访谈

专访中科大陈宇翱:中国量子信息技术走向何方?

viking666.com   2021年01月27日

  中国科学技术大学的量子技术团队进行了大量的量子通信网络稳定性和安全性测试。测试结果表明,京沪干线可抵御目前所有已知的量子黑客攻击方案。

  从九章量子计算机原型的发布到证明广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已成熟,中国科学技术大学过去几年在量子科技领域取得了跨越式的发展。

  第一财经记者日前走访了位于中国科学技术大学上海研究院内的量子保密通信上海控制中心,这里管控了量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子科学实验卫星的日常运行。

  中国科学技术大学教授陈宇翱向第一财经记者介绍了中国量子通信技术目前的建设进展以及下一步的发展目标。他认为,量子通信技术的产业化有必要进一步与经典密码学相结合,从而实现安全性的标准化与定量化。

  从实验室走向商业化

  陈宇翱向第一财经记者介绍称,量子保密通信京沪干线2013年正式立项,到2016年底全线开通,并于2017年9月29日正式开通交付。“京沪干线的开通交付标志着我们的量子通信技术正式从实验室走向了商业化。”陈宇翱对第一财经记者表示,“步入商业化之后,我们就开始寻找用户,来使用量子通信网络。”

  为此,中国科学技术大学的量子技术团队进行了大量的量子通信网络稳定性和安全性测试。“这些测试包括致盲攻击,时移攻击,特洛伊木马攻击,攻防演练等。测试结果表明,京沪干线可抵御目前所有已知的量子黑客攻击方案。”陈宇翱说道,“我们不光是从量子信息技术的层面,包括还从经典的通信安全技术层面进行验证。”

  此外,中国科学技术大学还进行了量子通信网络的标准化研究,完善量子密码体系的使用,并研究如何以最低的成本将量子密钥的分发结合到现有的密码体系中。

  今年1月7日,中国科学技术大学潘建伟团队在《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,验证了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。研究团队在量子保密通信京沪干线与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围,多用户量子密钥分发,并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试,标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。

  作为这项研究的主要参与者,陈宇翱对第一财经记者表示:“《自然》杂志发表的这篇论文,总结了我们过去几年的工作,并向世界证明了我们具有构建天地一体化的广域量子保密通信网络的能力。”

  他解释称,目前普遍的量子密钥分发技术使用光纤进行数百公里的传输,具有很高的稳定性,但由于通信信道损耗很大,传输距离会面临瓶颈;而利用卫星和地面站之间的自由空间进行千公里级别的传输,将地面光纤和自由空间结合,可以实现大规模,全覆盖的全球化量子通信网络,能够连接到千家万户以及光纤资源受限的场景。

  陈宇翱表示,量子通信网络早期主要以金融机构,政务以及国防等领域的应用为主,普通老百姓对量子技术的好处感受并不直接。未来,量子通信技术可能会从防止个人信息泄漏等方面开始逐步进入百姓的生活。

  安全定量化 系统芯片化

  陈宇翱透露,未来中国量子通信技术的发展方向主要有三个,一个是通过与经典密码学的结合,从而实现量子通信安全性的定量化;另一个是量子通信系统的芯片化,小型化和低成本化;第三个是完善建网的方式以及协议的更新。

  “从目前的京沪干线来看,现在设备都还没有达到芯片化的程度,基本上每个站点都是一个机柜。”陈宇翱表示,“但随着技术的进步和集成度的提升,2020年量子通信设备的体积比京沪干线时所用的设备体积减少了四分之三。”

  此外,最近团队成功研制了重量约百公斤的小型地面站,实现了与墨子号的星地量子密钥分发实验,和国际多个地面站的进行了星地量子密钥分发实验,未来有望进一步做到可单人搬运;同时,在保证密钥分发速率的前提下已经成功研制几十公斤的小型化空间量子密钥分发载荷,这些成果也为形成卫星量子通信国际技术标准奠定了基础。

  陈宇翱还说道,尽管量子保密通信原理上是安全的,但在不同现实条件下仍然会因为设备的不完美性而导致一些漏洞。“我们下一步的工作就是如何去解决这些漏洞,使得系统无限地逼近无条件安全。”陈宇翱告诉第一财经记者,“但这可能本身是一个需要在实际应用和商业推广中不断完善的长期过程。”

  去年,国盾量子作为“A股量子第一股”登陆科创板,上市首日股价暴涨近10倍,市值逼近300亿元。不过截止周二收盘,国盾量子股价较最高点已回落接近一半,市值也跌破200亿元。

  但国内资本对量子技术领域的投资仍在加大,除了量子通信领域,我国的量子计算机技术公司也加快发展步伐。今年早些时候,量子计算初创公司本源量子公布获得数亿元A轮融资,此轮融资将直接用于研发国产自主可控的实用化量子计算机以及量子芯片和量子测控等量子计算核心技术。

  量子科技公司的发展也带动了相关仪器产业链的发展。今年1月15日,国仪量子宣布完成B轮数亿元融资,用于量子计算和量子精密测量技术的研发和自主高端科学仪器的行业应用。

  “伴随着资本的进入,量子技术市场可能已经在全球营造了一个巨大的泡沫。”日内瓦大学教授尼古拉·吉森(Nicolas Gisin)对第一财经记者表示。尽管如此,业内多数专家仍然赞同量子科技发展真正的创新力量大于炒作。在2019年德国林道诺奖得主大会期间, 包括潘建伟在内的专家表示,量子技术的使用程度应该由有需求的市场用户说了算。

  全球多国政府都在努力加大对量子技术领域的投入。上周,法国总统马克龙宣布了一项价值达18亿欧元的量子技术五年投资计划,并称意在将使法国跻身该领域的“世界前三”。通过这项投资计划,法国指定用于量子技术的公共资金将从每年6000万欧元增加到每年2亿欧元。

标签:量子信息技术 我要反馈 
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