量子技术:让数据更安全,让计算更高效
通信产业网|2021-07-07 16:41:00
作者:胡媛来源:通信产业网

【通信产业网讯】(记者 胡媛)从近10年前的美国斯诺登事件,到近期揭露的美国通过丹麦的海底光缆对其“盟国”高级官员进行监听,以及滴滴出行被下架整改等事件都在证实数据安全、数据的拥有权已经是重中之重。这种情况下如果有量子通信就可以保密。

量子通信技术主要解决什么痛点?在用户数据传输的过程中可能会产生泄密或者是产生被别人窃听,所以要采用量子通信技术的方式来保护数据传输的安全,这就是它主要解决的痛点。

启科量子首席执行官陈柳平在接受《通信产业报》全媒体记者采访时表示,量子通信即不管是采用光纤通信,还是自由空间,都可以保护数据传输中的安全。所谓的自由空间就是没有光纤没有电缆,也没有网线,而是在大气中或者太空中,这叫自由空间。通俗来说就是保护用户的数据传输安全,不管是采用什么介质。

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全球量子信息技术的发展趋势是什么?当前我国量子信息技术处于什么发展阶段?量子通信和量子计算研发力和产品力到底可以多硬核?

左轮量子通信,右轮量子计算

量子计算是利用诸如叠加和纠缠等量子现象进行计算的一种革命性计算技术。这些量子现象遵循量子力学规律通过调控量子信息单元实现。量子计算具有经典计算无法比拟的信息携带和并行处理能力,能够在某些计算问题上提供指数级加速,受到世界主要国家和科技企业广泛的关注。

据赛迪预判,若实现量子纠错机制的应用,量子计算有望在10~15年内实现商用,市场规模将实现爆发性增长,预计量子计算的商用元年在2030年左右,量子计算商用元年的市场规模将达到140.1亿美元。

目前,全球主要科技巨头已布局量子计算领域,例如IBM、谷歌、微软、英特尔、亚马逊和霍尼韦尔。此外,创业公司例如IonQ和Rigetti,也积极在量子计算的各个方面崭露头角。同时,量子通信已进入产业化探索阶段,量子通信网络的建设进程将进一步加快。

“现阶段世界上量子计算主要有两个技术路线,一个是离子阱,一个是超导。”陈柳平表示,经过近20年的发展,我国在量子通信领域跻身全球领先地位,进入协同推进的新发展阶段,形成了自主可控的产业链,培育和集聚了一批覆盖核心器件研发、产品设备制造、业务应用开发等各环节的企业。

“中国量子计算的产业化方面,相对来说已经比国外落后一段时间,但是并不是说我们就不做,我们要做,而且我们希望追赶上去。”陈柳平强调,我们认为自己的量子计算机硬件的发展,在接下来3~5年的时间,可以追赶到美国或者是国际的一线水平。

为什么要用量子计算呢?

启科量子量子计算执行总监韩琢解释到,任何需要加密通信,如支付宝、网上银行、税款、电网与电网之间传输信息、国家军队与军队之间传输命令,全部所有的信息在现有的信息世界里全部是被加密的。但是现有的加密协议在量子计算真正意义到来之前是会崩解的,我们不可能等到那一天到来之后再想解决办法。

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“量子计算是加解密。量子计算是矛,量子通信是盾,因为矛可以攻破现有的加密体系,那我们需要更强烈的盾去防护它。量子通信就是对这些保护信息的盾进行加厚,加大和加强。它对于速度无关,它对于传输信息的保护的强度有关。”韩琢表示。

量子科技如何更“硬核”

当前,以量子信息技术为代表的量子科技蓬勃发展,成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域,也成为全球技术创新的竞争高地。

目前,国内量子通信产业发展有四大趋势,即芯片化、小型化、国产化及标准化。量子通信产业需在增加传输距离、实现大规模组网、解决安全漏洞、结合后量子算法、提高密钥成码率五方面加大关注。

量子通信典型应用形式是量子密钥分发和量子隐形传态,量子隐形传态目前没能实现商业化,它仅仅是一种技术,就是在实验室里面。

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陈柳平表示,现阶段的QKD产品,普遍存在着光学模组体积大、稳定性差、成本高且生产周期长的问题,针对这些问题,启科量子研发出QKD专用光芯片QOIC-280。该芯片实现量产后,不仅能满足启科设备的需求,还可同时满足相关公司、研究所或高校等单位开发QKD设备的需求,最终推动QKD行业标准化发展。

启科量子最新推出的QKD设备QCS-288,可兼容光芯片QOIC-280,通过升级内嵌光芯片的系统,实现降低使用成本、设备小型化等目标。

应用领域是量子通信产业化的关键。启科量子通信产品已经布局了政务网、智慧城市、大数据中心、智能汽车、轨道交通等多个领域,产品化能力已经在用户群体中得到充分锤炼和验证,现在正通过融合创新实现应用场景拓展。

此外,离子阱和超导是目前相对领先的两种量子计算实现体系,启科量子是现在国内唯一一家基于离子阱技术开发工程化量子计算机的公司。

离子阱技术利用射频电磁场来囚禁离子,并利用囚禁离子的两个原子能级作为量子比特。量子比特具有完全等同、相干时间长的优势,可实现任意配对的高保真度量子逻辑门。 并且囚禁离子可以发射出与原子能级纠缠的光子,具有天然的量子互连优势,是实现分布式量子计算的最佳物理体系。

启科AbaQ系列工程化离子阱量子计算机,其总体设计突出体现了分布式离子阱量子计算的特点。离子阱节点以中国鼓的形式进行模块化设计,提高了系统的扩展性,为以后节点扩容提供便利。工业设计上融合了人体工程学原理,提高了系统的使用舒适性和维护便利性,各种细节设计兼顾科技感和便利性。

打造新一代量子网络

陈柳平坦言,量子信息领域是一个方兴未艾的领域,大家都对它期望非常高,也希望能够对我们的生活进行改变。量子通信不是完全取代传统的通信方式,它其实是在传统的通信方式基础上进行补充,不是说有了量子通信就可以完全取代传统通信。

韩琢指出,现在我们对量子有两个态度需要修正,一个是有点魔幻化或者玄幻化。另一个是对量子有一种不切实际的期待,不是只要有量子啥都能做,它一定是处于一个现有的知识边界和知识框架里面的。

值得关注的是,启科量子是世界上第一家能够融合量子通信和量子计算的公司,下一步的技术目标是要实现量子网络(量子互联网),也是启科量子的规划目标。

量子网络是独立于现有的网络的新一代量子网络,它是对现有网络的一个补充,但是它上面传输的不是经典的数据,它传输的是量子数据和量子信息。

陈柳平指出,当前还存在资金、人才、技术、资源等行业壁垒,希望能得到国家、各地方政府,以及业界更多的支持和关注。

勇立潮头,奋楫争先。启科量子双轮驱动,左轮量子通信,右轮量子计算,对于设计并构建新一代量子互联网具有扎实的技术基础。在积极拓展国内合作领域的同时,启科量子也高度重视国际交流合作,MagiQ(全球首家量子信息商业公司)首席执行官Dr. Berzanskis表示,今后将与启科量子开展更多的沟通交流。未来,启科量子将坚持不懈推进“让数据更安全,让计算更高效”的愿景,开启量子科技非凡征途,推动我国量子技术及产业的持续创新和高速发展。

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责任编辑:胡媛

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