築牢“數字長城” 國盾量子扛起量子安全通信大旗｜“滬市新質生產力巡禮”系列報道
在合肥量子城域網總控中心的大屏上，記者看到，密鑰持有量、密鑰消耗量等數據實時刷新，全長1147公里的光纖量子密鑰分發網絡如同隱形的“數字長城”，正拱衛着約500家機關單位的信息安全……這個全國規模最大、覆蓋最廣、應用最多的量子城域網，已開通運營兩年有餘。
量子城域網，即以量子密鑰分發技術（QKD）和密碼算法爲基礎，與傳統城域光纖網相結合，提供基於量子加密技術的高等級安全通信服務。它的核心設備，包括量子密鑰分發（QKD）產品等，已能實現100%國產化。在這其中，國盾量子扮演着舉足輕重的角色。
從世界首條千公里級量子保密通信“京滬幹線”，到合肥、上海、雄安新區等地的量子城域網，國盾量子自主研發的設備和產品被廣泛應用其中。2020年，國盾量子登陸科創板，成爲A股首家也是目前唯一的量子科技上市公司，並從量子通信逐步拓展到量子計算、量子精密測量領域。2024年，中國電信下屬中電信量子集團宣佈，擬通過認購增發股份成爲國盾量子的第一大股東。同“國家隊”聯手，國盾量子將更快“織密”量子通信網絡。
自主可控：從藍圖到現實
在國盾量子展廳中央，六代量子密鑰分發設備井然有序地排列，體積從電冰箱迭代至充電寶……這些大小不一的“黑盒子”，是量子保密通信網絡的核心設備，現已成功部署在“京滬幹線”、“國家廣域量子保密通信骨幹網絡”等重大項目，支撐建設的骨幹網裡程超過1.2萬公里。
國盾量子，顧名思義，該公司從成立之初就立志成爲“國之盾牌”，通過量子通信技術來保障信息安全。2009年，脫胎於中國科學技術大學的國盾量子，在國家鼓勵成果轉化的背景下成立，在國內率先開啓了探索量子科技產業化的道路。
“公司成立之初，便致力於量子通信技術的研發。隨着經濟社會快速發展，國內迫切需要一種可靠的自主可控信息安全技術。儘管當時社會對量子科技的認知有限，但得益於合肥先行先試的創業氛圍以及政府的大力支持，公司可以專注於核心技術的攻關，沒有受到外界過多的干擾和質疑。”國盾量子副總裁唐世彪在接受證券時報記者採訪時表示，“公司剛成立不久，我們承建了合肥城域量子通信試驗示範網項目，這是全球首個規模化的量子通信網絡，證明了量子技術產業化不是空想。”
量子通信採用具有量子特性的光子作爲信息的載體，光子的製備、傳輸和探測環節則需要有更精密的技術來調控。早年間，這些技術涉及的設備、模塊均依賴海外進口。
在唐世彪回憶裡，公司研製第一代高速量子密鑰分發（QKD）設備原型機時的情形歷歷在目。“我們幾經周折才獲得其中的重要元器件超導單光子探測器與液氦。一個液氦杜瓦瓶只能使用一週，我和團隊吃住都在實驗室，爭分奪秒做技術攻關驗證。另一核心元器件雪崩光電二極管，主要靠國外廠商供貨，但國外廠商對中國企業的供貨不穩定，良品率也不高。”他說，在受制於人的被動局面下，團隊深刻認識到獨立掌握核心技術的重要性，決心全力以赴打破“卡脖子”困境。
爲了實現核心元器件的自主可控，國盾量子同上下游合作伙伴以及科研院所緊密合作，僅用了4年左右的時間就基本完成了國產化替代。彼時，“京滬幹線”已立項，開啓了遠距離量子通信技術試驗驗證，公司自主研發的產品和技術恰好投入其中，進行應用驗證。
在量子通信領域實現了初步突破後，唐世彪及其團隊又致力於將製冷處理和核心器件集成到一個緊湊的模塊中。“早期，僅單光子探測器模塊就非常龐大，需要三四個模塊堆疊在一起。如今，我們的探測模塊已縮小到了大約只有一支小錄音筆那麼大。若最初沒有選擇在覈心技術上自主可控，我們就無法實現如此高度的集成。”他表示。
2021年，國盾量子被美國列入實體清單。不過，受益於國盾量子堅持自主可控的前瞻佈局，公司量子保密通信相關產品及量子計算的核心組件已實現全面自主可控，並批量供貨給國內其他量子科技單位，少量通用進口元器件均有國產化替代方案。
“數字長城”：打造量子通信基礎設施
記者瞭解到，國內量子通信產業發展已經歷三大階段，包括城域網、骨幹網、星地網絡，最終構成星地一體化廣域量子保密通信網絡，而國盾量子的產品和解決方案遍佈其中。
“建設城域網不是量子保密通信網絡的終點。未來，量子保密通信應當定位爲服務於國家信息安全的關鍵基礎設施。”唐世彪對記者表示，“基於量子網絡，我們可以將量子密鑰作爲流動的資源，與物聯網、大數據、雲計算、智慧城市、人工智能等領域的安全需求結合，進而形成各類信息安全應用解決方案，向金融、電力、工業互聯網等千行百業推進，最終形成‘網絡建設-接入應用-網絡擴容’的良性循環。”
唐世彪進一步表示，回想上世紀90年代，安裝一部家庭電話需要支付高昂的費用，這是因爲當時的通信網絡規模有限，個人接入成本自然居高不下。後來，國家大力投資通信網絡基礎設施，個人通信成本得以下降，電話、網絡走進了千家萬戶。未來，量子保密通信的應用也將實踐這條道路，公司正探尋如何將其與現有的光纖網絡和其他網絡基礎設施更好、更高效地融合。
“國家隊”的入主，有望讓“數字長城”的建設提速。此前，國資委已批覆，原則同意中電信量子集團通過認購國盾量子定向發行股票等方式取得公司控制權的整體方案。發行完成後，中電信量子集團將成爲國盾量子控股股東，進一步推動量子通信等戰略新興業務與中國電信基礎業務全面深度融合。
中國電信董事長柯瑞文表示，中國電信正在深入推動“量子+”，打造運營商級的安全能力。在產品方面，公司以量子技術賦能新型安全能力，創新量子技術與通話、雲網、平臺等業務融合，構建“量子+”產品體系，塑造差異化的安全產品服務優勢，系列量子安全產品實現規模發展。在能力方面，中國電信正在構建涵蓋量子密鑰分發（QKD）、量子密碼資源池和量子密碼管理平臺的量子安全基礎設施，建成合肥、雄安、上海等重點城市量子城域網，並形成“一網一池一平臺”的量子安全基礎設施建設方案。
“國盾量子將充分發揮技術優勢，未來將進一步推進設備小型化和集成化研發，自主研發量子通信衛星組網技術，推動形成覆蓋全球的基於自由空間的量子密鑰服務能力，並與國家骨幹網聯合組建星地一體量子通信網絡。”國盾量子董秘童璐對記者表示，公司將積極投身有關建設。
步步爲營：爲規模化應用打好基礎
世界經濟論壇與埃森哲在今年9月聯合發佈的報告提到，預計在未來25年內，全球量子信息網絡將成爲現實，實現這一目標的一個關鍵是使用衛星或地面量子中繼器。目前，只有中國已經實現了長距離傳輸，建立了一個4600公里的星地一體化廣域量子通信網絡。
當前，第二次量子革命方興未艾，中國穩居第一方陣。在量子通信潮流中，中國正着力成爲產業引領者，國盾量子也站在了舞臺中央。
國盾量子在量子通信領域的核心競爭力，也體現在獨家專利和標準制定的參與上。截至2024年7月，國盾量子擁有國內外授權專利550項。據德溫特國際權威專利數據庫統計，公司在量子通信相關領域的同族專利數量位居全球第一。公司已主導、參與100餘項國內外標準研製工作。
隨之提升的還有中國在國際標準制定上的話語權。唐世彪說，“早年在量子通信相關國際標準的制定過程中，部分國家對中國的參與設置重重障礙，讓我們面臨巨大壓力。然而，中國卻擁有獨一無二的一項優勢：豐富的產業工程經驗。特別是隨着‘京滬幹線’的開通，各國主動尋求中國參與相關標準的制定，並期盼中國能發揮牽頭引領的作用。”
面向未來，唐世彪表示，公司仍將保持較大力度的研發投入，以鞏固在量子通信領域的先發優勢。一方面，持續提升量子通信組網產品性能，繼續攻關量子密鑰分發產品的集成化、小型化和關鍵器件的芯片化，發展更高速率和更遠距離的量子密鑰分發能力；另一方面，針對通信、能源等行業進行重點部署，爲下一步的規模化應用打好基礎。
與此同時，一些全行業面臨的瓶頸和痛點也亟待攻克。例如，未來量子保密通信網絡將扮演基礎設施的角色，這對標準、體系的要求極高，目前尚未實現。
“這個建設過程涉及衆多要素，其中之一便是，如何有效利用生成的密鑰，並確保其使用方式符合標準、形成體系，以便不同廠商的設備能夠實現互通。”唐世彪表示，這一領域尚未形成統一的國家標準，需要產業界和監管部門的共同努力來推動這一進程。
此外，從全產業鏈角度看，隨着量子密鑰分發產品朝着小型化演進、關鍵器件朝着芯片化發展，上游基礎材料的穩定供應和自主可控問題也擺上了檯面。相比西方發達國家，我國在部分基礎材料上仍有明顯差距。“這需要政策支持，也需要上下游一起通力合作來解決。”唐世彪說。
責編：葉舒筠
校對：趙燕
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