全方位解析：中国量子通信产业缘何领先世界？
光子盒研究院出品
今年4月下旬，上海疫情爆发时，却是上海循态量子科技有限公司（XT Quantech）总经理汪超博士最忙的时候。
汪超，循态量子联合创始人
为铁路行业制定国家标准的中国铁道科学研究院已经与汪超接洽，计划将量子通信引入高铁。几天前，两家中国信息技术公司被曝光向境外出售高铁数据，这将可能导致中国铁路通信泄露，并威胁到数百万乘客的安全。这是世界上最大的高铁网络。
汪超表示，铁道科学研究院想知道基于量子的密码学（使用物理定律防止窃听的技术）是否可以为上述涉及的大量基础设施提供得以负担的信息保护。“传统的铁路通信系统存在安全漏洞。理论上，量子安全解决方案通过牢不可破的设备和受信任的中继器提供改进的保护，随着该领域的私营公司致力于提供更便宜、更小的设备，行业客户已经能够负担得起这项技术。”
量子通信通常被认为是未来的技术，也是一个依赖政府补贴的行业。但由于技术突破、成本降低和需求增加，它最近在中国成为一项蓬勃发展、有利可图的业务，正在将更多的物理学家转变为企业家。
循态量子于2017年由汪超的导师曾贵华教授创立，汪超当时在上海交通大学攻读物理学博士学位，随后加入了这家初创公司。因为他相信量子加密是一种经过验证的技术，“正准备走出实验室”；量子设备不再笨重且能够稳定性能、能够集成到传统的通信基础设施中。汪超表示，包括中国最大的电信服务提供商、电网公司和地铁运营商在内的主要工业用户去年都开始对循态量子产品表示兴趣。这是一个重大变化：因为多年来，像循态量子这样的公司主要为政府提供服务。
中国量子企业：得益于政策支持
量子通信技术商业化的最早尝试是在2009年5月，当时中国最著名的量子科学家潘建伟教授和中国科学技术大学的几位同事成立了一家公司——科大国盾量子技术股份有限公司（国盾量子），现在已经是一家上市公司，市值超过80亿元人民币。
国盾量子诞生仅两个月后，中国科学院量子信息重点实验室的郭光灿教授就在安徽省芜湖市创办了另一家公司——安徽问天量子科技股份有限公司（问天量子）。
当时很少有人听说过量子通信技术。这些设备大多是为实验室实验而制造的小工具，几乎没有人预料到这些合资企业会盈利：由于中国政府发起的一些大型项目，初创企业得以幸免于难。
其中包括一个耗资5.6亿元人民币的项目，用于在北京和上海之间建设一条量子通信线路——“京沪干线”，该项目于2013年得到了中央政府的支持。它为国盾量子和其他初创企业开发的许多量子器件的应用提供了试验场，这些公司用它来微调旗下产品并培养人才。
2017年9月，在安徽省合肥市中国科学技术大学从事2000公里“京沪干线”量子通信线路监控操作的员工。
问天量子的成立时间晚于国盾量子，它没有得到早期参与者那么多的资金支持，但也参与了上海和广东省的政府项目，资金从数十万到数千万元不等。
“我认为中国政府正在这一领域发挥重要作用，”一位匿名的新加坡量子科学家说，“国家正在为初创企业提供项目，量子技术的战略发展已经写在很多省份的规划中。”
一位广东的量子物理学家也不愿透露姓名，他说：“也许没有其他国家能够像中国一样花这么多钱建造‘墨子号’（世界上第一颗量子卫星），或者建造连接遥远城市的量子网络，如‘京沪干线’。”
“中国在量子通信方面的成就是由于它经济的快速发展。”他补充说，“在2018年之前，省政府对一个项目的资助很少超过800万元，但此后许多项目已经获得了高达6500万元的资金。”
中国地方政府也建立了孵化器，以吸引提供免费租金和设施的初创企业，有时还提供资金。例如，广东已经建立了产业园区，在珠海、深圳和肇庆等城市也欢迎具有创新理念的科学家。
自1999年以来，上海交通大学的实验室已经对量子通信进行了全方位的研究：从底层光学部件到其他硬件、软件和算法。循态量子的汪超说，他们每年可以向政府申请价值数千万元的资金，如此规模的资金支持在海外是罕见的。他工作的实验室曾有一名优秀学生去了澳大利亚墨尔本大学攻读博士学位。“但后来这位同学告诉我，墨尔本实验室的资金远远低于中国，至少低于上海交通大学。”汪博士表示，“没有足够的资金，一些实验研究项目很难进行。”
中国速度：将理论应用于实践
得益于资金、人才和基础设施，中国为量子通信的工程应用奠定了坚实的基础。汪超说：“中国学者并不经常提出革命性理论，但他们实施这些理论的速度给海外同行留下了深刻的印象。”
为了克服量子通信效率低下等一些基本问题，一群英国学者在2018年提出了一种新的协议——双场量子密钥分发（TF-QKD）。但是，将这个想法变为现实是非常具有挑战性的。在英国团队发布其工作成果仅一年后，中国科学技术大学的潘建伟团队便首次通过300公里的光纤电缆展示了该协议的可行性。
2022年早些时候，中国科学技术大学的郭光灿团队将该协议的传输距离扩展到830公里以上，创下了另一项纪录。
2022年1月，中国创建了世界上第一个集成的光纤和卫星量子通信网络：它跨越4600多公里，并集成了地面光纤网络和“墨子号”卫星，能够为全国150多个行业用户提供服务，包括州和地方银行、市政电网和政府网站。
网络安全专家生活在对“Q-Day”（量子计算机将能够破解大多数现代加密密码的时代）的恐惧中：最早的商业量子通信系统早在2000年代就出现在西方，但现在正在起草该行业标准的中国公司已经将西方竞争对手挤到了一边。
2016年，在“墨子号”发射后不久，潘建伟院士曾表示，这标志着“全球量子太空竞赛”的开始，这也是一场中国迫切希望赢得的竞赛。
在河北省兴隆县的“墨子号”量子卫星和量子通信地面站之间建立了卫星对地链路。
中国量子行业：已吸引大量人才
据一些行业专家称，中国量子通信公司的员工通常比海外同行多。
据循态量子的一位经理称，循态量子现在拥有50多名员工。但到2022年年底，团队的规模将扩大一倍。
去年12月，哈佛大学公共政策学院、哈佛大学肯尼迪学院的四位顶尖学者在一份报告中表示，在量子计算、量子通信和量子传感领域（传统上由美国研究人员领导的三个领域），“中国正在迎头赶上，在某些情况下，甚至已经超过了美国。”
报告称，与其他技术不同，中国量子通信一开始就处于不落后的位置。
在中国“十四五”规划（2021-25年）中列出的优先技术中，量子信息排名第二，仅次于人工智能。深圳6月发布了一项技术政策，称量子技术是四个“未来产业”之一，这些产业将在10到15年内成为该市的商业支柱。
然而，目前量子通信仍在大多数国家努力站稳脚跟。2020年，美国国家安全局曾表示，不会支持使用量子密钥分发的技术来保护其通信，也不会参与认证或批准任何基于量子技术的安全产品，因为这会增加硬件成本、引入新的漏洞。
来自广东这位匿名量子科学家说，在过去两年里，越来越多的地方政府官员试图鼓励他创办一家公司，并将他的研究成果转化为产品。但他仍然选择留在实验室，尽管有很多支持政策和风险投资。
参考链接：
https://www.scmp.com/news/china/science/article/3186402/chinese-companies-begin-embrace-quantum-technology