中國(guó)消費(fèi)者報(bào)報(bào)道(記者王峰)新年伊始，備受業(yè)界關(guān)注的量子通信領(lǐng)域捷報(bào)頻傳：中國(guó)電信推出首款量子安全通話產(chǎn)品——“量子密話”；中國(guó)聯(lián)通宣布成功完成量子通信+區(qū)塊鏈應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證；中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)宣布中國(guó)科研團(tuán)隊(duì)成功實(shí)現(xiàn)跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)，標(biāo)志著我國(guó)已構(gòu)建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)雛形，該網(wǎng)絡(luò)已覆蓋我國(guó)四省三市32個(gè)節(jié)點(diǎn)，包括北京、濟(jì)南、合肥和上海4個(gè)量子城域網(wǎng)，通過兩個(gè)衛(wèi)星地面站與“墨子號(hào)”相連，目前已接入金融、電力、政務(wù)等行業(yè)的150多家用戶。

量子通信究竟為何物?會(huì)給人們的通信生活帶來哪些變化?《中國(guó)消費(fèi)者報(bào)》記者就此進(jìn)行了深入采訪。

揭開神秘面紗

從“墨子號(hào)”升空到“九章量子計(jì)算機(jī)原型”問世，雖然量子技術(shù)已是熱度不斷的“網(wǎng)紅”，但對(duì)很多人來說，它仍然披著神秘面紗。

從電通信到光通信，再到如今的量子通信，現(xiàn)代通信技術(shù)在滿足人們的通信需求或?qū)崿F(xiàn)人們新的需求的過程中不斷前行。光通信主要利用光為傳播介質(zhì)，使人類獲取信息的通信方式。光作為一種電磁波，有著頻率高頻帶寬，通信容量大，抗電磁干擾能力強(qiáng)。光通信憑借著自身特點(diǎn)，充分滿足了大量數(shù)據(jù)通信的正確可靠的高速傳輸和處理需求。而量子通信則是主要利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)，進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式，基于其量子力學(xué)中的不確定性測(cè)量坍塌和不可克隆等原理提供了無法被竊聽和計(jì)算破解的絕對(duì)安全性保證，有著廣闊的應(yīng)用前景。

量子物理學(xué)家、中國(guó)科學(xué)院院士潘建偉指出，量子通信本質(zhì)上是量子密鑰的傳輸，利用量子糾纏可以將量子信息傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn)，而不是傳送信息載體本身，屬于被嚴(yán)格證明的“無條件安全通信方式”。

中電信量子科技有限公司副總經(jīng)理查子龍解釋說，量子通信實(shí)際上是利用量子態(tài)作為信息載體來進(jìn)行信息交互的通信技術(shù)，在原理上確保非授權(quán)方不能復(fù)制與竊取量子信道內(nèi)所傳遞的信息，安全性方面遠(yuǎn)高于目前的通信方式，屬于被嚴(yán)格證明的“無條件安全通信方式”。量子通信會(huì)將信息進(jìn)行加密傳輸，在這個(gè)過程中密鑰不是一定的，用戶每次發(fā)起“量子密話”時(shí)，量子密鑰是從量子密鑰分發(fā)網(wǎng)上實(shí)時(shí)取得的，每一次是隨機(jī)性的，而且密鑰只能用一次，下次通話會(huì)實(shí)時(shí)生成一個(gè)新密鑰作為會(huì)話密鑰。也就是說，量子密鑰的分發(fā)是利用了量子通信的方式來完成的，保障通訊雙方能夠共同擁有密鑰，使用光量子傳輸，可以避免被截取和破譯，如果這個(gè)通訊被監(jiān)聽或者截取，就會(huì)即時(shí)破壞掉這種量子態(tài)，通訊雙方也能第一時(shí)間得知他們的通訊遭到了破壞，從而切換密鑰或者改變通訊方式。

商用步伐加快

近年來，我國(guó)量子通信技術(shù)無論是在研發(fā)上還是在落地實(shí)踐上都加快了步伐。

“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星于2011年12月立項(xiàng)，是中科院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一。2016年8月16日發(fā)射升空后，在國(guó)際上率先成功實(shí)現(xiàn)了千公里級(jí)的星地雙向量子糾纏分發(fā)、高速星地量子密鑰分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)等實(shí)驗(yàn)。

標(biāo)志著量子通信技術(shù)落地的“京滬干線”項(xiàng)目于2013年7月立項(xiàng)，2017年9月29日開通，整個(gè)項(xiàng)目建設(shè)周期42個(gè)月。建設(shè)期間，“京滬干線”項(xiàng)目組突破了高速量子密鑰分發(fā)、高速高效率單光子探測(cè)、可信中繼傳輸和大規(guī)模量子網(wǎng)絡(luò)管控監(jiān)控等系列工程化實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)，并成功實(shí)現(xiàn)首次洲際量子通信。

在2017年量子保密通信“京滬干線”與“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功對(duì)接的基礎(chǔ)上，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授潘建偉及其同事陳宇翱、彭承志等，與中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所王建宇研究組、濟(jì)南量子技術(shù)研究院，以及中國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司合作，成功組建世界上首個(gè)集成了700多條地面光纖量子密鑰分發(fā)鏈路和兩個(gè)衛(wèi)星對(duì)地自由空間高速Q(mào)KD鏈路的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。

目前，我國(guó)在量子加密通信的核心指標(biāo)密鑰分發(fā)效率上也取得重大突破。2017年，量子加密通信的光纖密鑰分發(fā)效率為28.4kbps/s，最高能夠達(dá)到235.4kbps/s，夠1.2萬個(gè)用戶同時(shí)進(jìn)行加密，現(xiàn)在這一速率已經(jīng)提升了40倍。未來星地的量子加密通信網(wǎng)絡(luò)，還會(huì)隨著技術(shù)的提升、基礎(chǔ)設(shè)施的升級(jí)以及量子衛(wèi)星的增加，不斷地提高性能。當(dāng)擁有了十幾顆，或者幾十顆的量子通信衛(wèi)星之后，量子加密通信將能實(shí)現(xiàn)全球覆蓋，再結(jié)合地面站和地面接收與發(fā)射設(shè)備的小型化以及便攜化，屆時(shí)降低了成本的量子加密通信，將會(huì)變成一種經(jīng)濟(jì)高效的安全通信網(wǎng)絡(luò)。

任何通信技術(shù)的落地都離不開運(yùn)營(yíng)商支持。目前三大運(yùn)營(yíng)商在量子通信的商用上動(dòng)作頻頻。記者從中國(guó)電信了解到，中國(guó)電信近日已開始在安徽省內(nèi)招募“量子密話”友好體驗(yàn)客戶。中國(guó)電信此次推出的“量子密話”服務(wù)是以APP方式操作實(shí)現(xiàn)的，已經(jīng)適配各種安卓機(jī)型。用戶如需辦理量子安全通話業(yè)務(wù)，需攜帶身份證前往當(dāng)?shù)貭I(yíng)業(yè)廳，更換定制的量子安全通話SIM卡，下載天翼量子安全通話APP，全程只換卡不換號(hào)，也不需更換手機(jī)。

中電信量子科技有限公司董事鄭家升表示，中國(guó)電信已正式啟動(dòng)“量子鑄盾行動(dòng)”，將率先為10個(gè)城市公共安全提供量子安全云，為100個(gè)城市提供量子安全組網(wǎng)方案，為1萬個(gè)政企客戶提供量子安全加密解決方案，為1000萬移動(dòng)終端用戶提供量子安全通話服務(wù)。

近日，中國(guó)聯(lián)通也宣布成功完成量子通信+區(qū)塊鏈應(yīng)用測(cè)試驗(yàn)證。通過在“京雄量子加密干線”部署區(qū)塊鏈BaaS基礎(chǔ)設(shè)施節(jié)點(diǎn)與聯(lián)盟區(qū)塊鏈應(yīng)用，測(cè)試團(tuán)隊(duì)在量子信息安全保障下驗(yàn)證了區(qū)塊鏈賬本數(shù)據(jù)同步、共識(shí)、賬本數(shù)據(jù)讀寫等應(yīng)用操作，驗(yàn)證了量子通信+區(qū)塊鏈結(jié)合的安全性與可行性。

中國(guó)移動(dòng)則在近期舉辦的全球合作伙伴大會(huì)媒體溝通會(huì)上，發(fā)布了超級(jí)SIM卡，內(nèi)含加密芯片以及NFC功能，線下可充當(dāng)飯卡、門禁卡、交通卡、車鑰匙;線上可以進(jìn)行金融安全認(rèn)證、5G電子簽名，大額轉(zhuǎn)賬等。

此外，中國(guó)廣電控股的中國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司則與國(guó)科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司在?？诰?ldquo;共建海南星地一體環(huán)島量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”完成戰(zhàn)略合作簽約，并同步推出“量子保密視頻會(huì)議機(jī)頂盒融合產(chǎn)品”。

終端產(chǎn)品亮相

量子通信技術(shù)的發(fā)展引來了眾多通信廠商的目光，相關(guān)終端產(chǎn)品和方案也競(jìng)相問世。

早在2017年，國(guó)盾量子與中興通訊就合作推出全球首款商用“量子加密手機(jī)”，該手機(jī)通過安裝量子安全TF卡，在全網(wǎng)通或WiFi環(huán)境下，用戶之間可以實(shí)現(xiàn)基于量子安全的密話、密信功能。

三星于2020年5月推出推出一款量子加密智能手機(jī)，該手機(jī)安裝了量子隨機(jī)數(shù)生成芯片，用以確保對(duì)用戶敏感信息的可信認(rèn)證和加密、防止黑客攻擊。

中國(guó)電信前不久展示了兩款配備了“量子密鑰”的手機(jī)，通過提前將量子密鑰預(yù)注至安全SIM卡，用戶使用智能手機(jī)時(shí)，傳出的語音經(jīng)過安全SIM卡數(shù)據(jù)加密，進(jìn)而防止隱私信息被泄露。值得注意的是，該量子加密技術(shù)的運(yùn)用并不需要重新專門設(shè)計(jì)一款量子手機(jī)，普通手機(jī)只要插入了已經(jīng)提前被量子加密的SIM卡就可以使用，也就是說這項(xiàng)技術(shù)在未來的普及率會(huì)很高。

與此同時(shí)，面向企業(yè)、面向公眾的量子安全應(yīng)用產(chǎn)品和解決方案也正在不斷推出，例如量子密碼云、量子數(shù)據(jù)中心、量子數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、量子身份認(rèn)證、量子手機(jī)、量子視頻會(huì)議等。國(guó)科量子與中國(guó)廣電聯(lián)合推出的“量子保密視頻會(huì)議機(jī)頂盒融合產(chǎn)品”就是將中國(guó)有線的機(jī)頂盒和云視頻會(huì)議系統(tǒng)融合，把電視機(jī)變成視頻會(huì)議終端，并進(jìn)一步結(jié)合量子保密通信技術(shù)，應(yīng)用量子密鑰對(duì)云視頻會(huì)議的音視頻媒體流進(jìn)行加密，保障音視頻通過互聯(lián)網(wǎng)傳輸?shù)臋C(jī)密性。

未來可期

量子加密通信網(wǎng)絡(luò)雖然在目前看來還暫時(shí)不能替代現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)，但是作為通信技術(shù)的補(bǔ)充和加密升級(jí)，在服務(wù)安全性需求高的行業(yè)領(lǐng)域，仍然有著很好的應(yīng)用前景，也許在不久的將來，我國(guó)的量子加密通信網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)全球聯(lián)通，開行萬里級(jí)別的量子衛(wèi)星無中繼通信服務(wù)。

量子通信市場(chǎng)潛力巨大，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院發(fā)布的《中國(guó)量子通信行業(yè)市場(chǎng)前瞻與投資策略分析報(bào)告》預(yù)測(cè)， 2023年我國(guó)量子通信行業(yè)市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到805億元左右，2019—2023年均復(fù)合增長(zhǎng)率約為17.31%。

量子科技作為事關(guān)國(guó)家信息安全的戰(zhàn)略新興領(lǐng)域，已被寫入“十四五”規(guī)劃。在國(guó)家戰(zhàn)略指引下，量子通信也備受運(yùn)營(yíng)商的關(guān)注。中國(guó)電信總經(jīng)理李正茂表示，中國(guó)電信將完善科技創(chuàng)新的戰(zhàn)略布局，聚焦5G、人工智能、量子通信等新一代通信技術(shù)，為智慧城市、工業(yè)大腦、雪亮工程提供服務(wù)，全面升級(jí)原有網(wǎng)絡(luò)的安全防護(hù)能力，同時(shí)與云計(jì)算、大數(shù)據(jù)等技術(shù)相結(jié)合，提供量子安全云等產(chǎn)品。

從長(zhǎng)期來看，量子通信產(chǎn)業(yè)應(yīng)用場(chǎng)景十分廣闊，除了網(wǎng)絡(luò)信息安全，還可應(yīng)用于量子通信干線、量子城域網(wǎng)、金融、國(guó)防等方面。潘建偉表示，將擴(kuò)大量子通信網(wǎng)絡(luò)的有效覆蓋范圍，包括實(shí)現(xiàn)量子通信網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)的無縫銜接、實(shí)現(xiàn)可支持千公里量級(jí)的量子中繼，希望通過10-15年的努力，能夠完整地發(fā)展我國(guó)天地一體廣域量子的通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)體系。

中電信量子科技有限公司總經(jīng)理彭承志告訴記者，中國(guó)量子通信基礎(chǔ)研究實(shí)力全球領(lǐng)先，具有產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)。目前，國(guó)家“十四五”規(guī)劃中已經(jīng)將量子科技、AI智能、芯片技術(shù)等納入重點(diǎn)研發(fā)領(lǐng)域，在國(guó)家政策的支持下，我國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)化將加速向前推進(jìn)，相信在不久的將來，量子安全專線、量子城域網(wǎng)等民用化設(shè)施將逐步落地。