量子通信技术是利用量子力学原理进行信息传输和加密的一种新型通信技术,具有绝对安全、高效率、低延迟等优势,被认为是未来信息社会的重要基础设施。近年来,全球各国都在加速发展量子通信技术,以提升国家安全和产业竞争力。那么,量子通信技术的发展现状如何?中国在这一领域有哪些突出的成就和优势?本文将从以下几个方面进行介绍。
一、全球量子通信技术发展概况
据统计,从2000年到2019年,全球量子信息三大领域(量子计算、量子通信、量子测量)科研论文发文量持续上升,美国科研机构和企业的论文数量超过12000篇,位列各国第一,中国紧随其后超过9000篇,德国、日本、英国分列第三到第五位。从论文质量来看,中国的论文被引用次数也位居前列,显示出中国在量子信息领域的高水平研究能力。
除了学术研究外,各国也在积极推进量子通信技术的应用和产业化。美国是最早将量子通信试验研究和应用列入国家战略、国防和安全研发计划的国家。2018年12月,美国通过《国家量子计划法案》,计划未来十年内向量子研究注入12亿美元资金。欧盟2018年初启动总额超过30亿英镑的“量子技术旗舰项目”,计划2035年左右形成泛欧量子安全互联网。日本、韩国、俄罗斯等国也在建设或试验自己的量子通信网络。
二、中国量子通信技术发展历程与成果
中国是世界上最早实现光纤和自由空间两种方式的量子密钥分发实验的国家之一。自1995年起步以来,中国在量子通信领域经历了学习研究、初步发展、领域尝试和应用推广四个阶段。其中,有几个里程碑式的事件值得特别关注:
1.2009年,在世界上首次利用诱骗态方案实现了安全距离超100km 的光纤量 子密钥分发实验。
2.2012年,建成了世界上首个全通型量子通信网络。
3.2016年,成功发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”,并获得了千公里级星地量子密钥分发、量子隐形传态以及纠缠分发等多项具有国际领先水平的科学成果。
4.2017年,建成了全球首条量子保密通信干线-“京沪干线”,实现了北京和上海之间的量子保密通信。
5.2019年,发布了第一台量 子直接通信技术样机,实现了无需中继的点对点量子通信。
三、中国量子通信技术的优势与挑战
中国在量子通信技术的发展上具有以下几方面的优势:
1.政策支持:中国政府高度重视量子信息技术的发展,将其纳入国家重大基础设施建设、国家安全战略、国家创新驱动发展战略等多个规划和计划中,为量子通信技术的研究和应用提供了强有力的政策保障和资金支持。
2.技术创新:中国在量子通信技术的核心原理、关键器件、系统集成等方面都取得了一系列原创性和突破性的成果,如诱骗态方案、单光子探测器、星地量子密钥分发、量子直接通信等,显示出中国在量子通信技术的领先优势和创新能力。
3.应用推广:中国在量子通信技术的应用和产业化方面也走在世界前列,已经建成了覆盖全国多个城市和地区的量子保密通信网络,为政府、金融、电力等重要领域提供了安全可靠的信息传输服务。同时,也有一批具有自主知识产权和核心竞争力的企业在量子通信领域崛起,如中科院量子信息技术有限公司、中兴通讯股份有限公司等。
当然,中国在量子通信技术的发展上也面临着一些挑战和问题,如: