我们这十年|国盾量子:量子通信的“拓荒者”

时间:

2022-10-13

发布者:

宣传联络部

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——编者按——


2022年,是党的二十大召开之年。党的十八大以来的十年,以习近平同志为核心的党中央立足中华民族伟大复兴战略全局和世界百年未有之大变局,广开进贤之路、广聚天下英才,推动新时代人才工作取得历史性成就、发生历史性变革。越来越多的优秀留学归国人员勇担时代使命,在祖国提供的广阔平台中努力拼搏,发展成为各行业的领军人才,成为推动我国各项事业发展的重要力量。

中国留学人才发展基金会现推出“我们这十年——致敬党的十八大以来为中国各项事业发展作出突出贡献的留学人员及留学人员创业企业”专栏,广泛传播优秀留学归国人员代表人士充分运用所学所长,积极投身创新创业事业,报效祖国、贡献社会的动人故事。希望广大海内外留学人员发扬留学报国传统,树立爱国报国志向,勇担强国复兴梦想,为新时代党和国家事业发展作出新的更大的贡献!




国盾量子:量子通信的“拓荒者”

我们这十年|国盾量子:量子通信的“拓荒者”

量子隐形传态实验系统示意图

科大国盾量子技术股份有限公司(以下简称:国盾量子)由优秀留学归国人员代表人士潘建伟参与创业建立,主要从事量子保密通信产品的研发、生产、销售和技术服务,为光纤量子保密通信网络以及星地一体广域量子保密通信地面站的建设提供软硬件产品,服务政务、金融、电力、国防等行业。自成立以来,国盾量子为多所大型国有银行提供信息加密传输及信息安全服务,其产品在业内知名度较高,中国建成的实用化光纤量子保密通信网络总长(光缆皮长)达7000多公里,其中超6000公里使用了国盾量子的产品。

含着“金汤匙”出生

在国盾量子的发展史上,有3个节点性事件,意义重大。一是2011年合肥城域量子通信试验示范网的建成;二是2017年世界首条远距离量子保密通信干线“京沪干线”的建成;三是2020年国盾量子成功上市。

据悉,国盾量子成立之初,最想干的一件事就是将中科大实验室里的量子技术产业化,让其服务社会民生。合肥城域量子通信试验示范网的建成,证明了量子通信技术产业化不是空想。“京沪干线”的开通证明量子通信适用于广域通信,可以达到远程、高速通信的要求。这是国盾量子发展史上的两个里程碑事件,也是中国量子通信行业发展史上的里程碑事件。

国盾量子将自己定位为中国量子信息产业化的开拓者、实践者和引领者,这看起来颇有点自命不凡,但技术发源于中国科学技术大学的国盾量子,确实犹如含着“金汤匙”出生。

量子通信目前最主要的应用是基于量子密钥分发(简称“QKD”)实现信息安全。为实现远程量子密钥分发就要建QKD网络,中科大是国内最早建设QKD网络的机构之一,2008年-2009年期间,中科大先后建成了3节点与5节点的QKD网络,中科大也是“京沪干线”的建设主体。“京沪干线”的建成开通,拓展了我国量子保密通信的应用范围,京沪干线全长2000多公里(中国南北跨度大概有5500公里),连接北京、上海,贯穿济南、合肥。2017年京沪干线与“墨子号”量子科学实验卫星完成对接,标志中国在全球率先进入QKD广域网建设阶段。而国盾量子的董事长彭承志目前也是中科大的研究员,长期从事实用化量子通信技术研究,公司最大股东为中科大资产经营有限责任公司。

2020年成功上市,对于国盾量子是全新的洗礼。尽管所从事的行业很新,行业尚处应用推广期,但国盾量子较早实现盈利。国盾量子的上市招股书显示,2017年至2019年这三年期间,国盾量子的扣非归母净利润达到千万元级别。

在国盾量子的发展历程中,国家政策、当地政府扶持对推动企业的发展起到重要作用。勇于接受新事物的地方政府吸纳了众多上下游企业集聚在合肥,帮助国盾量子攻关了不少“卡脖子”技术难题,反过来,国盾量子的发展也在一定程度上带动上下游企业的发展。

国盾量子成立之初,国内雪崩光电二极管严重受制于人,这种芯片主要用在量子密钥分发设备的接收端上,也是量子雷达等光电探测仪器的核心元器件,但彼时主要靠美国厂商供货,美国厂商对中国企业的雪崩光电二极管供货不稳定,交货周期长,良品率也不高。

为解决这一被动局面,国盾量子团队决心将雪崩二极管的核心技术掌握在自己手里,安排专人到瑞士学习这项技术,国盾量子内部也跟中国电科集团等重点科研院所进行合作,2014年终于把雪崩二极管研制出来,从设计到流片、量产、封装全部由中国企业完成,2016年左右完成了雪崩光电二极管的全面国产化替代。

现实告诉国盾量子,投入资源实现产品的真正国产化,才是最安全的。2017年8月,美国在更新的针对信息安全类商品的出口管制清单中,明确列入“专门设计(或制造)以用于实现或使用量子密钥(也称量子密钥分发QKD)”的商品,目前美国已经对华禁运了量子密码产品,而国盾量子的量子密钥分发设备已完成元器件的全部国产化验证和样机设计,包括红外单光子探测器、量子光源、光频率转换模块以及量子随机数发生器等核心组件。

国盾量子能有今天的规模,除开自身的技术积累、外部环境的帮扶外,也离不开公司的战略性布局和对工程化技术的严谨态度。在早期,外界对量子的了解很少,国盾量子的合作伙伴也还比较少,公司要承担起QKD网络的设计、部署甚至运维任务,近年来,尽管已经有了网络部署的工程实施经验,但公司更倾向于将这部分能力输出给合作伙伴,自己专注在技术和产品本身。

应用推广攻坚战

尽管国盾量子一直希望量子通信能走进千家万户,但受客观条件所限,应用还是公司的短板,这也跟行业的发展现状有关,行业目前也正处在应用推广期。

目前QKD网络尚未广泛覆盖中国,更谈不上覆盖全球,骨干网、城域网等量子保密通信网络的建设很依赖国家及当地政府的推动,一方面,只有基础设施完善了,应用才有广泛落地的空间。但另一方面,也只有应用广泛了,才能有力推动基础设备的完善,这两者之间往往是相互促进,需要时间发酵。

标准的空白,也常常让国盾量子业务推广受阻。值得庆幸的是,目前已经能看到标准的空白被填补,除开国际标准方面,国内的行业标准逐渐面世。今年6月,工信部发布了首个量子随机数相关行业标准《基于BB84协议的量子密钥分发(QKD)用关键器件和模块 第3部分:量子随机数发生器 (QRNG)》,今年5月,工信部批准实施国内首批量子通信行业标准《量子密钥分发(QKD)系统技术要求 第1部分:基于诱骗态BB84协议的QKD系统》及《量子密钥分发(QKD)系统测试方法 第1部分:基于诱骗态BB84协议的QKD系统》。今年上半年,国盾量子的量子密钥分发设备(QKD-POL100A/B、QKD-PHA1250A/B-S)、量子随机数发生器产品(QRNG100E)通过了商密检测,是国内率先通过商密检测的量子通信产品。

在使用成本方面,QKD网络建设将会是重大的固定资产投资支出,这部分的费用犹如5G通信基站的建设,不一定直接向普通用户收费,但普通用户如果要使用QKD网络,还是需要采购量子加密设备及配套软硬件,有的量子加密设备比较笨重,需要机房放置,价格也不菲。目前国盾量子正努力将量子通信的使用成本降下来,希望最终能做到向经典通信、经典信息安全产品看齐。

在设备端,国盾量子的研发方向是“小型化、集成化、芯片化”。其也在研究,如何在没有量子保密通信网络覆盖的地方,通过量子安全服务平台来实现量子安全。比如说,将量子密钥分发网络产生的量子密钥充注到移动安全介质,然后将密钥资源向应用侧延伸,通过全生命周期安全管理和密钥服务等技术实现物联网终端、移动终端等业务保护。能接入量子通信网络自然能接收到量子密钥,没有量子通信网络的地方,就将产生的量子密钥填充到安全介质中再使用。

此外,国盾量子也开发了“经典量子光纤复用”技术,随着技术的成熟,经典通信和量子通信可以共用光纤,不需要为了避免经典通信信号对量子通信信号的干扰而重新铺设光纤,大大节约重大资本支出,拥有丰富光纤资源的电信网络运营商也更有动力推广量子通信。

目前,国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程项目正在建设中,量子保密通信“齐鲁干线”、合肥量子通信城域网、南京市城域量子保密通信网等多地的城际网、城域网也在规划或建设过程中,国盾量子的发展正如量子通信行业的状态一般:前景广阔但任重道远。




来源:经济观察网