量子通信商業化，中國起跑了

　　一部其貌不揚的黑色電話，出現在濟南市多個單位的業務部門。在檢察院系統，對一些貪腐案件調查進行信息溝通時，通過它可以保證信息安全性，不存在泄露或竊聽；一些政府部門在政務信息的溝通中，通過它可以做好機要信息安全保護……

　　隨著中國首個商用量子通信專網——濟南黨政機關量子通信專網（下稱濟南專網）完成第一階段測試，上述場景不再神秘。因為在濟南數百平方公里內的近30個黨政部門，將依靠這個專網進行保密通信。更深層的意義在于，以保密性和安全性為標簽的量子通信，終于邁出了商業化的一步。

　　“這并不是容易的一步。”接受科技日報記者采訪時，中科院量子技術與應用研究中心周飛博士坦言，在先后啃下技術、工程化兩大“硬骨頭”之后，量子通信迎來第三塊“硬骨頭”——投入巨大的量子通信專網能否告別政府給養，在市場中形成可持續的商業模式？

　　周飛說，“一切都在探索之中。”

　　飲“鴆”不怕 甘之如飴

　　“有一口井，大家都想喝到其中甘甜的井水，但是不幸的是，這井里混合了一種毒液，必須把毒液蒸餾掉才能盡情飲用健康的井水。那么問題來了：蒸餾掉多少合適呢？”清華大學教授、濟南量子技術研究院院長王向斌這個有趣的比喻，指向了量子通信在工程化之前遇到的第一塊“硬骨頭”。

　　自人類使用語言以來，通過密鑰給信息加密的技術就伴隨著通信需求而不斷發展。特別是近幾年，中國科學家已經將量子密鑰分配技術作為一種不可破解的密鑰共享方案，進行了深入研究。周飛向科技日報記者表示，我們現在的量子通信運用單光子的編碼傳輸。問題在于，絕對的單光子傳輸足夠安全，但現實應用還沒有完美成熟的理想單光子源。我們只能用準單光子傳輸（非理想的單光子），非單光子就是多光子，就有可能受到光子分束的攻擊。這種攻擊會使得其安全性降低。

　　在這里，單光子成分就是研究人員需要的“甘甜的井水”，多光子成分就是“致命的毒液”，該“蒸餾”掉多少“致命的毒液”？科學家們想出了一個好辦法：通過誘騙態方法來解決準單光子傳輸的安全問題。

　　“簡單來說，誘騙態方法是在真的信號中摻雜一些假的信號，通過假的信號來判斷是否有人在竊聽和分析真信號的安全成碼率。”周飛說。2005年，王向斌教授和加拿大多倫多大學的羅開廣、馬雄峰、陳凱團隊分別獨立提出了一個實用化誘騙態量子密鑰分發方案，很好的解決了準單光子傳輸的安全漏洞問題。

　　在周飛看來，誘騙態量子密鑰分發方案的攻關是解決量子通信工程化之前的一個最重要難題，但真正實用化還遠遠不止這一個難題。得益于中國科大潘建偉院士和清華大學王向斌教授兩名在量子技術實驗和理論方面的頂尖人物的參與和指引，到2013年底，大部分量子通信技術方面的“攔路虎”都已被掃除。

　　但接下來，在工程化上的重重關卡并不比技術難度小。

　　身心“魯棒” 穩如泰山

　　“魯棒”是Robust的音譯，意指“健壯和強壯”。它是在異常和危險情況下系統生存的關鍵。比如說，計算機軟件在輸入錯誤、磁盤故障、網絡過載或有意攻擊情況下，能否不死機、不崩潰，就是該軟件的“魯棒性”。

　　就早期的濟南量子通信試驗網而言，很多的專業設備所在地沒有機房，沒有恒溫、恒濕的條件，環境的溫度或高、或低，但服務器承受度有限，如何從工藝上固化溫度，解決設備自我穩定性問題是工程師們面臨的挑戰。

　　只有圓珠筆截面大小，外表形似玻璃的“鈮酸鋰波導芯片”是高效探測設備的核心關鍵器件。周飛舉例說，距離遙遠的兩個城區之間進行單光子傳輸的時候，它的光到達時非常微弱。科學家們需要一種特殊的高效探測器，才能探測到這些微弱的光。有了周飛同事們研發的這種關

　　鍵器件，才能更清晰地“聽懂”它們說了啥。

　　得益于山東量子關鍵器件研發平臺，周期極化鈮酸鋰波導被研制成功，標志著我國成為世界第三家完全掌握“基于逆向質子交換波導研制技術”的國家；同時，基于此波導，該院又成功研發了世界室溫下性能最優的通信波段單光子探測器，也是世界上第一臺封裝成型的商業產品樣機。

　　實際上，從2013年底至濟南專網測試完成，科學家們一直在解決類似上述工程技術問題，確保整個專網一周7天、每天24小時穩定性、無人值守情況下智能化的工作。

　　“解決了魯棒性，專網設備對環境的容忍性就更大了。”周飛說，“所以說我們的核心不僅僅在于研發，更在于工程化應用。”

　　先找市長 再進市場

　　量子通信技術還未完全成熟？成本過高？人才缺乏？在時代風口、國家政策、資本包圍的三重助力下，這些顯然都不是問題。

　　從技術到產品，濟南專網測試完成成為我國量子通信發展史上的大事件，從此它奔向商用領域。

　　這是時代的風口。大環境上，在美國“斯諾登”和黑客頻頻入侵等事件的影響下，“無條件安全”的量子通信日益受到重視。據業內專家估算，量子通信可應用于專網、公眾網、云安全等特殊應用領域，未來5年左右量子通信市場規模預計在100億左右。

　　而在市場化方面，一頭扎入濟南黨政機關市場精準發力，以此為跳板再進入金融、能源、電力等領域，摸索商業模式并推而廣之，最終擁抱國內百億市場“藍海”。先找市長，再進市場，是探路者試水濟南專網的深層打算。

　　作為國內目前少有的超前“黑科技”產業，量子通信正受到國家的大力支持。比如，“十三五”規劃意見稿明確提到，“要堅持有所為有所不為，在航空發動機、量子通信等領域再部署一批體現國家戰略意圖的重大科技項目”。在政策呵護之外，眾多資本早已爭先恐后搶灘量子通信市場。正如中國上市公司研究院研究員洪新星所言，不斷加量的行業催化劑已經給量子通信板塊打了“強心針”，國內外科研機構、政府和企業布局踴躍。

　　正因為此，周飛更相信市場的力量：即使現階段量子通信尚未真正商業化，但長遠看來，“市長的歸市長”、市場的歸市場，商業化大潮勢不可擋。可持續的商業模式一旦形成，大規模應用推廣指日可待。