2017中国高新技术论坛——创新提升供给质量主题论坛 现场实录

(戚巍)

戚巍：尊敬的各位来宾、女士们、先生们，下午好，很荣幸参加本次高交会的论坛，在这里我向大家简要汇报一下我们国家在量子通信方面的产业规划和动向，也欢迎大家批评指正。

我的题目是“构建星地一体量子网络，引领量子通信产业发展”。这个领域大家关注度比较高，讲到这个领域得先从量子力学讲起，我们看这个照片，这可能是目前到迄今为止在科研领域最有明星范的一张照片，这是在第五届索尔维会议，当时有17位诺奖得主齐聚一堂，到现在为止没有何一张照片能跟这张照片相比。在20世纪电子信息领域得到了广泛的应用，也极大地推动了社会的进步，推动了科技的进步。电子信息领域的主要科学原理在19世纪就已经基本奠定。这是一个有趣的现象，在21世纪，大家对量子信息非常感兴趣，这个领域主要的奠基和框架也来自于在上世纪100年前左右的理论发现和突破，主要来自于量子力学。

在1900年普朗克提出量子论，爱因斯坦也在1905年提出光量子概念，在经典力学也好，经典世界也好，一般认为世界是连续的，物质也是连续的。但是按照普朗克和爱因斯坦量子的概念，什么是量子?首先它是一份一份的，量子按照目前量子力学的概念，它是构成物质的最基本单元，能量的最基本携带者，单个量子态不可以再分割。这有时候会引起歧义，我们学物理会讲物质的构成是分子、原子、夸克，量子可以换一个角度，它实际上是在能量传播过程中能量的发射和吸收，发现它不是连续的，它是一份一份的，最小的单元就叫量子，而且在实验中量子可以有多种形态，它可以是原子，也可以是光子，甚至是分子。

在量子世界和经典世界有很大的区别，在经典世界我们都讲它是有实在性，有定义性。在量子世界，它是不可复制、不可探测、不可细分等等，你不能同时知道一个光量子的位置和它的动量，你不可能同时知道这两个物理量，这些特点都是在量子微观世界中所具备的基本特征。大家从目前关注度比较高的，比如说比较有名的薛定谔的猫这个悖论，这在经典世界中是无法存在的，但是在量子世界中，当然在量子种不是猫，是一个宏观的概念，但是在量子世界中猫既是活的，又是死的，它可以处在这么一个叠加态。

量子力学在100年前建立以来催生了第一次量子革命，从原子弹到芯片，到激光，本源上都来自量子力学，这是宏观上的自上而下应用量子力学。目前在学界我们正站在第二次量子革命上，就是自下而上去应用量子力学的原理、形态和规律。比如目前在国际国内受到广泛关注，也是一个物理学和信息科学交叉前沿领域，量子科学和信息科学共同催生了量子计算、量子通信、量子测量。我们目前的量子通信实际上就来自于量子力学简单的一个应用，可能是最简单的一个应用，目前的量子密钥分发已经取得了非常好的实用效果，解决了很多传统密码学千年未能解决的根本性的安全问题。我今天重点介绍的就是在量子密钥分发这个领域。

讲到量子密钥分发是利用量子态进行密钥分发的机制，量子态在实验室中产生也是很困难的，在工程中，我们发现如果光子很微弱的，把激光器进行衰竭，调制到很微弱的时候，它发出的激光脉冲，它接近于单光子，对它进行调制，在它的相位或者偏振，这种偏振态可以认为是一种量子态，这种量子态就建立在量子力学的基础上，它不可探测、不可分割，这样就能进行一些非常好的应用，和信息轮结合起来，如果密钥和明文一样长，密钥随机产生，密钥只使用一次，同时具备这三个条件，这样的信息传递就是无条件安全的，我们把这种量子力学在工程上的应用和信息论结合起来就产生了目前在国际上有广泛影响的量子密钥分发技术。

量子通信最近国内的报道也比较多，京沪干线量子密钥柽麻率8kbps，可以保障6.3Tbps数据的安全。但是一方面受制于物理条件，无论是单光子的产生也好，探测也好，它有一系列的限制，确实不能产生那么大的量。但如果它和传统的进行结合，它可以形成一个非常好的种子密钥，按照IST FP5的报告，1个128bit密钥可以保障100Gbit数据的安全。从这点量子通信保密通信和传统的对称密钥不是一种替代和竞争的关系，而是一种融合和互相加强的关系。

量子卫星可以说是我们中国人对国际量子信息领域非常大的贡献，虽然早在90年代和2000年欧洲的很多学者就提出了如果把量子密钥的分发装置放到卫星上去，放到空间会形成一个非常好的密钥传输链条，但是他们只是提出了这么一个想法而已，真正的是潘建伟院士团队做到了，无论是在科学上还是在应用中都有巨大的意义。比如在科学上，他们去年做的实验就能在空间尺度检验物理学的一些基本原理，在实用中可能具有更大的用处。

量子通信量子密钥分发这项技术，BB84方案的提出，但这个提出之后并没有得到关注，在90年代原理性演示量子密钥分发是有意义的，但当时的演示距离是32cm，但这32cm揭示了这项协议是有巨大意义的，从此大家就用更高的效率、更远的距离把这项技术推向实用化。2000年以后是以潘建伟院士为代表的中国学者推动的，一个是2005年发表的13公里自由空间量子密钥和纠缠分发。2007年利用诱骗态方法首次将光纤量子通信的安全距离突破100公里，这也是很大的成果。在2010年年后更进一步的发展，因为中国有一些体制的优势。2016年潘院士团队获得了国家自然科学一等奖。

同时在实用中，它的设备也走出实验室，中国科大在2009年成立了科大国盾，保障了建国60周年，包括抗战胜利70周年阅兵，包括本次十九大核心区域的安全保卫，本次十九大部署了15个节点，在主要的驻地和会场进行量子安全信息传输的服务。

我们国内的量子通信实用化为什么取得这些进展?这来源与有关领导的重视和布局。2014年启动量子保密通信京沪干线，另外一个是空间探测系列工程，其中有一项是墨子号卫星，这在今年9月份有一个很好的展示，这是在北京的管控枢纽上，9月29日通过京沪干线和墨子号卫星进行跨越洲际的保密通信的通话，这也标志着量子通信新的发展阶段的开始。现在社会上有很多机构都号称承担了京沪干线，有的机构可以说是毫无关系的。

京沪干线的意义从远距离上验证了这项技术，还有一个重大的意义在于成功地开展了应用示范，比如说人民银行在去年启动了人民币跨境支付业务，就使用了量子保密通信进行安全传输。银监会在银行业监管信息报送上开展了应用。这里面比较典型的是两个，一个是工商银行利用京沪干线上千公里两个数据中心的异地灾备。交通银行企业网银实时转账的传输，也使用了量子保密通信技术。另外在电力、云服务等领域进行应用，国网已经把量子通信技术的应用纳入他的年度工作计划和五年的规划。

这张图片是这两年科技界关注度最高的图片之一，桃花扇。墨子号在科学领域引起了非常大的关注，同时登上了《自然》和《科学》的封面文章。这是国际的评价，国际评价认为是千年重回创新之巅，这是国际上对我们国内团队的高度评价。从国际上的政策和产业趋势来看，量子信息不仅在科研上大家在互相竞争的态势，在产业部署上也都在加快部署。2016年5月欧盟发布了量子宣言，启动了一个旗舰计划，规划利用5-10年初步建成远距离的城市间量子通信网络，在2030年之前建成泛欧的量子安全互联网。

我们国内习近平总书记高度重视量子信息领域的发展，他在2016年4月26日亲赴中国科学技术大学，现场听取了潘院士的汇报，考察了量子通信京沪干线的总控中心和量子卫星的总控中心，他指示很有前途，非常重要，国家一定会支持。这几年我们看到国家的规划也好，政策也好，包括很多地区的规划也好，把量子信息，特别是量子通信纳入到发展规划当中。

2016年开始，中国科学院启动了下一步大规模的建设计划，我们的规划是在10年之内建成星地一体的量子保密通信轨网络，通过卫星实现覆盖全球，我们现在在境外安全通信的压力是非常大的，我们希望在5年内争取再发射3-5颗量子通信卫星，实现我们在境外安全通信的全覆盖，服务国家的战略需求，也同时覆盖我们在商业领域的安全需求。

按照科学院和国家发展委协商的结果，今年已经在国家发改委正式立项，一期战略性先导工程已经启动。为了更好地承担这项任务，之前京沪干线是由中国科大承担的，更多的是便于科研工作的开展。在国家骨干网络建设中，发改委明确由中国科学院成立一家公司承担，就是国科量子通信网络公司来承担国家骨干网的建设任务，我们的使命就是在10年之内建设星地一体的量子通信骨干网络，为国防和商业的量子通信网络提供支撑。到明年年底这个网络就可能延伸到深圳，我们也希望得到广东深圳各界的支持。通过这个建设，我们希望国科量子通信本身成为新型的运营商，在底层的光纤和网络设备的基础上构建量子密钥分发、管理和运营的平台，为未来提供高安全、高可靠、高可信的信息安全保密服务。时间关系，我就汇报这么多，谢谢大家。

邢早忠：谢谢戚总的精彩分享，量子科技这么高深的科技，现在越来越进入我们的生产和生活，改变着我们的生产和生活，在这里我们用掌声向中国的科学家致敬。

启迪协信以源于清华，服务创新，产业兴城市，科技服务报国为宗旨，致力于为城市发展升级带来更多科技资源和人才等方面的机遇，下面我们有请启迪协信集团执行总裁许晓军先生作主旨演讲，他演讲的题目是“协同、融合、聚变构建全球领先的科技园服务网络”，掌声有请。