[科普中國]-量子通信有望成為軍民融合新典范

中航證券 李欣 梅子豪

近日，安徽省政府正式印發(fā)《合肥綜合性國家科學中心實施方案（2017-2020年）》（以下簡稱《方案》），《方案》旨在解決重大科學問題、提升原始創(chuàng)新能力、催生變革性技術，為我國科技長遠發(fā)展和創(chuàng)新型國家建設提供有力支撐。其中，量子信息國家實驗室將是合肥綜合性國家科學中心的重要組成部分之一：《方案》提出，要爭創(chuàng)量子信息科學國家實驗室，在量子信息領域保持國際領先地位。

量子信息技術最為重要的兩項應用是量子通信與量子計算機。量子通信是迄今為止唯一被嚴格證明是無條件安全的通信方式，與傳統(tǒng)通信技術相比，具有極高的安全性、保密性、信息傳遞效率與抗干擾性能，被認為是下一代通信領域的支撐性技術。而在摩爾定律正在失效、現代計算機芯片的結構性能在經典物理領域內無法進一步得到提升的當下，量子計算機將在海量信息處理、重大科學問題研究等方面產生巨大影響，為經濟的發(fā)展、科技的進步、國防軍事實力以及國家國際地位的提高做出突出貢獻。

量子信息技術的重要戰(zhàn)略意義使其已成為全球物理學研究的前沿與焦點領域：全球最大的獨立科技研發(fā)機構美國Battelle公司于2014年提出，計劃在未來建立連接美國主要城市、總長超萬公里的環(huán)美國量子通信網絡；歐洲科學家團體提出了以維也納為中心，西至愛丁堡，東至雅典，北至奧斯陸，南至里斯本的多橫多縱的光纖量子骨干網計劃；2015年世界最大的芯片制造商Intel公司宣布投入巨資與荷蘭代爾夫特理工大學合作研發(fā)基于硅量子點的量子計算機，以期搶占半導體量子計算機研制的制高點；2016年歐盟宣布將于2018年啟動總額10億歐元的量子技術項目，促進包括通用量子計算機等在內的多項量子技術的發(fā)展。

我國政府對量子通信技術的發(fā)展同樣給予了高度的重視：早在2006年，我國就在《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006-2020年）》中將“量子調控研究”列為重大科學研究計劃，并預計“可能在20～30年后對人類社會經濟發(fā)展產生難以估量的影響”；2015年11月，國家“十三五”規(guī)劃正式發(fā)布，量子通信成為其中重大科技項目之一；2016年4月，習近平總書記在量子通信京滬干線運管中心對量子通信研發(fā)工作給予了肯定，表示“很有前途、非常重要”；今年1月，全國科技工作會議在北京召開，量子通信被列入“科技創(chuàng)新2030重大項目”。

在國家政策的大力支持下，雖然起步略晚，我國在量子信息領域已經實現了跨越式發(fā)展。在量子通信領域，繼我國去年8月成功發(fā)射世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”后，“墨子號”于今年8月圓滿完成全部既定科學目標，其安全通信速率與傳統(tǒng)技術相比提升了萬億億倍，為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了堅實的科學和技術基礎。此外，我國于今年9月正式開通運行了世界首條量子保密通信“京滬干線”，實現了中國工商銀行網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸和災備、阿里征信數據的異地加密傳輸以及量子加密流媒體視頻點播等應用示范。在量子計算機領域，今年5月，世界首臺超越早期經典計算機的光量子計算機在我國誕生，其取樣速度比人類歷史上第一臺電子管計算機（ENIAC）和第一臺晶體管計算機（TRADIC）的運行速度快10～100倍，且比國際同行類似的實驗加快至少24000倍。

我國在量子信息領域已經搶占了國際上的制高點，實現了從“跟跑者”向“領跑者”的轉變。展望未來，“京滬干線”將與更多的主干線、地域干線乃至量子通信城域網實現互聯(lián)互通，在15年內構建完成互聯(lián)互通、天地一體、覆蓋全球的量子保密通信網絡，在國防、軍事、金融等領域實現廣泛應用。在量子計算機方面，中國量子力學第一人潘建偉院士及其研究團隊計劃在5年后使量子計算機的計算潛力超越目前世界運算速度排名第一的超級計算機“太湖之光”；計劃在5至10年內使量子計算機對某些特定問題的求解速度達到2的100次方，為目前全球計算能力總和的百萬倍；計劃在10年后，完成專用量子計算機的建造，應用于人工智能、大數據分析、信息提取等特殊領域。

在量子信息技術的產業(yè)化序幕即將拉開的同時，我們也應當看到量子通信的產業(yè)化目前仍面臨著一些問題。首先，部分技術難題仍待突破以提高量子信息技術的應用效果、降低其應用成本、加快其應用場景的推廣；其次，量子信息產業(yè)項目的開展現在主要以高校、科研院所為主，商業(yè)公司的相關技術積累較少，不利于產品的快速產業(yè)化及全面發(fā)展；最后，量子信息產業(yè)的發(fā)展需要物理、材料、信息和計算機科學等多學科的緊密協(xié)調和合，雖然我國在量子信息技術的研究領域已經取得了一系列重大突破，但是在核心電子器件、高端通用芯片及基礎軟件產品領域的長期落后成了制約我國量子信息技術產業(yè)發(fā)展的絆腳石。

量子信息技術產業(yè)的發(fā)展可以看作我國高端裝備制造業(yè)崛起的一個縮影。高端裝備制造業(yè)是衡量一個國家制造業(yè)發(fā)展水平和整體經濟綜合競爭實力的重要標志。我們認為，資本市場助推下的軍民融合發(fā)展戰(zhàn)略將是高端裝備制造業(yè)發(fā)展的重要助推器：一方面，通過軍工企業(yè)混合所有制改革、軍內院校和科研機構資產證券化，核心技術骨干的積極性將得到有效調動，能夠為高端裝備制造技術的進步提供源源不斷的科研和人才支持；另一方面，高端裝備制造技術在軍事上有廣闊的市場空間，而民間資本通過“基金+債權+股權”的投融資模式以及規(guī)范監(jiān)管的資本市場參與拓展相關技術的市場空間，將為軍工主題投資增加更多有前景的標的。

值得欣喜的是，隨著軍民融合戰(zhàn)略成為資本市場的熱點，一大批改革的試點正在漸次鋪開。我們期待，量子通信領域商業(yè)化有望成為軍民融合發(fā)展的典范，促進軍民融合向深度發(fā)展、大力培育和發(fā)展各類高端裝備制造業(yè)，為我國實現由制造業(yè)大國向制造業(yè)強國轉變提供堅實基礎。