潘建伟：手握量子“密钥”的人

这种操作的不完美，具体来说有两类：对光源及探测器的攻击。不过，王向斌等人今年3月份撰文指出，对于这两种可能的安全隐患，学界均已经研究出应对方案，他们声称，“量子保密通信的现实安全性正在逼近理想系统。”

以传统通信中的光纤作为传送介质，超过 500公里后，光量子就会因为吸收变得非常稀少，信号衰减卡住了远距离密钥分发的咽喉。潘建伟曾解释，由于量子的信息携带者光子在光纤信道上传播100公里之后，大约只有1%的信号可到达最后的接收站，所以光纤量子通信达到百公里量级就很难再突破。但光子穿透整个大气层后却可以保留80%左右。

“更远的传输距离，比如说1000公里或者2000公里，肯定要用量子中继。这方面虽然基础研究做了很多，也发表了很多高水平文章，但是设备做不出来。”曾贵华说。“京沪干线”目前采用的是可信中继在途中来增强信号。所谓可信中继，简单地说就是按传统的方式储存数据。郭光灿对此指出，可信中继依赖人的因素，所以并不安全。不过，潘建伟认为，采用可信中继只需保证中继点安全性即可，这已是巨大的进步。

潘建伟指出，在完美的量子中继出现之前，卫星是实现远程量子通信的一个很好的解决方案，能实现几千公里之间的量子密钥分发。在中科院的官方报道中，“京沪干线”可满足上万用户的密钥分发业务需求，而“墨子号”与“京沪干线”天地链路的结合，意味着中国成功实现了洲际量子保密通信。

然而，郭光灿在接受《中国新闻周刊》采访中指出，这些成果的宣传效果大于实际意义。他指出，量子卫星是一个演示性装置，不可能实现实际应用。一方面，一次一密要求一秒钟所发密钥数量与要传递信息的比特数目相同，而从卫星扫向地面一次只有5分钟，这个时间长度无法做到一次一密所要求的高密度成码率;另一方面，遇到雾霾、雨天等天气状况时，光子在大气中衰减，星地便无法连通，此时使用预先储存的密码，也做不到一次一密。所谓一次一密，即密码长度与明文(所传递信息)长度一样长，且用过后不再重复使用，这能保证密文绝对无法破译。

曾贵华也认为，卫星的方法有一些弊端，比如说卫星扫描合肥时，可能一两分钟就结束了，通信必须掐准这个时间。此外，光的传输受阳光制约，目前“墨子号”只能在夜晚“上岗”;还有一个更实际的考量是，发射卫星的成本太高，商用难以推广。

对此，潘建伟解释说，“墨子号”实现的100千比特/秒(kbps)的量子密码成码率，就是指即使按照最高等级的一次一密，也能达到100kbps的加密通信速率，包括电话、传真、文件传输需求都能满足，视频传送可能比较慢。目前“墨子号”是会受恶劣天气状况的影响，团队目前已有克服的方案，例如利用无人机跨越云层等，在将来会进一步实现。

2016年，曾有媒体报道称，2019年前后，量子通信就将服务于消费者的网上转款和支付。但如今，量子加密通信的产业化似乎并不顺遂，它尚未走入普通人的生活。潘建伟向《中国新闻周刊》表达了他的预测：“我觉得五年肯定有规模化的应用了，十年可能在一些非常重要的部门有较大规模的应用，十五年至二十年后，可能我们(普通人)能够用得上。”

曾贵华补充说，量子密钥技术本身来说是比较成熟的，但在商业应用方面，还要考虑其他一些问题，比如性价比。一个量子密钥比特的成本要比经典通信高，所以下一步需要考虑如何降低量子密码设备的价格，提高性价比。

“量子”竞争

据《纽约时报》2018年底报道，受中国近来量子研究取得的进展所震动，美国正在努力追赶。南加州初创企业Qubitekk正在使用量子加密技术来保护田纳西州的电网;另一家美国公司Quantum Xchange正在曼哈顿和纽瓦克之间建设量子加密网络，并计划把在这两个城市运营的大型银行连接起来，且希望这个通信网可以延伸至美国整个东海岸 。

“2017年‘京沪干线’开通之后，中间有一段时间其他国家(的量子保密通信研究)是空档期，处于一个震惊、或者说思考阶段。那么从去年开始就不一样了。”潘建伟告诉《中国新闻周刊》，从2018年开始，如梦初醒的美国开始建类似“京沪干线”的网络;在欧洲，同样的计划也纳入了德国、意大利、英国等国家的待建清单。2019年6月下旬，7个欧盟国家签署宣言，宣布要在接下来的12个月里共同探索如何在未来十年里贯通整个欧盟地区的量子加密通信基础设施，包括路面与卫星两个系统。

眼下，潘建伟正在积极推进国家层面的量子信息科技布局。在多个公开场合，包括在2018年全国两会上，他都在呼吁：尽快实质性地启动国家实验室建设以及相关领域的科技创新2030项目。“科技创新2030项目”由国家科技部牵头启动，共有16个项目，其中包括量子通信与量子计算机。

“在重大项目的支持之下，经费和组织有保证，才能把事情做好，”潘建伟说，量子保密通信目前的应用还停留在“大哥大”的水平，看起来又笨重又昂贵。因此，在这方面，要继续做应用基础研究，提高速率和距离，然后降低成本、工程上做到小型化，在这些基础上探索量子保密通信的商业化应用。

“量子保密通信现在基本上已经与科学没有什么关系了。现在主要的问题是，如何将它转换为一个成熟的商业模式推向市场。比如说，如何合理地定价、是给客户销售加密服务还是密钥这类商业问题。”Vadim Makarov说。

“在量子科技中，从原理上来说量子保密通信是比较容易实现的，这也解释了为何量子密钥技术最先走向市场，当然，量子中继器是远距离量子保密通信现在难以逾越的瓶颈;但另一条平行线上，研发量子计算机是一个难度大得多的游戏。”彼得·　佐勒说。

2016年12月，英国政府科学办公室发布的《量子时代：技术机会》报告认为，人类正处在第二次量子革命的前夜，并将原子钟、量子成像、量子传感器和测量、量子计算和模拟以及量子通信作为五大重点研发领域。

彼得·　佐勒说，如果你远眺量子科技里的群山，这里面只有一座珠穆朗玛峰，那便是量子计算机。量子通信，自然是其中一座，但是要容易攀爬得多。

（编辑：济源站长网）

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