9/13/2017,量子信息技術(shù)是扎根于量子物理與信息技術(shù)的交叉學(xué)科，涵蓋了量子通信、量子計(jì)算、量子測(cè)量等領(lǐng)域。我國(guó)量子信息技術(shù)的科研和產(chǎn)業(yè)化處于世界前列。日前，潘建偉院士憑借其在“量子光學(xué)技術(shù)方面的創(chuàng)造性貢獻(xiàn)，使基于量子密鑰分發(fā)的安全通信成為現(xiàn)實(shí)可能”，獲得了2017未來(lái)科學(xué)大獎(jiǎng)�！澳�子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星和國(guó)家量子保密通信“京滬干線”，是我國(guó)在量子通信領(lǐng)域牢牢占據(jù)國(guó)際領(lǐng)先地位的基石。

   科大國(guó)盾量子率先嘗試量子通信產(chǎn)業(yè)化，而在起初幾年鮮有同道。隨著量子衛(wèi)星、京滬干線等大項(xiàng)目的建設(shè)，量子概念頻繁進(jìn)入公眾視野，量子通信產(chǎn)業(yè)化的蓬勃發(fā)展初現(xiàn)端倪，越來(lái)越多的企業(yè)涉足量子通信，逐步集聚形成量子通信產(chǎn)業(yè)圈。此次科大國(guó)盾攜手國(guó)科量子，適時(shí)的發(fā)布了一款平臺(tái)產(chǎn)品：量子安全服務(wù)移動(dòng)引擎QSS-ME，在量子安全服務(wù)的移動(dòng)化方向上邁出了探索性的重要一步。QSS-ME是量子密鑰的開(kāi)放性應(yīng)用平臺(tái)，網(wǎng)絡(luò)安全廠商、ICT集成廠商等都可以在這個(gè)平臺(tái)上開(kāi)發(fā)量子密鑰應(yīng)用產(chǎn)品；QSS-ME將通過(guò)廣域量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)提供的量子密鑰資源應(yīng)用于移動(dòng)終端，能夠更大范圍的拓展量子安全的受眾與用戶。這款產(chǎn)品將為量子通信的行業(yè)應(yīng)用和市場(chǎng)下沉帶來(lái)新格局，有望成為優(yōu)化產(chǎn)業(yè)生態(tài)的踐行之作，引領(lǐng)量子通信行業(yè)的變革。

量子安全需求已經(jīng)提上日程
   信息安全與我們的生活休戚相關(guān)，保障信息安全的主要方式是對(duì)敏感信息進(jìn)行加密，但是現(xiàn)有的安全加密體系真的安全嗎？
傳統(tǒng)的加密方式一般劃分為對(duì)稱加密和非對(duì)稱加密兩類。對(duì)稱加密有較好的加密效率和安全性，但核心問(wèn)題是傳統(tǒng)對(duì)稱加密方法沒(méi)有安全的分發(fā)對(duì)稱密鑰的手段。
而非對(duì)稱加密的安全性則源于諸如“大數(shù)分解質(zhì)因數(shù)”等復(fù)雜數(shù)學(xué)問(wèn)題。一方面，數(shù)學(xué)問(wèn)題有可能被數(shù)學(xué)方法所破解，而且加密芯片中有可能被植入后門(mén)；另一方面，量子計(jì)算機(jī)的迅猛發(fā)展也會(huì)對(duì)傳統(tǒng)非對(duì)稱密碼體系造成強(qiáng)大沖擊。業(yè)界公認(rèn)，運(yùn)行Shor算法的量子計(jì)算機(jī)，能夠?qū)⑦^(guò)去經(jīng)典計(jì)算機(jī)需要上萬(wàn)年破解的非對(duì)稱密鑰在幾秒內(nèi)破解。
   量子計(jì)算機(jī)的研制近年取得了突破。2017年5月，科大潘建偉團(tuán)隊(duì)宣布世界上第一臺(tái)超越早期經(jīng)典計(jì)算機(jī)的光量子計(jì)算機(jī)誕生。同時(shí)，該團(tuán)隊(duì)還自主研發(fā)了10比特超導(dǎo)量子線路樣品，實(shí)現(xiàn)了目前世界上最大數(shù)目的超導(dǎo)量子比特的糾纏和完整的測(cè)量，打破了此前谷歌、美國(guó)航天航空局和加州大學(xué)9個(gè)超導(dǎo)量子比特的高精度操縱記錄。而谷歌更是宣稱計(jì)劃在2017年底實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的“量子霸權(quán)”，即實(shí)現(xiàn)49個(gè)量子比特的操控，使得量子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力超越經(jīng)典超級(jí)計(jì)算機(jī)。
面對(duì)量子計(jì)算機(jī)對(duì)信息安全的挑戰(zhàn)，許多科學(xué)家開(kāi)始研究后量子密碼學(xué)（PQC: Post Quantum Cryptography），然而新的密碼體系的構(gòu)建需要漫長(zhǎng)的過(guò)程，PQC的研究和應(yīng)用還不具備產(chǎn)業(yè)化水平。人們目光集中于量子通信技術(shù)的一項(xiàng)應(yīng)用——量子保密通信，量子保密通信能夠抵御量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)的威脅，將成為下一代信息系統(tǒng)必須滿足的安全要求�？芍^是量子技術(shù)為安全通信關(guān)上了一道門(mén)的同時(shí)，也打開(kāi)了一扇窗。

廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)
   基于量子密鑰分發(fā)的量子通信，一般以光的最小能量單元單光子作為信息傳輸介質(zhì)。量子不可分割、未知量子態(tài)不可精確復(fù)制、海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理等量子力學(xué)基本原理，保證了量子密鑰分發(fā)過(guò)程的理論安全；同時(shí)，量子密鑰在網(wǎng)絡(luò)中實(shí)時(shí)分發(fā)，可以根據(jù)用戶需要隨時(shí)更新密鑰，甚至達(dá)到一次一密的無(wú)條件安全加密等級(jí)，大大提高通信的安全等級(jí)。
世界各國(guó)對(duì)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)非常重視：2003年美國(guó)DARPA主導(dǎo)建立了世界首個(gè)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)。此后，國(guó)際上相繼建成了瑞士量子、東京QKD和維也納SECOQC等多個(gè)量子通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)絡(luò)。2013年，美國(guó)Battelle機(jī)構(gòu)公布了環(huán)美量子通信骨干網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目，為谷歌、微軟、亞馬遜等企業(yè)的數(shù)據(jù)中心提供量子保密通信服務(wù)。
   我國(guó)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和試點(diǎn)應(yīng)用起步稍晚但發(fā)展迅速。2017年8月30日，國(guó)家量子保密通信“京滬干線”項(xiàng)目通過(guò)總技術(shù)驗(yàn)收，干線全長(zhǎng)2000余公里，連接北京、濟(jì)南、合肥、上海等城市的量子城域網(wǎng)，完成了金融、政務(wù)領(lǐng)域的遠(yuǎn)程或同城數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)、金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)等應(yīng)用示范。
2016年8月16日，國(guó)際上首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”發(fā)射升空，2017年8月初，“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星提前并圓滿實(shí)現(xiàn)全部三大既定科學(xué)目標(biāo)，標(biāo)志著我國(guó)率先掌握星地一體廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。
京滬干線北京接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)與“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星興隆地面站的連接，形成星地一體的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形。
量子衛(wèi)星、量子骨干網(wǎng)絡(luò)、量子城域網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)已經(jīng)初具規(guī)模，金融、電力、政務(wù)、國(guó)防等行業(yè)用戶，將量子保密通信應(yīng)用到相關(guān)業(yè)務(wù)中，實(shí)現(xiàn)高等級(jí)的量子安全。

QSS-ME帶來(lái)移動(dòng)化量子安全
   為了更大規(guī)模的拓展量子安全用戶，如何使千家萬(wàn)戶，特別是移動(dòng)終端獲取量子密鑰，是量子通信產(chǎn)業(yè)亟待解決的問(wèn)題和痛點(diǎn)。然而在移動(dòng)終端實(shí)現(xiàn)量子密鑰的分發(fā)極為困難，其技術(shù)瓶頸在于高精度的跟蹤瞄準(zhǔn)技術(shù)和高效率的信號(hào)收集系統(tǒng)。雖然“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功實(shí)現(xiàn)通過(guò)自由空間進(jìn)行量子密鑰分發(fā)，但量子自由空間發(fā)射和接收系統(tǒng)的便捷性、小型化水平遠(yuǎn)遠(yuǎn)無(wú)法達(dá)到個(gè)體使用移動(dòng)終端的要求。
   科大國(guó)盾、國(guó)科量子汲取多年探索的經(jīng)驗(yàn)，以量子密鑰資源移動(dòng)化使用的思路，開(kāi)發(fā)了QSS-ME量子安全服務(wù)移動(dòng)引擎，將量子密鑰的移動(dòng)分發(fā)轉(zhuǎn)化為更加實(shí)際的密鑰資源的移動(dòng)使用，從而將量子密鑰資源的應(yīng)用方式實(shí)現(xiàn)了大跨度的轉(zhuǎn)變，解決了從量子密鑰分發(fā)固定網(wǎng)絡(luò)到移動(dòng)終端的“最后一公里”問(wèn)題，激活了量子通信產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用前景，是從“有線”邁向“無(wú)線”和“無(wú)限”的重要一步。
   量子通信產(chǎn)品開(kāi)發(fā)，門(mén)檻比較高，這也是行業(yè)發(fā)展初期，少數(shù)具備量子信息技術(shù)研發(fā)背景的企業(yè)才敢于嘗試的原因。然而QSS-ME的建設(shè)與推廣，將有望降低量子通信的行業(yè)門(mén)檻，形成一個(gè)面向量子密鑰應(yīng)用的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)企業(yè)，包括移動(dòng)通信設(shè)備制造商、網(wǎng)絡(luò)安全商、ICT集成商等等，都可以基于這個(gè)開(kāi)發(fā)平臺(tái)，發(fā)揮各自的專業(yè)和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，形成新的量子密鑰應(yīng)用產(chǎn)品。
   此次QSS-ME的發(fā)布，還公布了兩款示范性的量子安全介質(zhì)產(chǎn)品，即“量子安全U盾”和“量子安全TF卡”，應(yīng)用于移動(dòng)終端，可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)終端用戶與應(yīng)用系統(tǒng)之間的身份認(rèn)證以及保密傳輸，為VoIP、移動(dòng)支付、移動(dòng)辦公、工業(yè)物聯(lián)等應(yīng)用領(lǐng)域提供身份認(rèn)證與安全通信保障。
   QSS-ME將量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)形成的量子密鑰資源，通過(guò)量子安全介質(zhì)產(chǎn)品應(yīng)用于移動(dòng)終端，結(jié)合現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)，如無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，為信息安全業(yè)務(wù)加載量子密鑰，從而使得更多的用戶享有高安全等級(jí)的服務(wù)。
從根本上說(shuō)，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)是在用戶之間秘密的共享一串獨(dú)一無(wú)二的量子隨機(jī)數(shù)，加密通信、身份認(rèn)證等只是該隨機(jī)數(shù)的一種應(yīng)用。開(kāi)放這個(gè)平臺(tái)，能夠引入更多智慧和思路，將這種秘密共享的隨機(jī)數(shù)資源應(yīng)用于更廣闊的領(lǐng)域，蘊(yùn)含了“無(wú)限”的可能。
 

                          QSS-ME的應(yīng)用領(lǐng)域

平臺(tái)化產(chǎn)品激活量子通信產(chǎn)業(yè)圈
   隨著量子通信產(chǎn)業(yè)的規(guī)模不斷壯大，吸引了越來(lái)越多的有識(shí)之士和企業(yè)涉足產(chǎn)業(yè)當(dāng)中，產(chǎn)業(yè)即將進(jìn)入到迅猛發(fā)展期。為了量子通信產(chǎn)業(yè)的良性健康持續(xù)發(fā)展，有必要在新興企業(yè)、網(wǎng)絡(luò)安全企業(yè)、ICT集成企業(yè)等等之間形成有效的產(chǎn)業(yè)互動(dòng)和有活力的合作模式。
   我們欣喜的看到，從2015年開(kāi)始，中科院、中科大、科大國(guó)盾量子等已經(jīng)開(kāi)始積極構(gòu)建量子通信產(chǎn)業(yè)圈，集聚和團(tuán)結(jié)相關(guān)企業(yè)，形成合力。2015年底，國(guó)科控股牽頭科大國(guó)盾、阿里巴巴、中興通訊、神州信息等11家單位組建了“中國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟”；2016年10月，科大國(guó)盾聯(lián)合多家企業(yè)成立了“中國(guó)信息協(xié)會(huì)量子信息分會(huì)”，目前量子信息分會(huì)的成員數(shù)目已達(dá)到33家，努力組織起量子通信產(chǎn)業(yè)上下游企業(yè)之間的廣泛合作。
   2017年6月，中國(guó)通信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（CCSA）成立了量子通信與信息技術(shù)特設(shè)任務(wù)組（ST7），標(biāo)志著我國(guó)量子信息技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化工作的啟動(dòng)。ST7的成員，除了國(guó)科量子、科大國(guó)盾、問(wèn)天量子等專注于量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的公司，還包括中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)、中國(guó)聯(lián)通等電信運(yùn)營(yíng)商，以及中興、烽火、神州信息等關(guān)注量子信息技術(shù)發(fā)展的傳統(tǒng)設(shè)備制造商與網(wǎng)絡(luò)安全商。多領(lǐng)域企業(yè)的加入，充分發(fā)揮其行業(yè)優(yōu)勢(shì)，有助于推動(dòng)量子通信產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化的建設(shè)。
   中國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)圈已經(jīng)初具規(guī)模，要進(jìn)一步凝聚各企業(yè)的力量，將量子通信產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)到一個(gè)新高度，需要有一個(gè)能夠激發(fā)各家企業(yè)產(chǎn)業(yè)能力的舉措和平臺(tái)。國(guó)科量子、科大國(guó)盾攜手推出的QSS-ME平臺(tái)產(chǎn)品，在技術(shù)上為量子通信產(chǎn)業(yè)圈各個(gè)企業(yè)能力的相互結(jié)合和充分發(fā)揮搭建了舞臺(tái)，有望激發(fā)產(chǎn)業(yè)圈的活力，繁榮整個(gè)產(chǎn)業(yè)。我們將拭目以待量子通信產(chǎn)業(yè)圈的蓬勃發(fā)展。