量子通信产业化前景

  由于量子通信技术的巨大优势,国际上重要的西方国家,特别是欧盟、美国和日本均投入了大量的人力、物力进行量子通信的理论和实验研究。
  在欧洲,欧盟在其《欧洲研究与发展框架计划》(第七框架计划中,信息与通信技术方面的总投资达91亿欧元之多)内专门提出了用于发展量子信息技术的《欧洲量子科学技术》计划(ERA-Pilot QIST)以及接下来的《欧洲量子信息处理与通信》计划(QUROPE-QIPC in Europe)。该计划调查欧洲量子信息科技研究现状,探寻和组织各研究组之间的合作,制定欧洲的量子信息战略目标,为国家级或欧洲级的投资机构在研究和投资政策方面提供建议,倡导成立优秀的、地区性或主题性的卓越中心,并以此促进欧洲量子信息科技的发展,保证欧洲在这个领域的领先地位。该计划在2008年2月发布了《量子信息处理与通信战略报告(1.5版)》(Strategic Report,QIPC),提出了未来5到10年中量子信息处理与通信的明确科研目标。另一方面,欧盟还成立了包括英国、法国、德国、意大利、奥地利和西班牙等国在内的“基于密码的安全通信(SECOQC)”工程,集中了欧洲最优秀的40个量子信息研究组。该工程的宏伟目标是利用量子密钥分发来设计和建造实用化的绝对安全量子通信基础设施,并发展相关的技术。SECOQC在2007年1月发布了关于量子密钥分发和密码的白皮书(SECOQC White Paper on Quantum Key Distribution and Cryptography);在2008年9月发布了关于量子密码的商业白皮书(SECOQC Business White Paper, Quantum Cryptography: An Innovation in the Domain of Secure Information Transmission)。
  在美国,布什政府在《保持国家竞争力》计划中把“量子信息”列为重点支持的研究课题。NIST(美国国家标准技术研究院)、Los Alamos 实验室、Bell实验室等机构相继进行了一系列量子信息和量子通信方面的实验。在美国国防高级研究计划署(DARPA)的项目支持下,2002年,BBN公司(具有很强的军方特色)技术部联合波斯顿大学与哈佛大学共同开展了量子保密通信与互联网结合的五年试验计划。该计划主要内容是以 BBN技术部、波斯顿大学和哈佛大学等为节点,构建融合现行光纤通信网、互联网和量子光通信的量子互联网,并在此基础上实现保密通信。
  在日本,日本总务省量子信息和通信研究促进会提出以新一代量子信息通信技术为对象的长期研究战略,计划在2020年至2030年间建成利用量子加密技术的绝对安全和高速的量子信息通信网。日本邮政省把量子通信作为21世纪的战略项目,以10年的中长期目标进行研究。日本国家情报通信研究机构(NICT)也启动了一个长期支持计划,该计划在2020年实现量子中继,到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。
  量子密码潜在的商业价值也吸引了大量的资本投入,其产业化时代已经来临。现今出售量子密码相关产品的公司主要有:瑞士的IdQuantique,美国的MagiQ Technologies、Qubitekk(前身为GridCOM Technologies)、,法国的Smart Quantum和澳大利亚的Lagnon Quintessence Labs.。
  此外,一些世界著名的公司也对量子信息技术投入了大量研发资本,介入了量子通信的产业化开发。最主要的公司包括:美国电话电报公司(AT&T),Bell实验室,IBM,Hewlett-Packard,Philips,Hitachi,NEC,NTT,Toshiba,Thalès(法国),France Telecom(法国),Pirelli(意大利)等12个公司。
  量子密码潜在的商业价值也吸引了大量的资本投入,其产业化时代已经来临。现今出售量子密码相关产品的公司主要有:瑞士的IdQuantique,美国的MagiQ Technologies、Qubitekk(前身为GridCOM Technologies)、,法国的Smart Quantum和澳大利亚的Lagnon Quintessence Labs.。
  此外,一些世界著名的公司也对量子信息技术投入了大量研发资本,介入了量子通信的产业化开发。最主要的公司包括:美国电话电报公司(AT&T),Bell实验室,IBM,Hewlett-Packard,Philips,Hitachi,NEC,NTT,Toshiba,Thalès(法国),France Telecom(法国),Pirelli(意大利)等12个公司。
  从2008年开始,由欧盟认证的标准制定机构——欧洲电信标准研究院(ETSI)牵头已开始量子通信产业的技术标准化工作,前面提到这些国际电子工业巨型集团和各国电信集团以及较早开展量子通信技术研究的研究所或大学,都从一开始就介入了量子通信技术的标准化进程。ETSI断言:“量子通信具有极大的潜力成为保障未来信息社会通信机密性和隐私的关键技术,从而成为电子政务、电子商务、电子医疗、生物特征传输和智能传输系统等等电子服务的驱动器”。我国量子通信技术标准的研究制定工作已经启动,由山东信息通信技术研究院牵头,山东量子科学技术研究院有限公司与山东省标准化研究院讨论并初步形成了《量子通信产业标准体系框架图》,内容涉及元器件标准、信道与接口标准、产品标准、行业应用标准等9个方面。
  未来,量子通信将远远不只是一种全新的加密通信手段,它将是新一代信息网络安全解决方案的关键技术,将成为越来越普遍的电子服务的安全基石,成为保障未来信息社会可信行为的重要基础之一。
  我国量子通信产业化的进程受到党和国家领导人的重视和关注,得到地方政府的推动和社会各界的支持,正在飞速发展。2009年11月,时任国务院总理温家宝在参加中国科学院院庆60周年成果展时,听取了潘建伟教授关于量子通信网络工作的汇报,对量子通信成功参与国庆阅兵通信保障感到非常振奋;2010年2月,他在看到新华网关于潘建伟研究团队建成的世界首个全通型量子通信网络的报道后,在省部级主要领导干部专题研讨班上的讲话中专门提到:在量子通信这个通信技术尖端领域,我国建成了世界上首个全通型量子通信网络;并在《求是》杂志上发表的《关于发展社会事业和改善民生的几个问题》的文章中也特地提到这一成果。受上海市邀请,量子通信系统曾在上海世博会安徽馆和未来馆分别展出。2013年7月,中共中央总书记习近平在中国科学院考察工作时发表重要讲话中指出的:量子通信已经开始走向实用化,这将从根本上解决通信安全问题,同时将形成新兴通信产业。2013年9月,中共中央政治局举行第九次集体学习,集体来到中关村国家自主创新示范区展示中心参观创新成果展示,并在现场进行中央政治局集体学习。我国量子通信技术实用化的代表企业与中国科学院量子技术与应用研究中心一起参加了这次成果展示。潘建伟院士进行了现场讲解,展示了具有综合数据接入功能的高速量子加密通信网络终端及网络交换系统。在活动过程中,习近平、李克强等中央领导详细了解了量子通信技术原理、进展、与欧美等竞争对手的技术对比以及我国在这一领域的下一步规划情况,听取了空间量子科学卫星、量子通信京沪干线等项目的进展汇报,并给予了积极的肯定。
  2012年,中国科学技术大学牵头,联合南京大学、国防科技大学、中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院半导体研究所等单位共同成立了“量子信息与量子科技前沿协同创新中心”,开展全面深入的量子科学前沿和量子信息技术前沿研究。2014年1月,中国科学院量子信息与量子科技前沿卓越创新中心成立,这是中国科学院首批启动实施的5个卓越创新中心中第一个揭牌的中心。中心主任由潘建伟院士担任,以中国科学院在量子信息与量子科技前沿领域已取得的领先优势为基础,着力于突破推动量子科技革命的前沿科学问题和战略性高技术问题。
  2009年5月,以中国科学技术大学微尺度物质科学国家实验室量子物理和量子信息研究部的技术力量为基础,安徽量子通信技术有限公司成立,以推动量子通信技术的成果转化。2010年3月,山东省政府和中国科学技术大学签署科技成果转化合作协议,在济南成立山东量子科学技术研究院有限公司,将量子通信技术引进山东开展应用研究。2011年5月,在中国科学院的规划下,在山东省政府的大力支持下,中国科学院量子技术与应用研究中心在济南成立。同时,济南市设立正局级事业单位—济南量子技术研究院,作为中国科学院量子技术与应用研究中心在山东开展工作的日常办事机构。中国科学院量子技术与应用研究中心依托中国科学院在前沿科技研究上的集群优势,并结合山东省在促进科技型战略新兴产业方面的规划,对包括量子通信在内的量子技术应用研究方向进行引导,加快量子技术领域的成果转化,进而推动新兴高科技产业的形成和发展。2012年9月,为把握量子通信实用化技术的发展方向,山东省政府批准建立山东省量子科学技术院士工作站,指导量子通信技术团队进行科技创新和技术攻关。在“十二五”期间,山东信息通信技术研究院委托山东量子科学技术研究院有限公司建成了量子通信研发平台(一期),主要面向量子通信元器件、设备研发测试及技术服务。2013年5月,建成的周期极化铌酸锂波导研制子平台是世界上三个逆向质子交换铌酸锂波导研发机构之一,主要为量子通信系统研制国际领先的核心关键器件,以打破国外对我国的技术封锁。未来几年,相信在中央、地方政府及相关部门的大力支持下,通过量子通信技术成果转化团队的不懈努力,我国的量子通信产业必将取得飞速发展,并在世界量子通信产业版图上占据重要位置。

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