這36家單位，共同勾勒出我國量子通信產(chǎn)業(yè)鏈的雛形

日前，中國量子通信領(lǐng)域在技術(shù)上和標(biāo)準(zhǔn)化建設(shè)上都迎來了好消息。國內(nèi)技術(shù)團(tuán)隊先后在反事實直接量子通信和量子安全直接通信領(lǐng)域取得技術(shù)突破。中國通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會量子通信與信息技術(shù)特設(shè)任務(wù)組的成立則標(biāo)志著中國在量子技術(shù)領(lǐng)域從標(biāo)準(zhǔn)戰(zhàn)略層面發(fā)起了向西方發(fā)達(dá)國家的趕超行動。加上“墨子號”量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和量子保密通信“京滬干線”的順利貫通，中國在量子通信領(lǐng)域無論在技術(shù)上，還是在產(chǎn)業(yè)化方面，有望扮演領(lǐng)跑者角色。

媒體上出現(xiàn)的各種量子通信技術(shù)是什么意思

隨著保密通信“京滬干線”的順利貫通，量子通信在媒體上出現(xiàn)的頻率大幅提高，不過目前已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化的是量子密鑰分配，而非量子隱形傳態(tài)、反事實直接量子通信和量子安全直接通信等技術(shù)。

量子密鑰分配需要通過量子的手段在通信雙方之間安全分發(fā)和共享隨機(jī)密鑰，一般用弱相干光源發(fā)射光子。把一個信息編碼在一個光子上，一個光子有著不同的量子態(tài)，把光子通過光纖發(fā)射過去，接收方接到密鑰后進(jìn)行解碼。這是產(chǎn)業(yè)化最成熟的技術(shù)。

量子隱形傳態(tài)是一種傳遞量子信息（例如以量子疊加態(tài)編碼的信息）的技術(shù)。它首先要在信息傳遞的“本地”和“遠(yuǎn)方”兩地間建立量子糾纏，將要傳遞的“目標(biāo)量子信息”與量子糾纏的本地方進(jìn)行測量，遠(yuǎn)方的糾纏量子狀態(tài)隨即改變。不過這項技術(shù)要想成熟乃至商業(yè)化還有很長的距離。

還有一些技術(shù)，離實用化的距離就更遠(yuǎn)了。

日前，中國科技大學(xué)和南京郵電大學(xué)科學(xué)家合作，在量子安全直接通信領(lǐng)域取得重要的階段性突破：首次用量子存儲對量子安全直接通信協(xié)議中的核心內(nèi)容進(jìn)行了驗證，為實現(xiàn)基于衛(wèi)星的長距離和全球化量子安全直接通信奠定了基礎(chǔ)。相關(guān)論文發(fā)表于最新一期《物理評論快報》雜志上。

量子安全直接通信不同于量子密鑰分配，不需要通過量子的手段在通信雙方之間安全分發(fā)和共享隨機(jī)密鑰，而是可以直接傳輸機(jī)密信息。不過，目前這項相對于已經(jīng)商業(yè)化的量子密鑰分配還不夠成熟。就目前來看，量子安全直接通信由于一些限制，暫時沒有什么使用價值，這次文章發(fā)到PRL估計是因為用到了量子存儲。不過暫時沒有使用價值并非指這項技術(shù)是寫論文的噱頭，至少這個量子安全直接通信也是一個研究方向，只不過目前來說實用價值不大。

和量子安全直接通信處境類似的還有反事實量子通信和量子指紋識別等技術(shù)，這些技術(shù)確實是一個研究方向和一種應(yīng)用的方式，只是目前實用價值不高，至于將來是只能塵封在實驗室，還是能產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化，這個誰也說不準(zhǔn)。

以反事實量子通信來說，自最初的理論工作提出以來，在對其內(nèi)在機(jī)理的解釋方面引起了學(xué)術(shù)界不小的爭論。

不過最近也有實驗上的突破，日前，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉教授及其同事彭承志、陳宇翱等和清華大學(xué)馬雄峰合作，在國際上首次實驗實現(xiàn)了反事實直接量子通信，在實驗中演示了圖像的反事實傳輸，相關(guān)成果發(fā)表在最近一期《美國科學(xué)院院報》。按照過去的經(jīng)驗，任何信息的傳輸都需要通過實物載體，而反事實量子通信的特點就是可以沒有信息傳輸載體實現(xiàn)信息的傳遞，反事實量子通信的的“反”就體現(xiàn)在這一點上，因為這違背了過去人們的認(rèn)知。

反事實直接量子通信實驗裝置。最核心的結(jié)構(gòu)是嵌套、級聯(lián)的干涉儀。Bob 根據(jù)他需要傳輸?shù)男畔砭幋a，通過嵌套的量子芝諾效應(yīng)，Alice 可以利用類似于“無相互作用測量”的方式完整地獲知 Bob 的信息，并且在這個過程中沒有任何光子在 Alice 和 Bob 之間傳輸。

就目前的技術(shù)發(fā)展大勢來說，量子通信包括很多種應(yīng)用的形式，不過經(jīng)過了十幾年的沉淀，大家發(fā)現(xiàn)量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)這兩種方式確實有實用價值。而這也是量子密鑰分配已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化——中國建成京滬量子通信干線，以及國內(nèi)外大量科研工作中致力于量子隱形傳態(tài)的原因。

中國將爭奪量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)

近年來，全球都非常注重量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)的爭奪——歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)研究院（ETSI）在2008年組織歐、美、日、加等西方發(fā)達(dá)國家的相關(guān)企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)成立了QKD標(biāo)準(zhǔn)化組，目前已發(fā)布了多項標(biāo)準(zhǔn)，并計劃推薦其標(biāo)準(zhǔn)成為國際標(biāo)準(zhǔn)。德國電信、英國電信等國外電信運(yùn)營商最近也成為該QKD標(biāo)準(zhǔn)化組的成員。IEEE目前也在開展“軟件定義的量子通信”標(biāo)準(zhǔn)研究。

而在量子通信產(chǎn)業(yè)化、工程化、商業(yè)化上，隨著“墨子號”量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和量子保密通信“京滬干線”的順利貫通，標(biāo)志著我國在量子保密通信的科研和工程化、產(chǎn)業(yè)化等方面都已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。

在產(chǎn)業(yè)化發(fā)展取得喜人成績的同時，量子通信標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)的爭奪也必須同步跟進(jìn)。標(biāo)準(zhǔn)是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要工具，是產(chǎn)業(yè)成熟的必經(jīng)之路，中國在標(biāo)準(zhǔn)制定上自然不能落后于人。

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