量子通信產業化初試 中國籌建千億級國家實驗室
錢童心
一個涉及多地的量子信息科學國家實驗室（下稱“國家實驗室”）正在籌建，長期投資將達千億元。
第一財經記者從2018年國際量子密碼會議上了解到，中國正在籌建的國家實驗室涉及合肥、上海和北京等地，僅合肥量子信息實驗室佔地就將達554畝，如此規模在全球都比較罕見。
這也是繼墨子號量子衞星、量子通信“京滬幹線”之後，中國在量子科學領域的又一次大手筆投入。中國科學技術大學（下稱“中科大”）內部人士向第一財經記者透露，目前該項目已經獲得安徽省和上海市政府各10億元左右的配套啓動資金，而國家長期投入將達到千億元人民幣。
千億級規模的國家項目
上週，來自中、美、德、奧、英、法、日等國的500多位專家齊聚上海，參加上述量子密碼會議，共同研討量子通信領域最新進展和未來趨勢，其中包括量子信息理論創始人——美國科學家查爾斯·本內特和加拿大科學家吉爾斯·巴薩德。這也是中國首次舉辦量子密碼領域最知名、影響力最廣泛的國際學術盛會，更將推進量子通信發展的產業化路徑。
國家實驗室是國家計劃實施的“科技創新2030——量子通信與量子計算機重大項目”的承擔實體，建成後將以國家信息安全和計算能力提高等重大需求為導向，着力突破以量子信息為主導的第二次量子革命的前沿科學問題和核心關鍵技術，培育形成量子通信、量子計算和量子精密測量等戰略性新興產業，搶佔量子科技國際競爭和未來發展的制高點。
自上世紀90年代以來，量子信息科學得到迅猛發展，量子通信、量子計算和量子精密測量等量子信息技術可以在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方面突破經典信息技術的瓶頸，為保障國家安全和支撐國民經濟可持續發展提供核心戰略力量。
在學術界與產業界的協同努力下，我國正奮力搶佔量子信息革命的全球制高點。“墨子號”量子科學實驗衞星、國家量子保密通信“京滬幹線”等項目取得重大創新成果，實用化光纖量子保密通信技術在金融、政務、電力、雲計算、大數據等更多行業領域破冰應用，以及實現量子安全服務邁向移動應用的量子安全服務移動引擎（QSS-ME）平台產品的推出，證明了我國量子信息技術尤其是量子通信技術產業化的蓬勃發展已現端倪，正在吸引越來越多的企業涉足其中。
前瞻產業研究院發佈的報告顯示，2017年，我國量子通信行業市場規模達到了180億元，到2018年將達到320億元左右，同比增長77.78%，預計到2024年，我國量子通信行業建設及運營服務市場規模達912億元。根據預測，國內量子通信短期市場規模在100億~130億元左右，長期市場規模將超過千億元。
中國科學院院士、中科大常務副校長潘建偉在大會上表示：“世界各國都在做量子通信的發展規劃，中國在國際量子通信領域之所以能處於領導者的地位，是因為十年前，我們就選擇了從基礎研究起步的艱難道路，掌握了核心技術，現在到了產業化階段就不太會遇上‘卡脖子’的問題了。”
值得注意的是，中國互聯網巨頭阿里、騰訊和百度也都加入了這場量子科技盛會。阿里巴巴首席通信科學家謝崇進對第一財經記者表示：“來自各國的科學家一起討論各種新型的量子加密協議和量子通信的產業化應用前景，可以讓我們瞭解到行業的最新進展。”
在談到量子通信的實際應用場景時，謝崇進表示：“其一是公司內部系統的需要，其二是客户的需求。我們知道客户在哪裏，這是阿里巴巴參與到量子通信產業化的優勢，但現在應用層面最大的問題是還沒有建立標準。”據瞭解，阿里巴巴在上海投資了“中科院-阿里巴巴量子計算聯合實驗室”，在硅谷也設有量子實驗室。除此之外，華為也在德國設有一個量子中心。
國際學界也給予中國量子通信產業化發展高度的關注。本內特和巴薩德在接受第一財經記者採訪時表示，中國“墨子號”量子科學實驗衞星的發射是了不起的壯舉，中國在量子通信領域的突破“喚醒”了世界。
成立於2001年的全球首家從事量子密鑰分發（QKD）的商業公司、總部位於瑞士日內瓦的IDQ創始人NicolasGisin（尼古拉斯·吉森）對第一財經記者表示：“近十年來，中國量子通信技術的發展速度和規模是驚人的。”儘管走在量子通信商業化的最前沿，IDQ也一直在關注中國市場產業化的發展，並尋求與一切可能的中國夥伴的合作。IDQ目前估值已經超過10億歐元。
在這次國際量子密碼會議上，各國科學家介紹了最新進展：俄羅斯將在全境建設跨歐亞大陸的密鑰分發網絡，這也是所有的項目中最為宏偉的一項，我國已實現的數千公里量子密鑰分發將大有用武之地；歐洲、韓國表示正在制定量子通信的基礎設施建設規劃；美國、歐洲、日本等都在推進量子通信衞星的發射計劃。
中國科學院也已確定計劃，將在“墨子號”量子科學實驗衞星的基礎上，繼續研製3至5顆低軌量子通信衞星，以實現量子密鑰分發的實用化，同時還將着手開展中高軌量子通信衞星的研製。
角逐國際量子通信標準競爭
中國的目標是，力爭到2030年左右率先建成全球化的廣域量子保密通信網絡，並在此基礎上，構建信息充分安全的“量子互聯網”。
為此，我國已經建成了連接北京、上海，貫穿濟南、合肥等地長達2000多公里的量子保密通信骨幹線路——“京滬幹線”，實現多地城域網絡的接入，並且得到了成功應用；而未來多顆量子通信衞星的發射將能夠解決更長距離的廣域傳輸的瓶頸。
隨着量子通信技術的不斷成熟，以量子密鑰分發為核心的量子保密通信，正逐漸成為量子科學實用化速度最快的領域。潘建偉表示，會議上多位專家都提到，量子保密通信的基礎設施建設正在全球提速。這好比是在實驗室和實用化之間架起了一個“連接”，讓更多的人可以參與進來。
2016年，國科控股聯合中科大共同發起成立國科量子，聚焦量子保密通信網絡設施的規劃、建設、推廣、運營和維護。後續規劃建設的廣域量子保密通信骨幹網絡覆蓋範圍將逐漸從京津冀、長江經濟帶擴展至全國，覆蓋各省會、直轄市及計劃單列市等大中型城市，並延展至海外區域。
大會結束後，潘建偉又同本內特和巴薩德等科學家前往國際互聯網大會的舉辦地烏鎮，繼續就量子通信標準的制定進行深入的研討。第一財經記者瞭解到，隨着未來更多量子通信衞星計劃發射，如何制定針對衞星的量子通信標準也被提上議程。
在量子通信的標準化研究方面，目前歐洲處於領先地位。2015年6月，歐洲發佈量子安全白皮書。我國量子通信領域標準化研究相對歐洲起步晚一些，但也正在通過總結技術研究最新進展以及試點應用經驗形成標準化成果。科大國盾量子總裁趙勇博士告訴第一財經記者，中國已經在建立系統性能測評標準，完善量子通信標準化工作。科大國盾量子是參與推動中國量子通信標準化制定的重要力量之一。
趙勇稱，標準化是構建產業鏈的關鍵，是產業成熟的必經之路。標準的制定需要各個國家的共同努力，各國專家已經着手商討國際標準，試圖確定技術的安全性、通用性規則，並爭取早日確立，這將為量子通信產業化進一步掃除障礙。
他還向第一財經記者透露，中國信息安全測評中心已經聯合科大國盾量子於2017年在ISO提出了量子密鑰分發相關的國際標準化項目，並獲得了立項，為我國角逐國際量子通信標準競爭搶得先機。
目前量子通信的商業需求主要集中在安防、能源、電力等國家戰略領域，銀行等金融領域的客户也正在試用。據賽迪顧問預測，到2020年，量子通信將主要應用於國防、金融和政務領域，三者之和將佔據市場規模的96%。
趙勇説，規模化效應將帶動量子通信應用成本下降，產業鏈的企業通力合作將能挖掘更多應用場景。
由於量子信息技術的巨大潛在價值，歐美各國都在積極整合各方面研究力量和資源，開展國家級的協同攻關。例如，歐盟在2016年宣佈投資10億歐元啓動量子技術旗艦項目；最近，美國國會也正式通過了“國家量子行動計劃”；此前，大型高科技公司如谷歌、微軟、IBM等也紛紛強勢介入量子計算研究。