)當(dāng)下大數(shù)據(jù)的時(shí)代特點(diǎn)，可用于涉及秘密數(shù)據(jù)或票據(jù)的金融、電信、電力、電子信息等領(lǐng)域和部門(mén)，應(yīng)用價(jià)值和前景十分寬廣。