量子通訊借助量子力學原理進行信息傳輸和處理,因其具有高安全、高容量等優點而逐步發展成為一種極為重要的通訊方法。量子通訊產業是未來全球信息安全產業的重要領域之一量子通訊設備,是重要的戰略性產業,因其富于未來的前景而被譽為礦藏產業。
我國量子通訊產業已取得一定的發展成果,在全球范圍處于較為領先的地位。近日我國科學家首次提出了一種遠距離量子安全直接通訊網路并否認其可行性,該技術可以實現整個量子互聯網上安全的端到端通訊,突破通訊距離的困局量子通訊設備,為未來實現大規模網路通訊奠定了基礎。
當前是量子通訊產業發展的重要機遇期,本文從戰略地位、發展階段、產業格局、發展建議等方面對我國量子通訊產業進行簡略剖析。
01戰略地位:量子通訊是戰略性產業
世界主要國家高度關注量子信息產業發展。
日本對量子通訊理論研究較早,同時也較早地將量子技術納入國家戰略、國防和國家安全研制計劃。日本于2015年啟動“國家量子技術專項”,籌建量子通訊、傳感、成像和估算研制中心,舉辦學術與應用研究,希望在10年內建成國家量子通訊網路。美國于2018年11月通過第一個系統推動量子技術研究的框架計劃——《量子技術:從基礎到市場》。據悉,臺灣、韓國、俄羅斯、加拿大等國家也已展開各自的量子通訊研究與發展工作。
我國量子通訊產業歷經多年的發展,當前早已取得了一定的成果。去年,我國在《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個七年規劃2030年遠景目標綱要》中進一步強調要推動量子信息等科技前沿領域的攻關。
02發展階段:歷經戰略導出、技術向產業化過渡、產業化推廣三大階段
戰略導出階段(2013-2015年):這一階段開始注重并關注量子通訊技術。2013年2月量子通訊被列入《國家重大基礎設施建設中常年規劃》中;2015年1月《國家安全戰略綱要》指出了量子通訊對國家信息安全的戰略意義。同時,在這一階段我國前瞻性地布署了世界首列遠距離量子保密通訊“京滬干線”,舉辦了相關技術的應用示范并取得一定經驗。
技術向產業化過渡階段(2016-2017年):這一階段是量子通訊技術向產業化過渡的階段,國家高層及相關科研機構、高校在量子通訊產業領域加碼,同時也有企業開始在這一產業著重布局。2016年《中國國民經濟和社會發展第十三個七年計劃綱要》提出要發展量子通訊和泛在安全物聯網,同年《中國科大學“十三五”發展規劃綱要》指出強化核心元件的自主研制,初步產生建立空地一體廣域量子通訊網路體系的能力,并在全天時衛星量子通訊技術上取得突破。2017年國家在《關于組織施行2018年新一代信息基礎設施建設工程的通知》指出,在京津冀、長江經濟帶等重點區域建設量子保密通訊骨干網及城域網,并在若干地區建設衛星地面站,形成量子保密通訊骨干環網,同時進一步推動其在信息通訊領域及政務、金融、電力等行業的應用。在這一階段,墨子號量子科學實驗衛星發射升,ZXR10系列量子安全路由器產品現身,滬寧干線開通啟用,首個商用量子保密通訊專網初驗,首次實現洲際量子保密視頻通話。
產業化推廣階段(2018年至今):這一階段量子通訊產業在應用場景有著較為豐富的探求,比如軍事國防、政務、金融、互聯網云服務、電力等領域,同時在技術層面上與云估算、大數據、物聯網、人工智能、區塊鏈等新興技術融合創新。2018年《國務院關于全面強化基礎科學研究的若干意見》指出要推動施行量子通訊與量子計算機、腦科學與類腦研究等“科技創新2030重大項目”;2019年《產業結構調整指導目錄(2019年本)》提出鼓勵量子通訊設備產業;2021年《中華人民共和國國民經濟和社會發展第十四個七年規劃2030年遠景目標綱要》提出要推動科技前沿領域攻關中涉及量子通訊,包含激勵城域、城際、自由空間量子通訊技術研制等內容。在這一階段,全球首個可聯通量子衛星地面站與“墨子號”衛星對接成功,實現500km級別真實環境光纖的雙場量子秘鑰分發和相位匹配量子秘鑰分發,研發出首臺量子直接通訊樣機。
圖1:量子通訊產業發展階段示意圖