中國正籌建國家實驗室 欲打造千億級規(guī)模的國家項目

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占地就將達(dá)554畝，如此規(guī)模在全球都比較罕見。

一個涉及多地的量子信息科學(xué)國家實驗室(下稱“國家實驗室”)正在籌建，長期投資將達(dá)千億元。

第一財經(jīng)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占地就將達(dá)554畝，如此規(guī)模在全球都比較罕見。

這也是繼墨子號量子衛(wèi)星、量子通信“京滬干線”之后，中國在量子科學(xué)領(lǐng)域的又一次大手筆投入。中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(下稱“中科大”)內(nèi)部人士向第一財經(jīng)記者透露，目前該項目已經(jīng)獲得安徽省和上海市政府各10億元左右的配套啟動資金，而國家長期投入將達(dá)到千億元人民幣。

千億級規(guī)模的國家項目

上周，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(lǐng)域最新進(jìn)展和未來趨勢，其中包括量子信息理論創(chuàng)始人——美國科學(xué)家查爾斯o本內(nèi)特(Charles Bennett)和加拿大科學(xué)家吉爾斯o巴薩德(Gilles Brassard)。這也是中國首次舉辦量子密碼領(lǐng)域最知名、影響力最廣泛的國際學(xué)術(shù)盛會，更將推進(jìn)量子通信發(fā)展的產(chǎn)業(yè)化路徑。

國家實驗室是國家計劃實施的“科技創(chuàng)新2030——量子通信與量子計算機重大項目”的承擔(dān)實體，建成后將以國家信息安全和計算能力提高等重大需求為導(dǎo)向，著力突破以量子信息為主導(dǎo)的第二次量子革命的前沿科學(xué)問題和核心關(guān)鍵技術(shù)，培育形成量子通信、量子計算和量子精密測量等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，搶占量子科技國際競爭和未來發(fā)展的制高點。

自上世紀(jì)90年代以來，量子信息科學(xué)得到迅猛發(fā)展，量子通信、量子計算和量子精密測量等量子信息技術(shù)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(jīng)典信息技術(shù)的瓶頸，為保障國家安全和支撐國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展提供核心戰(zhàn)略力量。

在學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界的協(xié)同努力下，我國正奮力搶占量子信息革命的全球制高點。“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星、國家量子保密通信“京滬干線”等項目取得重大創(chuàng)新成果，實用化光纖量子保密通信技術(shù)在金融、政務(wù)、電力、云計算、大數(shù)據(jù)等更多行業(yè)領(lǐng)域破冰應(yīng)用，以及實現(xiàn)量子安全服務(wù)邁向移動應(yīng)用的量子安全服務(wù)移動引擎(QSS-ME)平臺產(chǎn)品的推出，證明了我國量子信息技術(shù)尤其是量子通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的蓬勃發(fā)展已現(xiàn)端倪，正在吸引越來越多的企業(yè)涉足其中。

從信息安全市場的角度來看，量子通信的市場前景更加可期。技術(shù)研究公司Gartner最新報告預(yù)測，2018年全球信息安全產(chǎn)品及服務(wù)支出將超過1140億美元，較去年增加12.4%;預(yù)計2019年信息安全市場將持續(xù)增長8.7%，達(dá)1240億美元。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的報告顯示，2017年，我國量子通信行業(yè)市場規(guī)模達(dá)到了180億元，到2018年將達(dá)到320億元左右，同比增長77.78%，預(yù)計到2024年，我國量子通信行業(yè)建設(shè)及運營服務(wù)市場規(guī)模達(dá)912億元，同比增長13.57%。根據(jù)預(yù)測，國內(nèi)量子通信短期市場規(guī)模在100億~130億元左右，長期市場規(guī)模將超過千億元。

中國科學(xué)院院士、中科大常務(wù)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(fā)展規(guī)劃，中國在國際量子通信領(lǐng)域之所以能處于領(lǐng)導(dǎo)者的地位，是因為十年前，我們就選擇了從基礎(chǔ)研究起步的艱難道路，掌握了核心技術(shù)，現(xiàn)在到了產(chǎn)業(yè)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(lián)網(wǎng)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(xué)家謝崇進(jìn)對第一財經(jīng)記者表示：“來自各國的科學(xué)家一起討論各種新型的量子加密協(xié)議和量子通信的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景，可以讓我們了解到行業(yè)的最新進(jìn)展。”

在談到量子通信的實際應(yīng)用場景時，謝崇進(jìn)表示：“其一是公司內(nèi)部系統(tǒng)的需要，其二是客戶的需求。我們知道客戶在哪里，這是阿里巴巴參與到量子通信產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢，但現(xiàn)在應(yīng)用層面最大的問題是還沒有建立標(biāo)準(zhǔn)。”據(jù)了解，阿里巴巴在上海投資了“中科院-阿里巴巴量子計算聯(lián)合實驗室”，在硅谷也設(shè)有量子實驗室。除此之外，華為也在德國設(shè)有一個量子中心。

國際學(xué)界也給予中國量子通信產(chǎn)業(yè)化發(fā)展高度的關(guān)注。本內(nèi)特和巴薩德在接受第一財經(jīng)記者采訪時表示，中國“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的發(fā)射是了不起的壯舉，中國在量子通信領(lǐng)域的突破“喚醒”了世界。

“墨子號”的發(fā)射以及一系列中國量子通信領(lǐng)域的突破在全球范圍內(nèi)引起了巨大的關(guān)注，這一里程碑式的壯舉將量子密鑰分發(fā)的距離拓展到了千公里量級，把量子通信推向了實際應(yīng)用的風(fēng)口。如今，全世界都在向中國量子產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的進(jìn)程看齊。

成立于2001年的全球首家從事量子密鑰分發(fā)(QKD)的商業(yè)公司、總部位于瑞士日內(nèi)瓦的IDQ創(chuàng)始人Nicolas Gisin(尼古拉斯·吉森)對第一財經(jīng)記者表示：“近十年來，中國量子通信技術(shù)的發(fā)展速度和規(guī)模是驚人的。”盡管走在量子通信商業(yè)化的最前沿，IDQ也一直在關(guān)注中國市場產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，并尋求與一切可能的中國伙伴的合作。IDQ目前估值已經(jīng)超過10億歐元。

在這次國際量子密碼會議上，各國科學(xué)家介紹了最新進(jìn)展：俄羅斯將在全境建設(shè)跨歐亞大陸的密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，這也是所有的項目中最為宏偉的一項，我國已實現(xiàn)的數(shù)千公里量子密鑰分發(fā)將大有用武之地;歐洲、韓國表示正在制定量子通信的基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)規(guī)劃;美國、歐洲、日本等都在推進(jìn)量子通信衛(wèi)星的發(fā)射計劃。

中國科學(xué)院也已確定計劃，將在“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星的基礎(chǔ)上，繼續(xù)研制3至5顆低軌量子通信衛(wèi)星，以實現(xiàn)量子密鑰分發(fā)的實用化，同時還將著手開展中高軌量子通信衛(wèi)星的研制。

作為“墨子號”衛(wèi)星的首席科學(xué)家，潘建偉表示中國將保持開放心態(tài)，積極參與國際合作。他介紹道，去年以來，中科大與中科院上海技術(shù)物理所等組成的科研團(tuán)隊，與奧地利科學(xué)院安東-塞林格研究組合作，利用“墨子號”在中國和奧地利之間實現(xiàn)了長達(dá)7600公里的洲際量子密鑰分發(fā)，并利用共享密鑰實現(xiàn)加密數(shù)據(jù)傳輸和視頻通信。塞林格也是潘建偉在維也納大學(xué)的博士導(dǎo)師。

今年下半年，我國科研團(tuán)隊還將與意大利帕多瓦大學(xué)合作，物理學(xué)家伽利略曾在該校執(zhí)教。此外，與日本、加拿大的合作也提上議程。

角逐國際量子通信標(biāo)準(zhǔn)競爭

中國的目標(biāo)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(wǎng)絡(luò)，并在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建信息充分安全的“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

為此，我國已經(jīng)建成了連接北京、上海，貫穿濟(jì)南、合肥等地長達(dá)2000多公里的量子保密通信骨干線路——“京滬干線”，實現(xiàn)多地城域網(wǎng)絡(luò)的接入，并且得到了成功應(yīng)用;而未來多顆量子通信衛(wèi)星的發(fā)射將能夠解決更長距離的廣域傳輸?shù)钠款i。

隨著量子通信技術(shù)的不斷成熟，以量子密鑰分發(fā)為核心的量子保密通信，正逐漸成為量子科學(xué)實用化速度最快的領(lǐng)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)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(jìn)來。

2016年，國科控股聯(lián)合中科大共同發(fā)起成立國科量子，聚焦量子保密通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的規(guī)劃、建設(shè)、推廣、運營和維護(hù)。后續(xù)規(guī)劃建設(shè)的廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)覆蓋范圍將逐漸從京津冀、長江經(jīng)濟(jì)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，并延展至海外區(qū)域。

大會結(jié)束后，潘建偉又同本內(nèi)特和巴薩德等科學(xué)家前往國際互聯(lián)網(wǎng)大會的舉辦地烏鎮(zhèn)，繼續(xù)就量子通信標(biāo)準(zhǔn)的制定進(jìn)行深入的研討。第一財經(jīng)記者了解到，隨著未來更多量子通信衛(wèi)星計劃發(fā)射，如何制定針對衛(wèi)星的量子通信標(biāo)準(zhǔn)也被提上議程。

在量子通信的標(biāo)準(zhǔn)化研究方面，目前歐洲處于領(lǐng)先地位。2008年，奧地利維也納的SECOQC量子通信網(wǎng)絡(luò)演示項目完成后，歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(ETSI)成立了包括16家成員單位在內(nèi)的ISG-QKD小組，展開前瞻性的標(biāo)準(zhǔn)化工作，涉及應(yīng)用案例、物理接口、應(yīng)用接口、安全驗證、模塊安規(guī)等內(nèi)容。2015年6月，歐洲發(fā)布量子安全白皮書。

我國量子通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)化研究相對歐洲起步晚一些，但也正在通過總結(jié)技術(shù)研究最新進(jìn)展以及試點應(yīng)用經(jīng)驗形成標(biāo)準(zhǔn)化成果。科大國盾量子總裁趙勇博士告訴第一財經(jīng)記者，中國已經(jīng)在建立系統(tǒng)性能測評標(biāo)準(zhǔn)，完善量子通信標(biāo)準(zhǔn)化工作。科大國盾量子是參與推動中國量子通信標(biāo)準(zhǔn)化制定的重要力量之一。

趙勇稱，標(biāo)準(zhǔn)化是構(gòu)建產(chǎn)業(yè)鏈的關(guān)鍵，是產(chǎn)業(yè)成熟的必經(jīng)之路。標(biāo)準(zhǔn)的制定需要各個國家的共同努力，各國專家已經(jīng)著手商討國際標(biāo)準(zhǔn)，試圖確定技術(shù)的安全性、通用性規(guī)則，并爭取早日確立，這將為量子通信產(chǎn)業(yè)化進(jìn)一步掃除障礙。

他還向第一財經(jīng)記者透露，中國信息安全測評中心已經(jīng)聯(lián)合科大國盾量子于2017年在ISO提出了量子密鑰分發(fā)相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)化項目，并獲得了立項，為我國角逐國際量子通信標(biāo)準(zhǔn)競爭搶得先機。

目前量子通信的商業(yè)需求主要集中在安防、能源、電力等國家戰(zhàn)略領(lǐng)域，銀行等金融領(lǐng)域的客戶也正在試用。據(jù)賽迪顧問預(yù)測，到2020年，量子通信將主要應(yīng)用于國防、金融和政務(wù)領(lǐng)域，三者之和將占據(jù)市場規(guī)模的96%。

趙勇說，規(guī)模化效應(yīng)將帶動量子通信應(yīng)用成本下降，產(chǎn)業(yè)鏈的企業(yè)通力合作將能挖掘更多應(yīng)用場景。

由于量子信息技術(shù)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(xié)同攻關(guān)。例如，歐盟在2016年宣布投資10億歐元啟動量子技術(shù)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。