中國的量子科技研發，為什麼會威脅美國國家安全？ | 科技袁人_風聞

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作為反向指標，這説明微尺度與國盾量子確實研發了許多重要的科技，確實對國家有很大的貢獻，歡迎大家給我們一點掌聲！

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本視頻發佈於2021年12月27****日，觀看量已達29萬

精彩呈現：一家企業被美國政府拉黑兩次，這枚勳章是雙份的 | 袁嵐峯

1900年12月14日，德國物理學家馬克斯·普朗克（Max Planck，1858 - 1947）提出了描述黑體輻射的普朗克公式，發現了能量量子化現象，這標誌着量子力學的誕生。一百多年來，量子力學衍生出了核能、半導體、激光、光纖等現代幾乎所有的高科技，給人類社會帶來了翻天覆地的變化。

普朗克與黑體輻射公式

二十世紀八十年代以來，量子力學與信息科學結合，又產生了一門新的交叉學科——量子信息。現在，量子信息成為了所有科技領域中最熱的之一，各國紛紛投入巨資爭相發展。

正常的科研競賽對人類是有利的，我們對此都應該歡迎。不過，最近的一份清單卻説明有些人想用盤外招來阻止別人發展科技，這就屬於耍賴了。2021年11月24日，美國商務部工業與安全局宣佈將全球27個實體和個人列入貿易禁運的“實體清單”（https://www.commerce.gov/news/press-releases/2021/11/commerce-lists-entities-involved-support-prc-military-quantum-computing），其中12家來自中國，主要理由就是説它們的量子科技研發威脅美國的國家安全。

美國商務部2021年11月24日“實體清單”的新聞

具體而言，理由是“防止美國新興技術被用於中國支持軍事應用的量子計算努力，例如反隱形和反潛的應用，以及破解密碼或發展不可破解的密碼的能力”。

美國商務部2021年11月24日把8家中國技術實體列入“實體清單”的理由

咦，為什麼發展不可破解的密碼會威脅美國的國家安全？我的秘密不讓你看就威脅你的安全了？這是什麼道理？這恐怕就要去問斯諾登和阿桑奇了。

斯諾登爆料五眼聯盟

對於這裏提到的技術，我來解釋一下。量子信息包括量子通信、量子計算和量子精密測量三大塊。不可破解的密碼屬於量子通信，破解密碼屬於量子計算，反隱形和反潛屬於量子精密測量。美國政府的擔心，正説明中國在這三個方向都取得了不少成果。

量子信息的三個分支

在這份實體清單中，最神奇的是，有一家企業居然上榜了兩次！它就是位於合肥的科大國盾量子技術股份有限公司（簡稱“國盾量子”）以及它位於上海的全資子公司上海國盾量子技術股份有限公司。母公司和子公司要禁兩次，可見美國政府對它是多麼咬牙切齒了。順便説一句，國盾量子就發源於我所在的研究機構——合肥微尺度物質科學國家研究中心（簡稱“微尺度”），而且微尺度這次也光榮上榜了。作為反向指標，這説明微尺度與國盾量子確實研發了許多重要的科技，確實對國家有很大的貢獻，歡迎大家給我們一點掌聲！

美國商務部2021年11月24日發佈的中國機構“實體清單”

在我最近出版的科普書《量子信息簡話》中（《量子信息簡話：給所有人的新科技革命讀本 | 中國物理學會期刊網》），就提到了國盾量子，介紹了它是做量子通信設備的，並介紹了它和運營商合作推出的量子保密通信手機。我和很多量子信息研究者是同事和朋友，包括不少國盾量子的員工，所以下面就來基於我所知道的，向大家介紹一下國盾量子的歷程。大家可以把它的成長看作中國量子科技發展的一個投影，看作從0到1發展量子信息產業的一個典型，反映了中國如何在前沿科技領域從跟跑到領跑。

《量子信息簡話》

二十一世紀初，量子通信技術在國際上悄然興起。例如，美國國防部高級研究計劃局（即大名鼎鼎的DARPA）完成了城域量子保密通信實驗網絡建設。在歐洲，瑞士日內瓦大學的四位科學家創立了量子通信企業IDQ，計劃在全球商業和政府市場推出量子安全加密解決方案。歐洲電信標準協會（ETSI）也已在進行量子密鑰分發的標準化工作。

什麼叫量子密鑰分發？它的英文是quantum key distribution，簡稱QKD。實際上它就是前面美國商務部説的“不可破解的密碼”，也是國盾量子以及IDQ等所有量子通信企業的主營業務。QKD的安全性在於，敵人即使有無限的計算能力，也不能破解你的密碼，這叫做“無條件安全”（unconditional security）。請注意是無限的計算能力，這是一個非常驚人的前提。傳統的基於數學的密碼技術必須假設敵人的計算能力有限，不足以在短時間內破解你的密碼，這就是有條件安全，在本質上就不如無條件安全了。

QKD能實現無條件安全，是因為它保密的基礎是物理原理，而不是數學難題。也就是説，如果你想破解我的密碼，你唯一的辦法就是推翻量子力學。如果想了解QKD的技術細節，歡迎去看我的《量子信息簡話》。

量子密鑰分發對抗竊聽

回頭來説二十一世紀初。當時在中國，量子科技的探索還處於非常早期，很多人甚至不相信量子力學是科學。大家去搜索，可以找到一大堆認為量子信息是偽科學的網絡文章，這就是當時的環境。但在這個時候，微尺度的一支團隊就敏鋭地洞察到了量子信息對國家長遠競爭力、尤其是國家信息安全的重要意義——這將成為各國未來高技術的戰略競爭焦點，也會開闢新的產業空間。

於是，中國自己的量子信息“產學研用”創新平台，就在幾位科大老師和同學們一手一腳的努力中搭了起來。2009年5月27日，在安徽省合肥市高新區留學人員創業園的一間小小辦公室裏，國內第一家量子科技公司誕生了。

國盾量子早期辦公室

不少人以為國盾量子是“含着金湯勺出生的”，應該順風順水。但實際情況正相反，他們遇到的困難比一般人想象的多得多。

首先，買東西就不容易。由於國內外量子科技產業剛剛起步，沒有專門面向量子信息領域的供應商。國盾量子副董事長趙勇博士説：“上游供應商不會根據我們的需求專門定製，只能採購通用型的光電產品。等於説，買十塊錢東西，可能只有三五塊錢的是真用得上。”

一邊是供應鏈不完善，一邊是研發投入大，導致量子科技產品價格貴，網絡建設成本高。量子通信還是橫跨通信和密碼安全兩個領域的技術，這讓客户接受和市場開拓難上加難。

更麻煩的是在輿論場中，許多人對量子有時捧上天，有時貶入地。尤其是許多民科，他們以前都熱衷於推翻相對論或者證明哥德巴赫猜想，現在聽説了量子這個詞，又一窩蜂地來推翻量子科技了，作為自己揚名立萬的捷徑。我這幾年就和許多民科打過交道，寫過很多文章駁斥他們的謬論。

總之，國盾量子最初的日子十分艱難。參與國盾量子A輪融資的中國科學院控股有限公司原董事長吳樂斌，曾形容當年的這家公司是“三無產品”——無銷售額、無利潤、無固定資產。

面對這些情況，國盾量子不得不扮演起“拓荒者”的角色。從做好基礎研發工作，到推動上下游產業鏈完善；大到推動行業標準化建設，小到進行校園科普……他們努力經營推廣，終於等到了鼓勵硬科技企業上市的政策春風。

2020年7月，國盾量子登陸科創板，成為A股首家以量子科技為主營業務的上市公司，一天1000%的漲幅令市場驚歎。同年10月，中共中央政治局就量子科技研究和應用前景舉行第二十四次集體學習，總書記明確指出要“培育量子通信等戰略性新興產業，搶佔量子科技國際競爭制高點，構築發展新優勢”。

2020年10月16日中央集體學習量子科技

2021年，國盾量子自主研發的QKD系列核心產品通過了國家商用密碼檢測。在國盾量子等科研機構和企業的推動下，我國量子技術在密碼與通信這兩個行業都進入了標準。

量子密鑰分配首入國家密碼行業標準

國盾量子牽頭或參與的國際、國家及行業標準（部分）

目前國盾量子在量子通信行業市場佔有率全國第一，量子通信領域公開同族專利數世界第一。在量子計算方面，最近國盾量子還推出了超導量子計算調控系統，打破國外同類技術壟斷，而且整體價格僅為國外商用儀器的1/3 - 1/2。

國盾量子超導量子計算操控系統

二十世紀五十年代，錢學森提出了一個概念“技術科學”（《錢學森的技術科學思想，從知識、人才、政策上給了我們哪些科技創新的啓示？| 中國科學院院刊》）。他認為：“需要自然科學、技術科學和工程技術三者齊頭並進，相互影響，相互提攜，決不能有一面偏廢。”國盾量子的歷程，就踐行了“自然科學、技術科學和工程技術三者齊頭並進”。

科學技術象限模型

在工程技術方面，我國在2011年建成了全球首個規模化量子通信網絡“合肥城域量子保密通信試驗示範網”，在2014年建成了當時世界上規模最大、功能最全的量子通信城域網“濟南量子通信試驗網”。2016年，我國發射了世界首顆量子科學實驗衞星“墨子號”。2017年，我國開通了世界首條千公里級量子保密通信骨幹網“京滬幹線”，並與墨子號成功對接，實現了洲際量子保密通信（《跨越4600公里，中國量子通信全球領先，歐美多久才能追上？| 袁嵐峯》）。這些量子通信網絡的建設，均基於國盾量子的設備與技術保障。

中國的天地一體化量子通信網絡

在技術科學方面，我國引領了世界量子通信技術的發展，例如把無中繼光纖QKD的安全距離提高到了500公里，對量子安全時間傳遞進行了原理性實驗驗證，實現了千公里級基於糾纏的量子密鑰分發。

在自然科學方面，我國領先全球的量子通信網絡同時可以作為獨一無二的天地一體國際實驗平台，研究物理學基本問題，例如量子力學與廣義相對論的統一。

基於中國天地一體化量子通信網絡的部分重要實驗

因此，微尺度研究員、國盾量子董事長彭承志説：“以前在國際上都是我們追着人家跑，現在換成歐美同行將中國取得的成果作為案例去向國家申請經費，我們還是很驕傲的。”

工程與科研的雙領先，使我國在量子通信領域的國際話語權不斷提升。目前，ITU、IEEE、ISO/IEC等國際標準化組織都在開展量子標準化研究。國際標準化組織中首個量子信息技術領域的焦點工作組，就是由微尺度的張強教授出任聯合主席，國盾量子、中國信通院、國科量子、中國聯通、中國電信、中國移動、華為、中興等中國企業與科研院所作為主要力量。

在量子計算方面，2021年10月26日，國盾量子參與構建的超導量子計算機“祖沖之二號”實現了對“量子隨機線路取樣”的快速求解，超越了目前最強的經典計算機，也超越了2019年在這個任務上超越經典計算機的谷歌量子計算機“懸鈴木”，使中國成為了唯一在兩條技術路線上實現“量子計算優越性”的國家（《中國量子計算機再獲突破！在這方面已超越美國「知識辭海計劃」| 科技袁人》）。

超導量子計算機“祖沖之二號”

可以説，國盾量子成為了中國前沿科技良性循環的一部分，實驗着一種工程技術逆襲理論研究的發展模式。我國在量子信息領域進入國際第一梯隊，國盾量子功不可沒。

回到開頭的實體清單。其實早在2017年，美國就已經將QKD相關產品列入了出口管制清單。所以我們本來就買不到了，這次是禁上加禁而已。

那麼這次的實體清單究竟有多大影響呢？國盾量子對此發了一個公告（http://www.sse.com.cn/assortment/stock/list/info/announcement/index.shtml?productId=688027），我來唸一段：

“公司一貫堅持自主可控，公司量子保密通信相關產品及量子計算調控系統等產品的核心組件已實現國產化，少量通用進口元器件均有國產化替代方案。公司及子公司上海國盾被美國列入實體清單，不會影響公司現有產品的生產、銷售和服務。目前公司各項業務穩步推進，經營及財務情況正常，該事項對公司生產經營的影響總體可控。”

實際上，國盾量子從成立之初就大力探索國產化替代。例如量子通信核心設備中的近紅外單光子雪崩光電二極管，之前一直需要歐美廠商供貨，不僅貨源不穩定、交貨週期長，而且良品率也不高。國盾量子通過跟國內科研院所等合作，2014年終於把這種核心器件研製出來，2016年左右全面完成國產化替代，實現自主可控，降低了生產成本，還能用於量子雷達等光電探測儀器。類似這樣的例子還有很多，如光量子編解碼模塊等。

雪崩光電二極管（APD）

當然，這不是説實體清單對我們毫無影響。它確實會對國盾量子在元器件供應、成本控制、海外市場開拓以及海外研究交流等方面造成困難。

量子信息是操縱、探測和應用微弱量子態的前沿技術，它的發展需要集成電路、材料科學等多方協同。中國量子技術進步雖快，但在儀器、元器件、軟件等方面還沒有完全自主可控，仍存在被卡脖子的風險。這不只是一家企業、一個行業的事，而是全國所有行業的事。希望我們科學統籌，集中力量，優化機制，協同攻關，化危為機。

最後，實體清單還有一個意外的效果。以前許多民科找種種理由説量子科技是假的，量子科技研究者是騙子，還迷惑了不少人。不過現在要反駁這種論調就很容易了：美國政府都認為中國的量子科技是真的，你們要不要先和美國政府吵一架呢？到底是威脅論還是崩潰論，請你們內部先統一一下，好不好？

科技自強自立，是中國人民的共識。國盾量子源於一所“紅專並進、理實交融”的學校，早已把“產業報國”刻在基因裏。如果説實體清單是一種為國家做出貢獻的證明和勳章，那麼國盾量子的勳章就是雙份的，我們為此感到光榮！