中创为量子——量子通信领域中的“独角兽”

如今，随着电子商务、电子政务、互联网金融、移动支付、光通信以致物联网等新兴技术的蓬勃发展。通信和网络的触角已经蔓延到人类生活中的各个角落，人们对其的依赖程度越来越高，已经成为许多人生活中必不可分的一部分。通信和网络带给人们便捷和享受的同时，通信安全和网络安全问题也日趋显现，诸如“棱镜门”事件等还将再次上演。那么，有没有一种原理上无条件安全的通信技术呢？

量子技术的出现，为通信和网络的原理上无条件安全，提供了一种可能。量子具有不可复制、不可分割、难测准等特点。量子保密通信利用目前不可破解的密钥分发技术，近年来被世界许多国家密切关注且进行了深入的研究。量子密钥分发技术（QKD）实现了安全的密钥分发，为实现安全的保密通信提供了方向。

2017年，我国的量子科学实验卫星“墨子号”实现了“千公里级”星地双向的量子纠缠分发和隐形传态，刷新了这一领域的世界纪录。在实际应用中，量子保密通信已经开始悄然进入到人们的生活。

北京中创为量子通信技术有限公司（以下简称“中创为量子”）是一家主要专注于量子技术产业化应用的高科技公司，作为量子技术产业化应用的推进者，公司重点面向专业行业市场提供可实用化的量子保密通信解决方案及产品服务。中创为的量子保密通信技术已经向国防、金融、政务、能源等领域提供各类量子保密通信解决方案。

“烽火”与“量子纠缠”

中创为量子总经理陈建在讲述量子通信之前，先讲述了古代“烽火台”的故事。他说，在古代，战争信息是十万火急的消息，关系着一城一国的兴亡。因此，人利用“烽火台”传递军情信息，五公里或十公里一座烽火台，“白天施烟，夜间点火”，仅用肉眼就可看到，其传递速度远胜于其他方式。将士们一见烽火四起，就会举兵杀敌。

如果说，人类在几千年的发展历史长河中，由于生产力的制约不得不依靠烽火、飞鸽传书、鸿雁传书、旗语、快马驿传等形式进行信息的传递与交换，那么结束这种效率低下又被动的传递方式的历史节点就是电报的诞生（1837年由美国 S.F.B.莫尔斯首先试验成功）。之后的近两百年间，又相继出现电信号传输、数字信号传输和光信号传输等，直到量子通信的出现则彻底颠覆了几千年来人类对信息传递的认知。

那么，究竟什么是量子通信？简言之，量子通信就是指利用量子特性进行信息传递的一种新型的通信方式。量子通信不仅属于新兴的交叉学科，还是量子理论和信息理论相结合的新的研究方向。完整的量子通信内容主要包括量子保密通信、量子纠缠和量子隐形传态等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化发展。“严格地讲，目前我们还做不到真正意义上可控的量子通信。只能做到‘量子保密通信’即‘量子密钥分发’。这只是量子通信的初级阶段，完整的量子通信还处在研究阶段。”陈建告诉本刊记者。

陈建介绍，与密钥方式相比，量子保密通信的安全性和高效性要远胜于前者。量子保密通信是目前不能通过计算机能力提升破译的通信方式。不能破解的原因有2点：第一，信息加密用的量子密钥的加密是随机的，即使信息被截获，也无法得到与之截获信息相匹配的密钥，自然就没有办法对信息进行破解。第二，产生量子密钥匙是通过单光子（目前产业化方案）或者一对处于纠缠态的光子，依据测不住原理等，第三方的观察会导致状态变化，从而被通信双方发现。

所谓的“量子”，是指一个物理量如果有最小的单元而不可连续的分割，就说这个物理量是量子化的，并把最小的单元称为量子。而光子（光量子）就是量子中的一种形态。中创为的核心技术和产品，正是基于单个光子光源和单光子探测技术为基础开发的“量子密钥分发”量子保密通信解决方案和产品服务。2018年，中创为签约订单超过30亿元，2019年预计合同额将超过50亿元。目前，中创为年产值居同行业之首。

行走在量子通信领域中的“独角兽”

中创为量子成立于2014年，得益于我国对军民融合、量子通信产业发展政策的支持，中创为量子积极贯彻国家军民融合战略，加快量子保密通信技术成果落地转化，成立了应用研发中心，推动量子保密通信产品与技术在民参军领域的应用普及，以雄厚的科研实力、丰富的技术储备、广泛的市场资源为基础，实现量子保密通信产业政策、人才、技术、资金等资源的集聚，以出色的技术和解决方案为军工信息安全保驾护航。2018年3月，中创为入选科技部火炬中心“2018新晉独角兽”榜首企业。

作为量子技术产业化应用的推进者，中创为量子已经把中科院及相关机构主导的“量子密钥分发”这一科研成果实现了在市场上的应用，并重点面向专业市场提供实用化的量子保密通信解决方案及产品服务，为最终用户实现各类数据通信业务与量子技术结合的应用。目前，中创为量子已经开始实施“一个中心+三个基地”的运作模式：即以北京为中心、在南京设立研发生产基地，在合肥设立服务及培训基地，在成都建立产业化应用基地。同时，在青岛、深圳布局量子产业链上游的芯片研发和量子区块链应用。“我们的量子保密通信方案在一开始就是锁定几个领域坚持自主设计、自主选择供应商，并不是蹭量子通信的热度。企业的战略正确、路线正确、市场选择也正确，公司自然就会按照既定方向发展。”陈建介绍。

然而，陈建在谈到中创为量子的量子保密通信解决方案的同时，也对其更上游的如半导体器件工艺、材料等的国产化表示了关注。他说：“我们的量子保密通信是建立在激光器和探测器等半导体器件优秀的性能之上。国外器件的成品率能达到70%以上，而某些核心器件国产成品率能达到20%就已经算是很好的，说到底是工艺问题。国产的器件虽然与国外的相比差距很大，但总是不用，国产的器件就永远也做不上去。我们现在所需的器件基本已经实现了国产替代。”而在半导体器件的前端，则是材料环节。“材料性能决定芯片性能，芯片直接影响器件。量子技术所需器件的芯片制造工艺都是纳米级别，材料生长的控制工艺是很难的技术，芯片需要生长几十层，每一层的厚度仅几纳米，而且对每一层材料的要求都不一样，材料要生长在哪里，要长成什么形状。”涉及到半导体材料、器件和工艺等技术，西方国家一直以来对我国采取的都是“禁运”政策，我们被这些障碍“卡”了几十年，而且“禁运”的范围越来越大。

针对上述问题，陈建提出了自己的看法：就北京市来说，在光电子方面更多的应该做产业的顶层布局，利用科研院所和众多高校的科研优势在材料设计、器件生产工艺难点突破方面加大投入，形成产业，既能体现出高精尖的特点，也不需要过多的空间资源。陈建说：“北京是国内对接国际高端商务和科研资源最多的地区，适合做总部基地，企业将总部保留在北京可以更多利用这些资源，至于生产环节可以分流外地，如珠三角或长三角地区。”

目前，包括欧洲、美国、日本、韩国等都分别制定了量子技术及产业化的规划。曾有专家表示，目前中国量子通信技术领先国际相关技术水平5年，并将在未来10～15年将继续保持领先地位。作为目前国际上顶尖的前沿科学领域之一，量子通信在我国已经实现了后发先至。“核心技术靠化缘是要不来的”。只有通过不断完善产业链不足、坚持中国创造道路，才能实现超越和突破。