筑牢“数字长城” 国盾量子扛起量子安全通信大旗｜“沪市新质生产力巡礼”系列报道
在合肥量子城域网总控中心的大屏上，记者看到，密钥持有量、密钥消耗量等数据实时刷新，全长1147公里的光纤量子密钥分发网络如同隐形的“数字长城”，正拱卫着约500家机关单位的信息安全……这个全国规模最大、覆盖最广、应用最多的量子城域网，已开通运营两年有余。
量子城域网，即以量子密钥分发技术（QKD）和密码算法为基础，与传统城域光纤网相结合，提供基于量子加密技术的高等级安全通信服务。它的核心设备，包括量子密钥分发（QKD）产品等，已能实现100%国产化。在这其中，国盾量子扮演着举足轻重的角色。
从世界首条千公里级量子保密通信“京沪干线”，到合肥、上海、雄安新区等地的量子城域网，国盾量子自主研发的设备和产品被广泛应用其中。2020年，国盾量子登陆科创板，成为A股首家也是目前唯一的量子科技上市公司，并从量子通信逐步拓展到量子计算、量子精密测量领域。2024年，中国电信下属中电信量子集团宣布，拟通过认购增发股份成为国盾量子的第一大股东。同“国家队”联手，国盾量子将更快“织密”量子通信网络。
自主可控：从蓝图到现实
在国盾量子展厅中央，六代量子密钥分发设备井然有序地排列，体积从电冰箱迭代至充电宝……这些大小不一的“黑盒子”，是量子保密通信网络的核心设备，现已成功部署在“京沪干线”、“国家广域量子保密通信骨干网络”等重大项目，支撑建设的骨干网里程超过1.2万公里。
国盾量子，顾名思义，该公司从成立之初就立志成为“国之盾牌”，通过量子通信技术来保障信息安全。2009年，脱胎于中国科学技术大学的国盾量子，在国家鼓励成果转化的背景下成立，在国内率先开启了探索量子科技产业化的道路。
“公司成立之初，便致力于量子通信技术的研发。随着经济社会快速发展，国内迫切需要一种可靠的自主可控信息安全技术。尽管当时社会对量子科技的认知有限，但得益于合肥先行先试的创业氛围以及政府的大力支持，公司可以专注于核心技术的攻关，没有受到外界过多的干扰和质疑。”国盾量子副总裁唐世彪在接受证券时报记者采访时表示，“公司刚成立不久，我们承建了合肥城域量子通信试验示范网项目，这是全球首个规模化的量子通信网络，证明了量子技术产业化不是空想。”
量子通信采用具有量子特性的光子作为信息的载体，光子的制备、传输和探测环节则需要有更精密的技术来调控。早年间，这些技术涉及的设备、模块均依赖海外进口。
在唐世彪回忆里，公司研制第一代高速量子密钥分发（QKD）设备原型机时的情形历历在目。“我们几经周折才获得其中的重要元器件超导单光子探测器与液氦。一个液氦杜瓦瓶只能使用一周，我和团队吃住都在实验室，争分夺秒做技术攻关验证。另一核心元器件雪崩光电二极管，主要靠国外厂商供货，但国外厂商对中国企业的供货不稳定，良品率也不高。”他说，在受制于人的被动局面下，团队深刻认识到独立掌握核心技术的重要性，决心全力以赴打破“卡脖子”困境。
为了实现核心元器件的自主可控，国盾量子同上下游合作伙伴以及科研院所紧密合作，仅用了4年左右的时间就基本完成了国产化替代。彼时，“京沪干线”已立项，开启了远距离量子通信技术试验验证，公司自主研发的产品和技术恰好投入其中，进行应用验证。
在量子通信领域实现了初步突破后，唐世彪及其团队又致力于将制冷处理和核心器件集成到一个紧凑的模块中。“早期，仅单光子探测器模块就非常庞大，需要三四个模块堆叠在一起。如今，我们的探测模块已缩小到了大约只有一支小录音笔那么大。若最初没有选择在核心技术上自主可控，我们就无法实现如此高度的集成。”他表示。
2021年，国盾量子被美国列入实体清单。不过，受益于国盾量子坚持自主可控的前瞻布局，公司量子保密通信相关产品及量子计算的核心组件已实现全面自主可控，并批量供货给国内其他量子科技单位，少量通用进口元器件均有国产化替代方案。
“数字长城”：打造量子通信基础设施
记者了解到，国内量子通信产业发展已经历三大阶段，包括城域网、骨干网、星地网络，最终构成星地一体化广域量子保密通信网络，而国盾量子的产品和解决方案遍布其中。
“建设城域网不是量子保密通信网络的终点。未来，量子保密通信应当定位为服务于国家信息安全的关键基础设施。”唐世彪对记者表示，“基于量子网络，我们可以将量子密钥作为流动的资源，与物联网、大数据、云计算、智慧城市、人工智能等领域的安全需求结合，进而形成各类信息安全应用解决方案，向金融、电力、工业互联网等千行百业推进，最终形成‘网络建设-接入应用-网络扩容’的良性循环。”
唐世彪进一步表示，回想上世纪90年代，安装一部家庭电话需要支付高昂的费用，这是因为当时的通信网络规模有限，个人接入成本自然居高不下。后来，国家大力投资通信网络基础设施，个人通信成本得以下降，电话、网络走进了千家万户。未来，量子保密通信的应用也将实践这条道路，公司正探寻如何将其与现有的光纤网络和其他网络基础设施更好、更高效地融合。
“国家队”的入主，有望让“数字长城”的建设提速。此前，国资委已批复，原则同意中电信量子集团通过认购国盾量子定向发行股票等方式取得公司控制权的整体方案。发行完成后，中电信量子集团将成为国盾量子控股股东，进一步推动量子通信等战略新兴业务与中国电信基础业务全面深度融合。
中国电信董事长柯瑞文表示，中国电信正在深入推动“量子+”，打造运营商级的安全能力。在产品方面，公司以量子技术赋能新型安全能力，创新量子技术与通话、云网、平台等业务融合，构建“量子+”产品体系，塑造差异化的安全产品服务优势，系列量子安全产品实现规模发展。在能力方面，中国电信正在构建涵盖量子密钥分发（QKD）、量子密码资源池和量子密码管理平台的量子安全基础设施，建成合肥、雄安、上海等重点城市量子城域网，并形成“一网一池一平台”的量子安全基础设施建设方案。
“国盾量子将充分发挥技术优势，未来将进一步推进设备小型化和集成化研发，自主研发量子通信卫星组网技术，推动形成覆盖全球的基于自由空间的量子密钥服务能力，并与国家骨干网联合组建星地一体量子通信网络。”国盾量子董秘童璐对记者表示，公司将积极投身有关建设。
步步为营：为规模化应用打好基础
世界经济论坛与埃森哲在今年9月联合发布的报告提到，预计在未来25年内，全球量子信息网络将成为现实，实现这一目标的一个关键是使用卫星或地面量子中继器。目前，只有中国已经实现了长距离传输，建立了一个4600公里的星地一体化广域量子通信网络。
当前，第二次量子革命方兴未艾，中国稳居第一方阵。在量子通信潮流中，中国正着力成为产业引领者，国盾量子也站在了舞台中央。
国盾量子在量子通信领域的核心竞争力，也体现在独家专利和标准制定的参与上。截至2024年7月，国盾量子拥有国内外授权专利550项。据德温特国际权威专利数据库统计，公司在量子通信相关领域的同族专利数量位居全球第一。公司已主导、参与100余项国内外标准研制工作。
随之提升的还有中国在国际标准制定上的话语权。唐世彪说，“早年在量子通信相关国际标准的制定过程中，部分国家对中国的参与设置重重障碍，让我们面临巨大压力。然而，中国却拥有独一无二的一项优势：丰富的产业工程经验。特别是随着‘京沪干线’的开通，各国主动寻求中国参与相关标准的制定，并期盼中国能发挥牵头引领的作用。”
面向未来，唐世彪表示，公司仍将保持较大力度的研发投入，以巩固在量子通信领域的先发优势。一方面，持续提升量子通信组网产品性能，继续攻关量子密钥分发产品的集成化、小型化和关键器件的芯片化，发展更高速率和更远距离的量子密钥分发能力；另一方面，针对通信、能源等行业进行重点部署，为下一步的规模化应用打好基础。
与此同时，一些全行业面临的瓶颈和痛点也亟待攻克。例如，未来量子保密通信网络将扮演基础设施的角色，这对标准、体系的要求极高，目前尚未实现。
“这个建设过程涉及众多要素，其中之一便是，如何有效利用生成的密钥，并确保其使用方式符合标准、形成体系，以便不同厂商的设备能够实现互通。”唐世彪表示，这一领域尚未形成统一的国家标准，需要产业界和监管部门的共同努力来推动这一进程。
此外，从全产业链角度看，随着量子密钥分发产品朝着小型化演进、关键器件朝着芯片化发展，上游基础材料的稳定供应和自主可控问题也摆上了台面。相比西方发达国家，我国在部分基础材料上仍有明显差距。“这需要政策支持，也需要上下游一起通力合作来解决。”唐世彪说。
责编：叶舒筠
校对：赵燕
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