量子通信距離產業落地更近了，近日在2020天翼智能生態博覽會上，中國電信展出了兩臺量子通信手機樣品，可藉助量子秘鑰對通話過程進行加密。
量子通信，正讓數據更具安全性。在新興的量子科技領域中，量子通信作為重要組成部分，將如何變革傳統計算、通信和安全領域？其中國內又有哪些企業走在量子科技的前列？
量子通信有望明年推向民用市場
在推動量子通信方面發展，運營商的角色十分重要。
在日前舉辦的2020天翼智能生態博覽會上，中國電信展出了兩臺量子通信手機樣品。該機型便是由中國電信與科大國盾量子根據現有品牌手機改造，預計在明年年初將推向民用市場。
據了解，量子通信手機預先將量子秘鑰置入安全SIM卡中，基於國產密碼晶片和國密算法，可實現量子密鑰的存儲以及安全通話加解密服務。用戶只需到營業廳將普通SIM卡更換為量子安全SIM卡並開通加密通話套餐，就可在撥打電話時選擇採用量子安全通話或是普通通話。
而另一方面，在B端應用方面，中國電信與科大國盾量子成立一家合資公司，專注於量子城域網的研發和建設，為國內政企機構提供高等級安全通信服務。
利用量子通信服務能力，中國電信宣布將率先為10個城市的城市安全提供量子安全雲，為100個城市提供量子安全組網方案，為10000個政企客戶提供量子安全加密的解決方案，為1000萬個移動終端用戶提供量子安全通話服務。
目前各個運營商紛紛開展量子通信服務布局。比如京雄量子加密通信幹線是中國聯通與亨通聯合建設，北起聯通網絡研究院，途徑長話、良鄉、高碑店、徐水至雄安聯通，全長約200公裡。是傳統電信運營商與量子信息安全服務商在量子保密通信領域的合作探索和大膽實踐。
量子通信安全項目逐漸落地的背後，是量子信息科技成果轉化的加速。作為量子力學與信息科學等學科相結合而產生的新興交叉學科，量子科技正飛速走進產業落地。
量子科技的主要領域
當前量子科技主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領域。華安證券研報認為，隨著基礎研究帶來技術突破，量子科技產業即將迎來第二次發展浪潮。
量子計算
在量子計算方面，量子計算是基於量子力學的新型計算方式，理論上具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強並行處理能力，我國目前的參與者以科研機構和高校為主。
傳統計算機存儲0或者1兩個狀態，但量子比特可以同時存儲0和1兩個狀態。如果有N個這樣的存儲器，那麼傳統計算機能夠任意存儲2^N個可能數據當中的任一個；而假如它是量子存儲器，就能同時存儲2^N個數據。
假如一個密碼是一個整數，這個整數分布在1-16中，那麼如何找到這個整數？傳統計算機會依次嘗試去破解密碼，總共要試16次；而量子計算機存在疊加態，可以把它想像成16個數字同時存在，僅需一次就能找到解，簡單來說就是並行計算。
隨著存儲器越來越多，量子計算機存儲信息的能力也將呈現指數級上升。正是基於這樣的特性，中國科學技術大學教授潘建偉、陸朝陽等學者組成的研究團隊與中國科學院上海微系統所與信息技術研究所、國家並行計算機工程技術研究中心合作，構建的量子計算原型機「九章」，針對高斯波色採樣問題，處理5000萬個樣本只需200秒，而目前世界最快的超級計算機處理相同問題需要6億年。
九章光量子幹涉實物圖
量子計算當前還處於原型機研發階段，存在多種技術路線，目的是製作出最基本的物理實現粒子。
量子通信
量子計算帶來強大算力的同時，也將引發全新信息安全挑戰，因為傳統密碼在能夠進行並行計算的量子計算機面前會更容易破解。而基於量子密鑰分發（QKD）與經典對稱密碼算法相結合的量子保密通信技術，則被業內認為有望為信息安全領域帶來可實現長期安全性保障的保密通信方案。
量子通信主要分為量子隱形傳態（QT）和量子密鑰分發（QKD）兩類，目前產業化的主要是QKD，基於量子力學保證密鑰分發的安全性。量子通信無法被竊聽，較傳統加密算法具有優勢。當前市場主要集中在對保密要求高的黨政軍和金融系統，長期來看有望引領量子網際網路的革命。
前瞻產業研究院預計，中國量子通信整體市場規模2019年達到325億元，同比增長19%。隨著傳統光通信廠商入局CV-QKD，產業化有望再加速。
各國發展狀況
當下，各國和地區在具體技術路徑選擇方面有著不同的立場、技術標準體系、產業布局和示範驗證。但各方都認為量子科技將帶來巨大的社會和經濟價值，因此量子信息也被列為「保持國家競爭力」的重點課題。
2020年美國發布《量子網際網路國家戰略藍圖》報告，明確建設與現有網際網路並行的第二網際網路——量子網際網路；2016年歐盟委員會發布《量子宣言》提出「十年內開發基於量子糾纏的長距離（＞1000km）的量子網際網路」；2013年英國宣布設立為期5年、投資2.7億英鎊的國家量子技術計劃（全球最早的國家量子計劃）；日本計劃在2020年至2030年間建成利用量子加密技術的絕對安全和高速的量子信息通信網。
環美量子保密通信骨幹網絡
近年來，我國在基於光纖網絡的量子通信技術和星地量子密鑰分發技術方面開展了系統性研究，總體上處於國際領先地位。前瞻產業研究院預計，中國量子通信整體市場規模2019年達到325億元，同比增長19%。
目前我國是全球量子保密通信技術領域專利公開量最多的國家，主要申請人包括中國科學技術大學、安徽問天量子、科大國盾量子、神州量子、清華大學等。
在「量子保密通信『京滬幹線』技術驗證及應用示範項目」及「墨子號」量子衛星項目的牽引下，我國掌握了城域、城際以及自由空間的量子通信關鍵技術，同時培育和集聚了一批各環節的企業。
我國量子保密通信產業化發展情況
依託京滬幹線和武合幹線，骨幹節點城市也相繼建成了以金融、政務等為核心業務的量子城域網和行業專網。量子信息技術在面向「十四五」乃至更長遠的未來，有望成為中國在全球科技產業中「換道超車」、掌握產業鏈話語權的重要核心技術。
當下量子保密通信網絡的安全方案還處於初期向中期過渡的階段，未經過大範圍驗證，還需要依託經典網絡通信。華安證券認為，中國量子通信將採取三步走策略，通過光纖實現量子通信城域網，通過量子中繼器實現城際網，再通過衛星中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通信網。
量子通信應用發展展望
隨著產品規模化生產，技術迭代，量子通信商用化正漸行漸近，十四五規劃期間有望率先用於政務、金融、電力等關係國計民生領域。未來隨著QKD組網技術的成熟、終端設備小型化、移動化，量子通信或許才會迎來真正的爆發。
成都主要從事企業
從目前成都從事量子科技領域的企業來看，數量不多，屬於新興領域。比如中創為(成都)量子通信技術有限公司、四川國科量子通信網絡有限公司、成都中微達信科技有限公司。
中創為(成都)量子通信技術有限公司：
中創為(成都)量子通信技術有限公司是北京中創為量子通信技術股份有限公司的子公司。北京中創為專注於量子技術產業化應用，重點面向國防、金融、政務、能源等專業領域市場提供量子保密通信系統設備研發、定製產品服務及系統解決方案，實現傳統通信業務與量子技術的有效結合，是量子保密通信系統設備與服務的專業供應商。
目前成都有關方面已經調研了解中創為(成都)量子通信技術有限公司在量子通信產品及技術應用落地情況，探討企業先進技術和模式如何應用於城市場景，以實現企業與城市共同發展。
四川國科量子通信網絡有限公司：
四川國科量子通信網絡有限公司是國科量子通信網絡有限公司下屬國有控股子公司，是在四川提供量子保密通信服務的供應商，也是目前四川具備城域網和大型量子保密通信城際幹線建設經驗和技術能力的企業。
2019年11月，成都信息港有限責任公司與四川國科量子通信網絡有限公司，籤署在成都市範圍內首次構建量子保密通信城域網項目。計劃在現有成都市電子政務外網的基礎上，利用量子通信技術，在22個政務外網節點，建設服務成都市職能部門各項業務的成都市電子政務外網量子保密通信示範網絡，提升成都市電子政務信息基礎設施水平、完善成都市網絡安全防控體系，並帶動成都市量子保密通信網絡建設及發展。
成都中微達信科技有限公司：
中微達信主營量子計算測控設備、雷達通信測試設備、高性能採集存儲計算數字處理組件、AI智能硬體加速卡等。公司已入選國家高新技術企業、國家科技型中小企業、成都市新經濟企業種子企業、成都市高新區雛鷹企業。目前已申請專利近30餘項，獲批專利11項。
在2019年，中微達信也入選本源量子計算產業聯盟，該聯盟已集結中船重工709所、哈工大機器人集團、中科類腦、智天鏈、雲從科技、中船鵬力、中微達信、瀚海博興、問天量子等多家聯盟夥伴，成員單位分布於計算科技、機器學習、區塊鏈、人工智慧、低溫製冷、信號處理、生物醫藥等多個行業。其中中微達信給國內院士團隊研發的國內第一個量子計算機用測控系統技術領先。
作者丨尚志