由元器件、通訊設(shè)備,、量子通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)及專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)四個(gè)環(huán)節(jié)將形成我國(guó)未來(lái)量子通信產(chǎn)業(yè)鏈

　　首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星在酒泉升空,，引起全球關(guān)注,。中國(guó)率先在這一領(lǐng)域的突破,，將催生量子通信千億市場(chǎng),，引發(fā)世界新一輪的通信技術(shù)研發(fā)競(jìng)爭(zhēng),。量子通信產(chǎn)業(yè)鏈主要包含元器件,、通訊設(shè)備、量子通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)及專(zhuān)網(wǎng)應(yīng)用服務(wù)四個(gè)環(huán)節(jié),。這其中,，無(wú)論哪一個(gè)環(huán)節(jié)都充滿(mǎn)商機(jī)。

　　三十年前奇想破繭化蝶

　　我國(guó)科學(xué)家為量子通信實(shí)用化鋪平道路

　 　1984年,，IBM的兩位工程師提出了全新保密通信方案,，用量子物理學(xué)的極端特性來(lái)確保秘密不被竊取,。這一方案中,，傳送者用光子的不同偏振態(tài)來(lái)表示密 鑰,，也就是按照直線(xiàn)或?qū)蔷€(xiàn)偏振的方式發(fā)出不同的光子。如果有人企圖竊聽(tīng),，他只有在中途攔截光子測(cè)量,，然后按照測(cè)量值發(fā)送一個(gè)相同的粒子。每竊聽(tīng)一個(gè)光子,，竊聽(tīng)者有四分之一的可能被發(fā)現(xiàn),。當(dāng)密鑰長(zhǎng)度增長(zhǎng)至72個(gè)光子時(shí)，竊聽(tīng)者不被發(fā)現(xiàn)的可能僅有十億分之一,。

　　1991年,，英國(guó)科學(xué)家又提出了一種新思路：用量子糾纏態(tài)來(lái)發(fā)密文。如果A和B各持有一個(gè)雙胞胎粒子,；A只要操作粒子,，B就會(huì)得到同樣的結(jié)果。這也是目前量子通信技術(shù)的理論基礎(chǔ),。

　 　1989年,，IBM實(shí)驗(yàn)室制造了一個(gè)叫“瑪莎姨媽的棺材”的小盒子，其中光子攜帶著密鑰走了30厘米,，證實(shí)了量子保密通信可行,。1993年英國(guó)國(guó)防部將 這一紀(jì)錄提高到10公里。但是得到單個(gè)光子源,，減少光子信號(hào)傳輸中的損耗,，都是實(shí)際應(yīng)用面臨的困難。2006年,，中科大的潘建偉團(tuán)隊(duì)在世界上首次利用誘騙 態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了超過(guò)100公里的光纖量子密鑰分發(fā),；而美國(guó)和奧地利科學(xué)家隨后也做到這一點(diǎn)。2008年,，潘建偉團(tuán)隊(duì)發(fā)明了量子中繼器,，使得即將衰竭的光子將 信息傳給其他光子，被《自然》稱(chēng)贊為“清除了量子通信的一塊攔路石”,。

　　一步一步,，量子通信實(shí)用化的路鋪平了。

　　各國(guó)紛推星地計(jì)劃

　　中國(guó)量子通信衛(wèi)星先行一步

　　2008年,，歐盟發(fā)布《量子信息處理與通信戰(zhàn)略報(bào)告》,；隨后歐盟啟動(dòng)量子通信技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化研究，并成立“基于量子密碼的安全通信”工程,。目前,，歐盟計(jì)劃啟動(dòng)10億歐元的量子技術(shù)旗艦項(xiàng)目,，旨在建立極具競(jìng)爭(zhēng)力的歐洲量子產(chǎn)業(yè)。

　 　美國(guó)同樣積極,，美國(guó)國(guó)防部支持的“高級(jí)研發(fā)活動(dòng)”計(jì)劃將量子通信應(yīng)用拓展到衛(wèi)星通信,、城域以及長(zhǎng)距離光纖網(wǎng)絡(luò)；NASA也計(jì)劃在其總部和噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室 之間建立一個(gè)直線(xiàn)600公里,、包含10個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線(xiàn),，并計(jì)劃拓展到星地通信。在美國(guó)國(guó)防部2013年到2017年的科技發(fā)展計(jì)劃 中,，量子信息與控制技術(shù)被列入六大顛覆性研究領(lǐng)域,。它將IBM、美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃署,、中科大,、洛克希德馬丁公司和日本NTT公司列為該領(lǐng)域重要研究 機(jī)構(gòu)。

　　2014年,，全球最大的獨(dú)立科技研發(fā)機(jī)構(gòu)美國(guó)Battelle公司提出商業(yè)化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃,，計(jì)劃建造環(huán)美國(guó)的萬(wàn)公里量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)，為谷歌,、IBM,、微軟、亞馬遜等公司的數(shù)據(jù)中心提供量子通信服務(wù),。

　　日本也提出了量子信息長(zhǎng)期戰(zhàn)略,。日本國(guó)立信息通信研究院計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)量子中繼，到2040年建成極限容量,、無(wú)條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網(wǎng)絡(luò),。

　　世界各國(guó)都在準(zhǔn)備或已開(kāi)展星地量子通信計(jì)劃，其中包括美國(guó)NASA的PhoneSat計(jì)劃,，奧地利聯(lián)合歐空局開(kāi)展的“Space-QUEST”實(shí)驗(yàn)計(jì)劃等,。但中國(guó)的衛(wèi)星先行一步。

       中國(guó)發(fā)力后程趕超

　　量子通信產(chǎn)業(yè)化正在國(guó)際上擔(dān)當(dāng)領(lǐng)跑者角色

　 　2013年,，中科院設(shè)立了量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星戰(zhàn)略先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)計(jì)劃,，由中科大、中科院各院所和航天八院共同攻關(guān),。按照項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉的計(jì)劃,，中國(guó)量子通 信技術(shù)發(fā)展分三步：一是通過(guò)光纖實(shí)現(xiàn)城域網(wǎng)絡(luò)；二是通過(guò)量子中繼器實(shí)現(xiàn)城際網(wǎng)絡(luò),；三是通過(guò)衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)可覆蓋全球的廣域網(wǎng)絡(luò),。此次衛(wèi)星發(fā)射開(kāi)啟了第三步。

　 　在回答“為何先于歐美發(fā)射量子衛(wèi)星”時(shí),，潘建偉說(shuō)：“大多數(shù)人仍致力于實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部的原理性演示時(shí),，我們的團(tuán)隊(duì)已經(jīng)開(kāi)始思考如何能夠在太空中實(shí)現(xiàn)量子信息 傳輸,，并早在2003年就初步構(gòu)想了量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星計(jì)劃。自2005年起,，我們團(tuán)隊(duì)就開(kāi)始星地量子通信的地面驗(yàn)證實(shí)驗(yàn),。”

　　 “Anton Zeilinger研究組以及歐洲眾多的優(yōu)秀研究團(tuán)隊(duì)一直在與歐洲空間局商討建立以國(guó)際空間站為平臺(tái)的星地量子通信計(jì)劃,，然而,，歐空局緩慢的決策機(jī)制使得 這一計(jì)劃一再拖延,?！迸私▊フf(shuō)，“而在我國(guó),，一方面,，國(guó)家高強(qiáng)度支持……另一方面，在衛(wèi)星量子通信方向出現(xiàn)重大突破跡象時(shí),，中科院快速做出前瞻性決策,，得 以在國(guó)際上率先啟動(dòng)?！?/p>

　　“在量子通信產(chǎn)業(yè)化及相關(guān)應(yīng)用技術(shù)方面,，我們已經(jīng)走在了美國(guó)的前面?！笨拼髧?guó)盾量子公司總裁趙勇在接受媒體采訪 時(shí)說(shuō),，“2011年，合肥城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng)建成,，該網(wǎng)絡(luò)包括46個(gè)節(jié)點(diǎn),，是當(dāng)時(shí)世界上首個(gè)規(guī)模化量子通信網(wǎng)絡(luò),；2013年,，濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)建 成，該網(wǎng)絡(luò)包括56個(gè)節(jié)點(diǎn),、90多個(gè)用戶(hù),，面向完全承載實(shí)際應(yīng)用、量子網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維和優(yōu)質(zhì)的用戶(hù)體驗(yàn),，是目前世界上最大的城域量子通信網(wǎng)絡(luò),；目前在建的京滬干 線(xiàn)項(xiàng)目，計(jì)劃于2016年底建成連接北京,、濟(jì)南,、合肥、上海等城域網(wǎng)絡(luò)且全長(zhǎng)2000多公里的量子保密通信線(xiàn)路,，其將成為全球首個(gè)也是距離最遠(yuǎn)的廣域光纖 量子保密通信骨干線(xiàn)路,?？梢哉f(shuō)，中國(guó)在量子通信產(chǎn)業(yè)化方面,，正在國(guó)際上擔(dān)當(dāng)領(lǐng)跑者的角色,。”

　　未來(lái)5年

　　量子通信或能服務(wù)普通消費(fèi)者

　　中科院預(yù)計(jì)到2020年,，亞洲與歐洲的洲際量子密鑰分發(fā)將實(shí)現(xiàn),，屆時(shí)連接亞洲與歐洲的洲際量子通信網(wǎng)也將建成。2030年左右,，中國(guó)將建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò),。

　 　目前中國(guó)建成的城域量子通信網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和長(zhǎng)度均領(lǐng)先全球，它將率先在專(zhuān)網(wǎng)通信領(lǐng)域應(yīng)用,，用于數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ),，主要客戶(hù)為政府、軍隊(duì)和金融機(jī)構(gòu),，未來(lái)將逐漸 在公網(wǎng)和云安全等領(lǐng)域運(yùn)用,。據(jù)估計(jì)，未來(lái)5年,，量子通信的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到100億元以上,。2017年中國(guó)專(zhuān)網(wǎng)通信市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)169億元，其中量子通信 占據(jù)35億元以上,。

　　還有媒體預(yù)計(jì),，2019年前后，量子通信將會(huì)服務(wù)于消費(fèi)者的網(wǎng)上轉(zhuǎn)款和支付,。全國(guó)性的組網(wǎng)建設(shè)將由運(yùn)營(yíng)商主導(dǎo),，量子網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)將建立。2023年有望建成全國(guó)量子通信網(wǎng),。最終,，量子通信模塊被集成進(jìn)信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　據(jù)報(bào)道,，繼京滬干線(xiàn)成功示范后,，中國(guó)第一條量子通信商用干線(xiàn)“滬杭干線(xiàn)”預(yù)計(jì)將于今年9月竣工。（本文部分內(nèi)容由中科院科學(xué)傳播局提供材料）

　　量子通信成為列強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)新高地

　　歐盟計(jì)劃啟動(dòng)10億歐元的量子技術(shù)旗艦項(xiàng)目,，旨在建立極具競(jìng)爭(zhēng)力的歐洲量子產(chǎn)業(yè),。

　　美國(guó)國(guó)防部的“高級(jí)研發(fā)活動(dòng)”計(jì)劃將量子通信應(yīng)用拓展到衛(wèi)星通信、城域以及長(zhǎng)距離光纖網(wǎng)絡(luò),。

　　日本計(jì)劃在2020年實(shí)現(xiàn)量子中繼,，到2040年建成極限容量、無(wú)條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網(wǎng)絡(luò),。