近日,中國科學院院士潘建偉獲得了感動中國2016年度人物,他所帶領的團隊讓中國在量子通信領域領跑世界。對于量子通信,濟南人并不陌生。2013年,全球規模最大的量子通信試驗網在濟南試運行,吸引著全世界的量子通信研究來到濟南做測試。有了這樣一個平臺,量子通信的標準有望在濟南誕生,各種量子通信產品、量子光電器件都將在濟南形成產業。

中國量子專家潘建偉與實驗設備。(資料片)

助推量子通信產業化

濟南起到關鍵作用

量子是能量最小、最不可分割的單元。單量子態無法精確克隆,只要有人試圖復制,就會產生誤碼,會被發現。這些特性使得量子態通信在傳輸過程中有了絕對安全性,也有著極大的應用前景。

山東和濟南在量子通信產業化過程中起到了關鍵作用。

潘建偉院士的學生、濟南量子技術研究院院長助理周飛博士說,2009年量子通信與山東和濟南搭上線,獲得1.2億元資金支持,建設濟南量子通信試驗網。“后來,山東和濟南總共投3個多億,用來進行量子通信網、關鍵器件的研究和關鍵技術突破。”

很快,在2010年初,山東省和中科大、中科院一起組建了山東量子科學技術研究院有限公司,這個公司引進的就是潘建偉院士帶領的團隊。在2011年,濟南也相應成立了濟南量子技術研究院,并建設濟南量子通信試驗網。

周飛打了個比方,“濟南量子技術研究院做的是從0到1的工作,山東量子科學技術研究院有限公司更多地是讓這個1變成100。首先要有量子通信的基礎研究,然后針對實際應用方面進行技術突破,成功之后再生產產品。”

5萬多次信息傳輸

成功率達99%以上

周飛說,傳統的通信方式,不論是電腦、電話、手機還是傳真,基本由應用層、邏輯層和物理層三層結構實現,量子保密通信是在這三層基礎上再加上兩層,量子邏輯層和量子密鑰層。這樣就能在充分利用已有的通信線路的基礎上,加入量子保密的硬件和軟件進行升級,讓這個通信系統更復雜、更安全。

這樣的量子通信試驗網絡已經在濟南建成,覆蓋了濟南市區70平方公里的范圍,是目前世界上已知的規模最大的試驗網。2013年11月,試驗網開始試運行,濟南已有28家單位的100多個用戶實現了數據安全傳輸。

目前,濟南量子通信試驗網內已經進行了51000多次信息傳輸,這里面包括保密電話、傳真和文件傳輸,業務成功率在99%以上,僅電話一項,就比目前的通信標準要求的成功率還高出了十多個百分點。

“數據傳輸的雙方都需要接入這個網,才能進行信息保密傳輸。”周飛說,接入試驗網之后,電腦、電話、傳真都和原來一樣使用,只不過增加了一個長得像臺式電腦主機一樣的量子通信終端設備,電腦、電話等通過接口接入這個終端設備,就能實現保密傳輸。

濟南量子通信試驗網為量子通信提供了完整的仿真環境,對大規模應用中可能遇到的關鍵問題進行科研攻關。未來,這樣的量子通信網的網絡結構、布局方式、軟件、硬件等可以被當作模板,復制到國內外的城市,實現產業化,有很大的商業運用前景。

為量子通信定標準

還將研發很多“神器”

濟南量子通信試驗網是世界上規模最大、功能最全的量子通信城域網,有了這個特性,不久的未來,有望成為國家級的量子通信網絡基礎設施共享服務平臺和科學研究平臺。周飛說,目前量子通信是新事物,還沒有國家標準、國際標準,未來濟南可為量子通信做國家標準、國際標準。

“將來,全世界的人做量子通信方面的研究都可以來濟南,他們的量子通信新協議、新技術、新器件可以在濟南網做測試,證明有效后再推廣應用。”周飛介紹,目前對量子通信的研究,緊追中國的有歐洲、美國和日本等,他們可能也開始搭建這樣的試驗網,但我國已經在濟南搭好這樣一個大的試驗網,并且成功發射了“墨子號”量子通信科學試驗衛星,還將有量子保密通信“京滬干線”。

據報道,量子保密通信“京滬干線”從北京出發,途經濟南、合肥,到達上海,全長2000多公里,是廣域光纖量子通信網絡,濟南量子通信試驗網將接入其中,并且基于這個最大的量子通信試驗網,濟南將能接入比沿線其他城市更多的用戶。未來,通過量子通信衛星,還將實現洲際量子密鑰分發,并成為全球化的廣域量子通信網絡。

濟南量子通信有了科研平臺,未來就能進行部分量子技術核心光電器件研發和產品生產。“量子是很微弱的最小的信號,這些關鍵技術能讓觀測信號的設備更靈敏,或者使成像更清晰,比如量子探測器、量子雷達等。”周飛說,量子技術能使精密儀器、顯像技術、芯片技術都得到新的發展。

記者還從高新區了解到,濟南爭取在今年6月底前建成黨政機關量子專網,建設單頻激光器研制平臺,力爭下半年定型量產,并且積極爭取量子技術創新轉移中心的落地。

（齊魯晚報·齊魯壹點 記者王皇 實習生劉晶榮）

[責任編輯：楊凡、李輝]

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