近日,中國科學(xué)院院士潘建偉獲得了感動中國2016年度人物,他所帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)讓中國在量子通信領(lǐng)域領(lǐng)跑世界。對于量子通信,濟(jì)南人并不陌生。2013年,全球規(guī)模最大的量子通信試驗(yàn)網(wǎng)在濟(jì)南試運(yùn)行,吸引著全世界的量子通信研究來到濟(jì)南做測試。有了這樣一個平臺,量子通信的標(biāo)準(zhǔn)有望在濟(jì)南誕生,各種量子通信產(chǎn)品、量子光電器件都將在濟(jì)南形成產(chǎn)業(yè)。

中國量子專家潘建偉與實(shí)驗(yàn)設(shè)備。(資料片)

助推量子通信產(chǎn)業(yè)化

濟(jì)南起到關(guān)鍵作用

量子是能量最小、最不可分割的單元。單量子態(tài)無法精確克隆,只要有人試圖復(fù)制,就會產(chǎn)生誤碼,會被發(fā)現(xiàn)。這些特性使得量子態(tài)通信在傳輸過程中有了絕對安全性,也有著極大的應(yīng)用前景。

山東和濟(jì)南在量子通信產(chǎn)業(yè)化過程中起到了關(guān)鍵作用。

潘建偉院士的學(xué)生、濟(jì)南量子技術(shù)研究院院長助理周飛博士說,2009年量子通信與山東和濟(jì)南搭上線,獲得1.2億元資金支持,建設(shè)濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)。“后來,山東和濟(jì)南總共投3個多億,用來進(jìn)行量子通信網(wǎng)、關(guān)鍵器件的研究和關(guān)鍵技術(shù)突破。”

很快,在2010年初,山東省和中科大、中科院一起組建了山東量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司,這個公司引進(jìn)的就是潘建偉院士帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)。在2011年,濟(jì)南也相應(yīng)成立了濟(jì)南量子技術(shù)研究院,并建設(shè)濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)。

周飛打了個比方,“濟(jì)南量子技術(shù)研究院做的是從0到1的工作,山東量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司更多地是讓這個1變成100。首先要有量子通信的基礎(chǔ)研究,然后針對實(shí)際應(yīng)用方面進(jìn)行技術(shù)突破,成功之后再生產(chǎn)產(chǎn)品。”

5萬多次信息傳輸

成功率達(dá)99%以上

周飛說,傳統(tǒng)的通信方式,不論是電腦、電話、手機(jī)還是傳真,基本由應(yīng)用層、邏輯層和物理層三層結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn),量子保密通信是在這三層基礎(chǔ)上再加上兩層,量子邏輯層和量子密鑰層。這樣就能在充分利用已有的通信線路的基礎(chǔ)上,加入量子保密的硬件和軟件進(jìn)行升級,讓這個通信系統(tǒng)更復(fù)雜、更安全。

這樣的量子通信試驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)在濟(jì)南建成,覆蓋了濟(jì)南市區(qū)70平方公里的范圍,是目前世界上已知的規(guī)模最大的試驗(yàn)網(wǎng)。2013年11月,試驗(yàn)網(wǎng)開始試運(yùn)行,濟(jì)南已有28家單位的100多個用戶實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)安全傳輸。

目前,濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)內(nèi)已經(jīng)進(jìn)行了51000多次信息傳輸,這里面包括保密電話、傳真和文件傳輸,業(yè)務(wù)成功率在99%以上,僅電話一項(xiàng),就比目前的通信標(biāo)準(zhǔn)要求的成功率還高出了十多個百分點(diǎn)。

“數(shù)據(jù)傳輸?shù)碾p方都需要接入這個網(wǎng),才能進(jìn)行信息保密傳輸。”周飛說,接入試驗(yàn)網(wǎng)之后,電腦、電話、傳真都和原來一樣使用,只不過增加了一個長得像臺式電腦主機(jī)一樣的量子通信終端設(shè)備,電腦、電話等通過接口接入這個終端設(shè)備,就能實(shí)現(xiàn)保密傳輸。

濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)為量子通信提供了完整的仿真環(huán)境,對大規(guī)模應(yīng)用中可能遇到的關(guān)鍵問題進(jìn)行科研攻關(guān)。未來,這樣的量子通信網(wǎng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、布局方式、軟件、硬件等可以被當(dāng)作模板,復(fù)制到國內(nèi)外的城市,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,有很大的商業(yè)運(yùn)用前景。

為量子通信定標(biāo)準(zhǔn)

還將研發(fā)很多“神器”

濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)是世界上規(guī)模最大、功能最全的量子通信城域網(wǎng),有了這個特性,不久的未來,有望成為國家級的量子通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施共享服務(wù)平臺和科學(xué)研究平臺。周飛說,目前量子通信是新事物,還沒有國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn),未來濟(jì)南可為量子通信做國家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)。

“將來,全世界的人做量子通信方面的研究都可以來濟(jì)南,他們的量子通信新協(xié)議、新技術(shù)、新器件可以在濟(jì)南網(wǎng)做測試,證明有效后再推廣應(yīng)用。”周飛介紹,目前對量子通信的研究,緊追中國的有歐洲、美國和日本等,他們可能也開始搭建這樣的試驗(yàn)網(wǎng),但我國已經(jīng)在濟(jì)南搭好這樣一個大的試驗(yàn)網(wǎng),并且成功發(fā)射了“墨子號”量子通信科學(xué)試驗(yàn)衛(wèi)星,還將有量子保密通信“京滬干線”。

據(jù)報(bào)道,量子保密通信“京滬干線”從北京出發(fā),途經(jīng)濟(jì)南、合肥,到達(dá)上海,全長2000多公里,是廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò),濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)將接入其中,并且基于這個最大的量子通信試驗(yàn)網(wǎng),濟(jì)南將能接入比沿線其他城市更多的用戶。未來,通過量子通信衛(wèi)星,還將實(shí)現(xiàn)洲際量子密鑰分發(fā),并成為全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)。

濟(jì)南量子通信有了科研平臺,未來就能進(jìn)行部分量子技術(shù)核心光電器件研發(fā)和產(chǎn)品生產(chǎn)。“量子是很微弱的最小的信號,這些關(guān)鍵技術(shù)能讓觀測信號的設(shè)備更靈敏,或者使成像更清晰,比如量子探測器、量子雷達(dá)等。”周飛說,量子技術(shù)能使精密儀器、顯像技術(shù)、芯片技術(shù)都得到新的發(fā)展。

記者還從高新區(qū)了解到,濟(jì)南爭取在今年6月底前建成黨政機(jī)關(guān)量子專網(wǎng),建設(shè)單頻激光器研制平臺,力爭下半年定型量產(chǎn),并且積極爭取量子技術(shù)創(chuàng)新轉(zhuǎn)移中心的落地。

（齊魯晚報(bào)·齊魯壹點(diǎn) 記者王皇 實(shí)習(xí)生劉晶榮）

[責(zé)任編輯：楊凡、李輝]

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