中国将成为全球首个量子通信国家

我国首颗量子科学实验卫星发射在即。如果该卫星成功运行，中国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，并结合地面已有的光纤量子通信网络，初步构建 一个广域量子通信体系。在构建广域乃至全球范围的量子通信网络体系方面，各个国家誓要抢占量子通信未来制高点的意图已经明朗。近期，我国首颗量子科学实验 卫星将择机发射，如果成功发射，中国将成为全球第一个实现卫星和地面之间量子通信的国家。

同时，“京沪干线”等地面光纤量子通信网络将于下半年建成，届时，国内将初步形成天地一体的广域量子通信体系。

此外，今年6月发布的《长江三角洲城市群发展规划》中提出，加快城市群主要城市城域量子通信网构建，建设长三角城市群广域量子通信网络。

据了解，未来，京津冀、珠三角等重点城市群将继长三角之后逐步启动量子通信城域网建设，量子保密固网有望实现全国性覆盖。

事实上，在构建广域乃至全球范围的量子通信网络体系方面，从各国战略计划看，无论是美国展开研制的量子互联网，还是欧盟发展的基于量子中继和卫星的自由空间量子通信链路，亦或是日本计划到2040年建成极限容量、无条件安全的量子通信网络，各国誓要抢占量子通信未来制高点的意图已经明朗。

记者采访了相关专家、业内人士和投资人，试图从横向和纵向两个维度，还原中国量子通信从城域、城际到天地一体广域体系和量子通信产业的未来发展路径。

全球化量子通信网络

量子科学实验卫星有什么作用?多位业内专家表示，未来在全国进行量子通信组网时，城域(单独一个城市范围内)需要光纤进行组网，城际(城市与城市之间)信息传输通过中继器，而远距离的信息传输，则可以通过卫星中转实现。

“这样有短距离、长距离的量子通信，以及有线和无线方式，构建一个完整的广域量子通信网络体系。”一位不愿透露姓名的专家表示。

按照计划，量子科学实验卫星于7月8日运抵酒泉卫星发射中心，随后开展发射场测试和试验工作。届时卫星将由火箭发射至高度为500千米的预定轨道。

对于普通卫星而言，只要顺利升空就意味着至少成功了一半，但对于量子卫星来说，发射升空仅仅只是开始，卫星还要在太空中与地面机构光学实验站进行“互动”。

这也是此次量子卫星实验的重头戏。它将产生并发送光子，地面系统则负责接收，完成包括星地高速量子密钥分发、广域量子通信网络、星地量子纠缠分发以及星地量子隐形传态等多项科学实验任务。

该卫星重量约640千克，从外观来看，体积并不大。而从内部结构来看，最为核心的结构分为两层，下面一层是卫星平台的控制系统，上面一层搭载的是量子卫星特有的四种有效载荷。

有效载荷是指卫星平台所搭载的仪器和设备，直接决定着卫星执行特定任务的能力。据了解，此次量子科学实验卫星搭载的四种有效载荷，分别是量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。

如果该卫星成功运行，中国将在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，并结合地面已有的光纤量子通信网络，初步构建一个广域量子通信体系。

此外，按照规划，我国还将搭建全球化的量子通信网络。中科院上海分院副院长王建宇曾经表示，中国在2016年首颗量子卫星发射后还将发射更多卫星，到2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密钥分发，届时连接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右，中国将建成全球化的广域量子通信网络。

毋庸置疑的是，中国即将发射全球首颗量子科学实验卫星，率先实现星地间量子通信，将抢占先机。“这对我们的能力是一种首肯。中国量子通信的产业化技术可以说已经走在世界前列。”最早参与量子产业化研究、现任九州量子董事长郑韶辉表示。

量子通信骨干网布局

对于建立一个完整的广域量子通信网络体系而言，筹备量子科学实验卫星发射的同时，地面上的量子通信干线布局也在紧锣密鼓的进行。

按照计划，由中科大牵头的“京沪干线”下半年将建设完成。作为全国首条量子保密通信骨干网络，“京沪干线”总长2000余公里，从北京出发，经过济南、合肥，到达上海。

记者获悉，整个项目建设分为量子设备定型、室内联试阶段以及工程建设和应用示范阶段等三个阶段。

“如果这条线(京沪干线)建得很成功，在通过国家密码局等相关安全部门检测后，我们相当于悬赏，请大家来攻。”潘建伟曾在中科院与阿里巴巴合作成立“中科院-阿里巴巴量子计算实验室”的发布会上表示。

根据项目初步设计方案，“京沪干线”还将连接各地城域接入网络，打造广域光纤量子通信网络，建成大尺度量子通信技术验证、应用研究和应用示范平台。

“京沪干线突破了原有的在合肥、济南等地的量子通信城域网的短距离范围，实现城市与城市之间的量子通信网络互联。今后利用这一广域光纤量子通信网络，京沪两地的金融、政务等机构能进行保密通信。”参与了京沪干线项目的一位人士表示。

有了“京沪干线”第一条实验干线的建设经验，我国第一条商用干线“沪杭干线”也预计将于今年9月份竣工。

记者从“沪杭干线”的承建方、九州量子公司采访获悉，这条商用干线总长约260公里，途径上海秀浦路、漕河泾、大港、嘉兴东、桐乡、杭州6个中继站。

两者有怎样的关联和区别呢?21世纪经济报道记者询问了多个业内人士，“京沪干线”和“沪杭干线”都是未来量子通信网络里的重要组成部分。如果说“京沪干线”实现了从无到有的改变，“沪杭干线”则是进一步优化的产物，尤其是在商用价值的满足上。

“沪杭干线的容量相比京沪干线要大很多，主要是为了满足长三角区域的金融、商务、政府等客户的大量需求。”九州量子董事长郑韶辉告诉21世纪经济报道记者。“目前正在与杭州的90余所银行洽谈相关合作。”

郑韶辉还透露，九州量子下一步还计划将干线从杭州连接到南京，这样在整个长三角形成一个环网，进一步满足客户的需求。“举例来说，沪杭线如果断了，也可以通过杭州到南京再到上海。这样对客户而言，是非常有利的。”

此外，记者了解到，在“京沪干线”、“沪杭干线”的建设过程中，承建方积累了很多的建设经验。这些成果将申请专利，为下一步量子通信领域的相关标准制定做好准备。

长三角城市群“首秀”

在地面搭建的光纤量子通信骨干网，将在城市群中逐步展开，即在“线”的基础上打造“环网”，未来有望在全国形成一个纵横交错的量子通信网络。

今年6月发布的《长江三角洲城市群发展规划》中提出，加快城市群主要城市城域量子通信网构建，建设长三角城市群广域量子通信网络。

这意味着，长三角地区有望率先大规模地进行量子通信产业化应用，形成城市群的第一个“环网”。

为什么是长三角?21世纪经济报道记者梳理地方政府在量子通信领域的布局发现，以长三角地区最为积极。坐拥中科大的合肥，于2012年首建合肥城域量子通信试验示范网，并在规划建设“量子通信产业园”，上海、浙江的多个城市也都在加紧布局量子通信产业，期待未来可以共享产业化的红利。

“长三角是我国经济发展的龙头地区之一，无论是金融、政务、商务还是其他领域，对于传输信息安全的需求都极为迫切。《规划》提到要建成量子网络，正是基于这一背景。”郑韶辉表示。

此外，从区域来看，长三角作为带头“吃螃蟹”的地区，将对其他地区产生重大的示范效应。

在郑韶辉看来，当量子通信网络开始发挥效用以后，更多的地区会跟进建设。同时，作为基础建设的一部分，量子通信网络可以说是配合了长三角经济进一步发展的需要，随着政务、金融、军事、商用等领域对信息安全重视程度的加强，量子通信产业将会步入发展的快车道。

未来，京津冀、珠三角等重点城市群将继长三角之后“被激活”，逐步启动量子通信城域网建设，量子保密固网有望实现全国性覆盖。

去年年底，由华夏幸福基业股份有限公司、安徽问天量子科技股份有限公司和河北省固安县打造的“下一代信息网络创新产业园”落户河北省固安新兴产业示范区。

三方将重点发展结合应用场景的量子安全技术研发与推广，以及量子保密示范系统的建设。今后，该项目将覆盖京津冀地区的信息安全网络，并辐射延伸至整个华北地区，构筑华北大数据和信息安全中心。

此外，在业内人士看来，城市群的量子通信城域网不断建设，不仅对相关领域的信息安全传输有重大意义。而且，随着量子通信产业化的不断深入，也将催生出一批数百亿，甚至千亿市值的大企业。

“量子+”时代来临?

互联网+正在改变我们的生活，“量子+”正在改变互联网。量子手机、量子签章、量子测量仪在不久的将来也有望出现。甚至量子信息将与各行各业融合，迈入“量子+”时代。

天地一体化量子通信体系的搭建和逐步完整，为这些应用产品在各行各业的出现提供了无限可能。业界都在密切关注量子通信技术未来发展应用方向。

2015年云栖大会上，阿里巴巴和中科院共同发布阿里云量子加密通信产品，通过量子加密手段增加互联网安全，宣告了互联网迈入了量子时代。

与其他新兴技术不同的是，业内人士对于量子通信产业未来研判的思路较为清晰。

从业内人士的预判来看，这需要经历量子通信网络设备技术提升、全国性量子通信广域干线搭建、新的服务平台商出现三个阶段。这也是量子通信产业链的逐步延伸和完善。

在业内人士看来，量子通信已经进入茁壮成长期，重点应该放在量子通信网络设备的技术提升，使得设备更加稳定、易于维护、成本下降，这需要与产业链上游的器件紧密合作。

同时，这一时期的另一个重点是在现有基础上延伸搭建量子通信的基础干线。“京沪干线建成后，将继续搭建延伸到三亚，并从上海搭建到武汉的干线，完成一纵一横的干线搭建。长三角环网也逐渐形成，满足这些区域用户的刚性需求。”

第二个阶段是随着量子通信网络设备的成熟，由运营商主导，进行全国性的组网。这个阶段也将逐步形成量子通信领域的相关标准，并有望诞生量子在各个领域的应用产品。

“以量子手机为例，就是量子通信应用技术的一个重要发展方向，相关的核心技术还需要攻关。”科大国盾量子的一位人士告诉21世纪经济报道记者。

在量子通信成为信息产业的基础设施之时，将迎来量子通信产业发展的第三个阶段。这个时期会出现一批新的平台商，同时，各行各业都有大量的应用量子通信产品走进千家万户。

那时，“量子+”的时代也就来临了。