量子通訊技術在國際上被視為是已知技術中保障信息傳輸安全的終極手段,具有十分重大的經濟價值和戰略意義,是近些年來世界各國競相研究發展的高技術領域核心關鍵技術。
當下,各領域對于通訊過程中的保密性要求越來越高。在光通訊的剖析基礎上,提出了第六代光通訊系統,即量子通訊系統。近些年來,量子通訊被越來越多的人所關注。在股票市場,量子通訊產業持續火熱;在資本市場,量子通訊的保密通訊遭到密切的關注。據恐怕,它將成為未來通訊領域的一個大趨勢。
2011年前,以美歐日為代表的世界發達國家早已各自舉辦了較長時間的量子通訊網路建設與研究,總體上網絡規模小、結構簡單、可擴容性有限。但量子通訊是事關國家信息和國防安全的戰略性領域,有可能改變未來信息產業的發展格局,世界主要發達國家如日本、歐盟、日本等近些年來更是不約而同的加強了投入力度。
在英國國防部2013年至2017年科技發展“五年計劃”中,“量子信息與控制技術”被列為未來重點關注的六大顛覆性研究領域,量子技術早已成為印度美軍六大技術方向之一。2015年11月,美國《量子技術路線圖》提出在5年內實現點對點量子保密通訊的商業化,并在10年后實現全面的量子保密通訊;2016年3月京滬保密量子通訊研發的股票,歐共體《量子宣言》明確將在5年內重點發展量子中繼器和點到點量子保密通訊,在5~10年內重點發展城際量子網路和量子信用卡,并在10年后重點實現具有加密和竊聽監測功能的量子中繼器,還將通過融合量子通信與傳統通訊來建立安全的泛歐互聯網。英國內閣府與科學技術振興機構2016年推出的“日本顛覆性技術創新計劃”支持了一項名為“利用量子網路聯接量子人工腦的先進知識社會基礎的實現”的項目,計劃重點突破量子人工腦部、量子仿真、量子保密網路。
美國在量子信息領域的研制,企業參與度極高,相關企業的發展情況要比國外企業要好。例如,谷歌正在花大量資金和資源來研究量子計算機。目前,谷歌早已就能設計出基本量子比特預制構件單元,做好了開發出一臺完整量子計算機的打算。近三年IBM也在量子計算機上集中了大量資源,2017年5月IBM的科學家首次將該公司的量子計算機接入云端服務向大眾公開。當時,IBM發布了包含5個量子比特的計算機。在短短18個月以后,IBM周四宣布,將發布包含20個量子比特的計算機。IBM還宣布,該公司的研究人員早已成功開發了包含50個量子比特的原型產品。這是量子估算領域的下個里程碑。IBM希望幾年之內能夠開發出可用于量子計算機的實驗芯片。
日本研究人員于當地時間2017年11月24日在《科學進展》雜志線上版發表論文稱,她們開發出的一種新型量子秘鑰分配(QKD)系統,才能以兆比特每秒的速度創建和分發加密碼,比現有方式快5倍到10倍,雖然同時運行多個系統,仍可與目前的互聯網速率匹配。新技術或使量子加密技術向大規模應用加速邁近。
中國在量子通訊這場國際化競爭中屬于后來者,不過起點高,進展快,在應用領域的多個方面早已達到世界先進水平,非常在城域網量子通訊關鍵技術方面,甚至達到了產業化要求。2006年中科大采用引誘態量子通訊技術在世界上首次實現了安全通訊距離超過100km。2008年世界上首個量子電話網在南京建成(三節點)。2009年在世界上首次將通訊安全距離提升到超過200km。2014年量子保密通訊“京滬干線”技術驗證及應用示范項目通過評審。2015年中國科大學在“率先行動”計劃中,將量子通訊技術實用化納入戰略必爭領域,在“十三五”規劃中啟動了戰略性先導科技專項“量子科學實驗衛星”項目,完成量子保密通訊“京滬干線”項目的申報和建設。首次成功實現多自由度量子隱型傳態。由中科院牽頭,中科大、國盾量子公司、阿里巴巴以及中國高鐵網路有限公司、中興通信股份有限公司、北方信息技術研究院等單位共同組建“量子通訊產業聯盟”。
2016年中國在量子信息領域取得了快速發展,在量子通訊應用方面實現了多個突破。8月6日,量子衛星“墨子號”成功運行;10月18日,全球第一條量子通訊商用干線“滬杭干線”(江蘇段)宣布開通;11月21日,國家量子通訊骨干網“京滬干線”項目成都至上海段順利開通,這是目前全球已開通的最長量子保密通訊骨干網路,預計明年年末全線貫通。多個世界“第一”的實現說明著中國的量子應用領域正走在世界的后端,也喻示著量子技術將從實驗室開始邁向市場。2016年是量子通訊產業化的元年,2016年全社會對量子信息的關注大大降低,年底滬寧、杭滬干線的落地,更是引起市場聚焦。
去年量子領域的市場化參與程度和資源分配大大提升,可算是量子產業化的元年。2017年,量子通訊產業化進程顯著提速。我國首個商用量子通訊專網——濟南黨政機關量子通訊專網完成測試,8月末即將投入使用。聯接了包括天津、濟南、合肥和北京等地城域網的量子通訊“京滬干線”已全線貫通。與此同時,蘇浙阿里巴巴、中興通信、中國聯通等越來越多的科技大鱷推進布局,推動量子通訊技術構建和應用落地,我國量子通訊的產業化布局將更進一步。在國外,量子通訊并非只是曲高和寡的深奧前沿科技研究,隨著近些年來互聯網大鱷以及通訊業龍頭企業紛紛布局,量子通訊的商用化進展不斷。阿里巴巴是較早布局量子通訊的中國科技公司,促進了量子通訊的向商用化應用的普惠發展。阿里集團首席通訊科學家謝崇進近日在首次介紹NASA計劃-量子通訊技術發展規劃時透漏,阿里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。獲悉,早在2013年阿里巴巴就開始對量子通訊進行深入研究。2013年至今,阿里在量子通訊技術上投入巨大資源,產出的專利達數十項。2017年3月,阿里云即將公布了全球首個云上量子加密通信案例京滬保密量子通訊研發的股票,網商建行采用量子技術在專有云上完成了量子加密通信試點。通訊業大鱷的加入則讓量子通訊推動從城際網邁向實用性廣域覆蓋,促使量子通訊向網段市場滲透。2016年12月,中國聯通量子保密通訊產業化基地(實驗室)即將落成,其將建設跨蘇州市區的量子保密通訊城域骨干網,行業試點將擴充至金融、政務、大數據、云估算、互聯網等領域。研究機構覺得,隨著量子保密通訊“京滬干線”全線貫通,以中國聯通為代表的營運商將步入建立實用性廣域量子通訊網路參建商之列,為量子的應用推廣起到關鍵的作用。據悉,2016年,中興通信推出基于OTN(光傳送網)設備實現量子加密傳送方案,成功實現了將量子通道與精典通道共纖傳輸。
量子通訊在各方支持下有望成為中國的又一張世界名片。據中投顧問發布的《2016-2020年中國量子通訊行業深度督查及投資前景預測報告》,量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景,除了可用于軍事、國防等領域的國家級保密通訊,還可用于涉及秘密數據和票據的聯通、證券、保險、銀行、工商、地稅、財政以及企業云儲存、數據中心等領域和部門,未來市場容量極大。隨著量子通訊成本上漲高,量子通訊將會服務于全社會的互聯網、電信通訊行為。國金期貨研究剖析覺得,未來3-5年量子通訊市場規模有望達到百億級。預計未來3-5年,量子通訊市場規模有望達到100-130萬元。