7月6日，國(guó)開啟科量子技術(shù)（北京）有限公司（以下簡(jiǎn)稱“啟科量子”）發(fā)布其新一代商用QKD設(shè)備QCS-288。據(jù)創(chuàng)始人陳柳平在發(fā)布會(huì)上介紹，QCS-288較同類QKD（量子密匙分發(fā)）設(shè)備成碼率提高25%以上。
截止2021年7月，啟科量子已申請(qǐng)和授權(quán)核心專利近百項(xiàng)，承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制訂工作，包括《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)技術(shù)要求》、《量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)測(cè)試方法》等，本次發(fā)布會(huì)推出了啟科量子新一代量子通信系統(tǒng)QCS-288，該產(chǎn)品支持各類光纖通信應(yīng)用場(chǎng)景保密需求，可為骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和接入網(wǎng)提供有效的安全服務(wù)。
我們?yōu)槭裁葱枰孔油ㄐ偶夹g(shù)？它解決了那些實(shí)際問題？發(fā)布會(huì)后，啟科量子首席執(zhí)行官陳柳平和量子計(jì)算執(zhí)行總監(jiān)韓琢接受了TechWeb等媒體采訪，向我們介紹了量子通信的大致原理與應(yīng)用，并分享了公司未來(lái)逐步構(gòu)建「量子網(wǎng)絡(luò)」的想法思路。
一、我們?yōu)槭裁葱枰孔油ㄓ崳?/strong>
一天，地下工作者Alice向同伴Bob發(fā)送信息：“交易地點(diǎn)，世紀(jì)大道13號(hào)口”。
不巧的是，這條信息被反對(duì)派黑客Charlie截獲，原因是傻萌的Alice使用了「明文」發(fā)報(bào)，要知道，即便技術(shù)最爛的情報(bào)員，讀明文就像讀12345一樣簡(jiǎn)單。
交易失敗，Bob被抓。
第二次，Alice長(zhǎng)了記性采用了「橢圓算法」（ECC）——一種非對(duì)稱式加密算法，對(duì)相同的信息進(jìn)行加密。Bob2號(hào)收到Alice發(fā)過來(lái)的橢圓曲線、基點(diǎn)以及公開密鑰，解開了消息原文，順利完成交易。
ECC算法的數(shù)學(xué)理論非常深?yuàn)W和復(fù)雜，解算工作對(duì)算力需求呈指數(shù)增長(zhǎng)，按照當(dāng)時(shí)的芯片水準(zhǔn)，即便將全世界的計(jì)算機(jī)算力聯(lián)合起來(lái)都無(wú)能為力。
這回，苦苦鉆研10年密碼學(xué)的Charlie在ECC面前敗了北。Alice和Bob2號(hào)在反對(duì)派眼皮底進(jìn)行了十年交易，平安無(wú)事，并為組織做出了卓越貢獻(xiàn)。
十年間，Charlie沒有放棄，他另辟蹊徑地選擇攻克量子信息技術(shù)難關(guān)，通過不懈努力研制出了一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)。這臺(tái)計(jì)算機(jī)能夠大大提升破解ECC的速度，以前需要1萬(wàn)年的解算時(shí)間，在量子計(jì)算機(jī)面前只需“打個(gè)響指的時(shí)間”。
當(dāng)Alice仍然在使用ECC加密器電報(bào)機(jī)與同伴聯(lián)絡(luò)時(shí)，不料連續(xù)失敗，Bob2號(hào)、3號(hào)、4號(hào)…一個(gè)個(gè)撲街，事情變得奇怪…
沒錯(cuò)，在量子計(jì)算機(jī)面前，無(wú)論是ECC還是RSA加密過的信息都如同明文一樣不堪一擊。
如何對(duì)抗Charlie的破解能力？研究出一套新的加密算法？不。
正所謂：以其人之道還治其人之身。
Alice 和 Bob之間用量子通信保護(hù)數(shù)據(jù)的隱私和安全。
“根據(jù)量子力學(xué)，量子不可分割、不可復(fù)制。也就是說(shuō)，量子信息技術(shù)既可用來(lái)打造新型計(jì)算機(jī)，也利用其「不可竊聽性」為信息保密。量子計(jì)算是矛，量子通信是盾。”啟科量子量子計(jì)算執(zhí)行總監(jiān)韓琢比喻道，“支付寶、網(wǎng)上銀行、亦或是電網(wǎng)與電網(wǎng)之間傳輸信息，在今天全部是被加密的，但是很多加密協(xié)議都將在量子計(jì)算到來(lái)時(shí)瓦解，我們不可能等到那一天到來(lái)之后再想解決辦法。”
二、跨步邁入商用量子通信
啟科量子（QUDOOR）成立于2019年，僅用16個(gè)月就完成了城域網(wǎng)高速量子通信系統(tǒng)等系列第一代產(chǎn)品的研發(fā)，現(xiàn)已開始進(jìn)入市場(chǎng)化階段，通信產(chǎn)品及解決方案已經(jīng)布局了政務(wù)網(wǎng)、智慧城市、大數(shù)據(jù)、智能汽車、軌道交通等多個(gè)領(lǐng)域。
“無(wú)論采用哪種加密算法。用戶在數(shù)據(jù)傳輸過程中泄密或被竊聽的風(fēng)險(xiǎn)是普遍存在的，所以我們采用量子通信技術(shù)的方式來(lái)保護(hù)數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?rdquo;陳柳平介紹到，“我們的量子通信設(shè)備利用量子密鑰分發(fā)技術(shù)，給它提供密鑰，用戶就通過密鑰來(lái)加密他們自己的數(shù)據(jù)。”
作為國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的量子信息設(shè)備制造及服務(wù)提供商，啟科量子在本次發(fā)布會(huì)上，展示了公司在量子通信和量子計(jì)算領(lǐng)域的系列產(chǎn)品和階段性科技成果，包括新一代QKD設(shè)備、 QKD專用光芯片以及分布式離子阱量子計(jì)算機(jī)工程機(jī)。
正如2G、3G、4G網(wǎng)絡(luò)一樣，量子通信設(shè)備也在逐步迭代，速度與效率同步升級(jí)。
QCS-288設(shè)備及解決方案采用QKD和PQC融合設(shè)計(jì)思路，在解決QKD預(yù)置密鑰問題的同時(shí)，彌補(bǔ)PQC待驗(yàn)證的長(zhǎng)期性，以此提高網(wǎng)絡(luò)安全。據(jù)陳介紹，啟科量子的QKD設(shè)備已布局國(guó)內(nèi)智慧城市、軌道交通以及地區(qū)政務(wù)系統(tǒng)，并很快會(huì)宣布與更多行業(yè)的合作項(xiàng)目。新款QCS-288具備更長(zhǎng)傳輸距離，成碼率是同類產(chǎn)品的125%。
圖，啟科量子CEO陳柳平
在「盾」被市場(chǎng)逐步認(rèn)可的同時(shí)，啟科已經(jīng)走在了打造「矛」的路上。
發(fā)布會(huì)上，啟科公開了AbaQ 系列工程化離子阱量子計(jì)算機(jī)，其總體設(shè)計(jì)突出體現(xiàn)了分布式離子阱量子計(jì)算的特點(diǎn)。離子阱節(jié)點(diǎn)以中國(guó)鼓的形式進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，提高了系統(tǒng)的擴(kuò)展性，為以后節(jié)點(diǎn)擴(kuò)容提供便利。工業(yè)設(shè)計(jì)上融合了人體工程學(xué)原理，提高了系統(tǒng)的使用舒適性和維護(hù)便利性，各種細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)兼顧科技感和便利性。
圖，啟科量子量子計(jì)算執(zhí)行總監(jiān)韓琢
根據(jù)陳的設(shè)想，啟科的量子通信+量子計(jì)算技術(shù)方案，對(duì)于完整設(shè)計(jì)并構(gòu)建獨(dú)立于現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的新一代量子網(wǎng)絡(luò)，具有較為扎實(shí)的技術(shù)及產(chǎn)品基礎(chǔ)。
目前，量子網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建有兩種思路。
一是利用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)，通過光纖傳輸量子密鑰。“現(xiàn)有的量子加密網(wǎng)是把一個(gè)經(jīng)典計(jì)算機(jī)，蘋果的筆記本和華為筆記本，采用QKD設(shè)備在光纖里傳輸密鑰，我們?cè)龠M(jìn)行加密。那未來(lái)的量子網(wǎng)絡(luò)就是第二種思路：一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)和另一臺(tái)量子計(jì)算機(jī)直接相連。”也就是量子互聯(lián)網(wǎng)（Quantum Internet），這也是韓琢團(tuán)隊(duì)當(dāng)前的研發(fā)思路和理想目標(biāo)。
“有別于經(jīng)典態(tài)傳輸，量子互聯(lián)網(wǎng)是以量子計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，直接通過量子態(tài)在光纖中傳輸信息。”韓解釋道。
“可以說(shuō)，我們是在技術(shù)上，國(guó)內(nèi)少有能夠融合量子通信和量子計(jì)算的公司。”陳柳平補(bǔ)充道。
三、資本助推，啟科加速
根據(jù)波士頓咨詢(BCG)公司預(yù)測(cè)，到 2030 年量子計(jì)算應(yīng)用的市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到 500 億美元。國(guó)外科技巨頭 IBM、Google、微軟、Amazon等更是提前布局著量子云計(jì)算，搶占未來(lái)發(fā)展先機(jī)。
為加快量子信息技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用，2020年底，啟科量子完成了5000萬(wàn)元天使輪融資，陳表示該資金將用于公司新一代小型化的量子通信設(shè)備研發(fā)與量產(chǎn)，以及離子阱量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)，在公司長(zhǎng)期目標(biāo)與短期盈利之間尋找平衡點(diǎn)。
“目前公司融資計(jì)劃在穩(wěn)步進(jìn)行。每個(gè)階段，我們要推出新產(chǎn)品，滿足用戶與市場(chǎng)的需求，需要外部資金進(jìn)入。”在被媒體問及后續(xù)融資情況時(shí)，陳柳平表示相關(guān)溝通正在進(jìn)行，并對(duì)下一輪融資充滿希望，但具體細(xì)節(jié)不便透露。
TechWeb注意到，為獲得資本進(jìn)一步關(guān)注，啟科量子正在著手產(chǎn)品的檢測(cè)認(rèn)證。
陳柳平接受TechWeb提問時(shí)表示，啟科正在和檢測(cè)機(jī)構(gòu)積極溝通，計(jì)劃把設(shè)備和解決方案一同送過去，若有新進(jìn)展將第一時(shí)間和外界溝通。陳認(rèn)為，檢測(cè)認(rèn)證將幫助QCS-288系列設(shè)備進(jìn)一步獲得市場(chǎng)的認(rèn)可和關(guān)注。
從歷史角度來(lái)看，新技術(shù)的應(yīng)用普及離不開人才儲(chǔ)備和供應(yīng)鏈的完善。那么，國(guó)內(nèi)量子信息產(chǎn)業(yè)走到哪一步了呢？陳柳平認(rèn)為，中國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)鏈已實(shí)現(xiàn)全國(guó)產(chǎn)，不比國(guó)外差。“我們的（量子通信）其實(shí)在世界一流梯隊(duì)，現(xiàn)階段只是在少量核心器件如芯片性能與國(guó)外有差距。例如我們的FPGA芯片、高速射頻電路芯片，國(guó)外有幾十年時(shí)間積累，但我們也有10多年積累，正在奮起直追，性能參數(shù)上稍微有些差距，但已具備足夠可用性。”
“我們目前遇到的最大問題就是人才，國(guó)內(nèi)相關(guān)培養(yǎng)在過去十年里才剛剛起步。好消息是，隨著理論知識(shí)的普及，越來(lái)越多優(yōu)秀人才通過學(xué)習(xí)和實(shí)踐加入量子信息領(lǐng)域。我在微信上加了很多愛好者群，包括一些專業(yè)的量子技術(shù)從業(yè)者人員、學(xué)生，到了2020年，群里逐漸活躍，也組織了一些線下的活動(dòng)。這說(shuō)明人們?cè)陉P(guān)注量子技術(shù)，更多的人想通過學(xué)習(xí)，成為量子產(chǎn)業(yè)的一部分。發(fā)布會(huì)上，大家可以看到我們的產(chǎn)品設(shè)計(jì)蠻科技感，我們的辦公室更有未來(lái)感、科技感，希望以此吸引更多人關(guān)注。今天，看到越來(lái)越多人加入啟科或者其他量子信息技術(shù)公司，我更有信心中國(guó)量子產(chǎn)業(yè)是加速前進(jìn)和發(fā)展的。”
（文/胥崟濤）
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