教师节特辑：专访量子科学教育者韩正甫

光子盒研究院出品

首先祝大家中秋节快乐！恰巧今天也是教师节，对于科研工作者来说，很多人也有着教师的身份，光子盒在此祝所有老师节日快乐！借此机会，我们在教师节前夕采访了中国科学技术大学的韩正甫教授。

韩正甫教授是我国著名的量子密码专家，目前担任中国密码学会量子密码专委会主任。作为创业者，他在2009年创办了安徽问天量子科技股份有限公司，是我国最早成立的量子公司之一，为量子科技探索出了一条康庄大道，十多年来一直致力于量子通信市场的深耕；作为教育者，二十多年如一日在象牙塔里教书育人，当前在全球量子教育的起步阶段，他又带领问天量子率先迈出了第一步。

看似有着多重身份的韩正甫，实际上二十多年来只有一个目标——让更多人受益量子技术。

中国科学技术大学教授、博士生导师、中国密码学会量子密码专委会主任、安徽问天量子科技股份有限公司董事长

韩正甫

（图片来源：中国科学技术大学官网）

01

量子科技产业的探路者

光子盒：问天量子的成立是怎样的机缘巧合？

韩正甫：在我看来，问天量子的成立可以算作早产儿。当时量子信息行业技术远没有成熟，实际上全球范围内的量子公司都属于早产儿，没有到该出生的时候就落地了。问天量子诞生的背景是当时安徽省政府率先提出了将量子信息技术产业化的目标。经历了13年发展，我们终于在这条道上明白了一点事理了。

光子盒：有人把量子信息研究跟当年的两弹一星作比较，对此您怎么看？

韩正甫：量子信息行业前景向好，所以大家会把我们与其他新行业或者是新公司主力作比较，从我的观点看不具有可比性。当年原子弹至少有美国和苏联已经爆炸成功，说明事情本质是没有问题的，所以只要我们努力就一定会成功。

但是量子信息行业不具备大家认为的一样的特征，作为开拓者，我们要在还没有路的时候去趟一条路出来，艰难的地方在于前路不明，面对千千万万条路不清楚到底要走哪一条路，技术发展方向、客户群体认知也都要靠自己从头去摸索，这和跟随国外技术发展完全不是一个概念。所以量子产业的创新难度很大，问题也很棘手。无论从产业还是技术来看，过去我国的原始创新比例都很低，量子信息行业虽然好一些，但实际问题还存在，我们只能逐步摸索。

光子盒：在量子科技产业化过程中，您和问天量子扮演了什么角色？

韩正甫：我们的背景是在郭光灿院士领导下的中国科学院量子信息重点实验室。我现在主要职务还是实验室和中科大的老师。我们实验室实际上是国际上第一个量子信息的重点实验室，在成立之初，老师也就两三位，再加上五六个博士生，这就是2000年左右的状况。发展到今天，实验室正副教授60多人，博士后四五十人，教师总体超过100人，在读博士生规模应该已超过300人了。实验室的人才队伍充足，其中包括国家杰出青年、优秀青年、长江学者等人才近30人。

我认为问天量子最大的特点在于没有随大流走，或者说我们不是和别的公司在竞争某些成熟市场或者抢某些产品。我们按照自己的想法和调研结果一步一步地摸索和发展，并不断自我修正错误，确认如何继续下一步研究。对于量子信息产品，到底市场接受不接受，技术可行不可行，都需要我们一步步地摸索。因此，我们几乎所有的技术基本上都是自产的，我们已经埋头十几年，自己研究设备和器件。

早在2000年左右，我刚开始从事量子信息行业实验研究的时候，很多器件国内是没有的，国外也买不到，我们就只能从零开始摸索研究，这其中有些技术已经超出了我们当时的能力范围，但是没办法，只能硬着头皮摸索着上。这种风格现在已经成为整个量子信息行业的做事风格了，我相信量子信息行业通过这样一步一步地朝前走，最后总能走出来，相信量子信息行业总能给国家攒下一些东西的。

我们的核心目标就是帮助国家解决信息和网络安全的问题，在国家安全的关键点上起作用。问天量子2009年成立时，并不清楚我们的路该怎么走，只拥有从中国科学技术大学带来的量子密码技术。但是，做产业化就必须与商用密码之间有联系，必须朝着商用密码结合产品的方向发展。2010年，我们成为国家商用密码产品销售单位和生产定点单位。

早年主要项目来自于政府方面。2012年左右，我们首次把从合肥到芜湖跨城域量子通信网建通，这是国际上首个跨城域网络。当时我们也辅助国内某强势专业单位，建立了一个创新网络，让他们的队伍成长起来，发展至今已经有三四十人的队伍了。

光子盒：在行业标准制订方面，问天量子做了哪些努力？取得了哪些成果？

韩正甫：2012年，国家密码行业标准委员会就让我带领一批人制订中国量子密码技术的标准，目的在于保证量子密码技术的安全性，包括后来扩展到如何检出量子密码产品的不安全因素等等。当时认为这个任务不难，真正开始编制之后，才发现这事远不像想象的那么简单。对于我个人来说，初期不太把握“标准”的本质含义，想当然的认为只要设定某些具体指标和标准就够了，但事实不是那么回事。制订标准有一整套自己的规律和方式方法，执行起来压力非常大。

与其他行业一样，随着量子信息行业的发展，一哄而上和过度宣传的问题引来了一波又一波的反对意见，量子技术到底安全不安全？安全靠什么来保证？质疑量子密码技术安全性的声音此起彼伏。为此，我们不得不花费大量的时间和精力去宣传和普及量子知识，去说服领导和其他一些具有质疑精神的非量子专家。当然，这个过程也促使我们从反对者的立场和思路去重新思考量子密码的问题，尤其是从设备的安全检验角度，怎么来看量子设备的安全性问题，促使我们的安全观发生了质的飞跃，我们开始从更多专家都能懂的方式来描述量子的真实内涵。

总之，反反复复，经过接近8年的研究和逐字推敲，经过了大大小小20次会议讨论之后，国家密码管理局终于在2021年10月正式发布了量子密码的产品标准和量子密码的产品检测标准，2022年5月正式实施执行。自此，量子密码甚至是整个量子行业总算有了第一款可执行的行业标准有了。事实上，量子密码相关的配套标准还需要有很多，目前正在组织同行们在积极的编制中。总而言之，量子密码行业终于有合法的起点了。

光子盒：目前全国量子保密通信网络建设里程已有数千公里，问天量子在这一过程中做出了什么贡献？

韩正甫：2003年至2004年左右，我在中科大完成了两项专利。其中一项是第一次把QKD量子密码的稳定性问题完美地解决了，在问天量子成立的时候，这项专利作为核心专利转让给了问天量子。这项专利就是法拉第-迈克尔逊(F-M)方案，到今天为止，综合来看，这项技术应该还是行业里最具有应用价值的一个专利，因为它比较完美地把量子密钥分发技术的稳定性和安全性综合到一起了。其他方案多多少少都能发现一点安全上的隐患或者稳定性上的缺陷，后期需要做些修修补补的工作。就我个人观点而言，量子密码行业能够走到今天的发展阶段，跟当年的这项专利有很大关系，因为这项技术第一次告诉人们，量子密钥分发技术的稳定性是可以在不损害安全性的基础上得到有效解决的。自上世纪90年代以来，很长一段时间国际同行都在努力解决这个问题，最后是我们找到了这个问题的解决办法。F-M方案我们做了十几年，问天一直围绕着这项核心技术在努力，在此基础上开拓新产品，争取做成完美的产品。当然，这项技术也有它的缺点，例如制造难度会很大，尤其是保证成千上万个编码器都完美地保持一致，难度相当大。问天团队花了很大力气去研究，这类问题已经被完美地解决了。另外，我们对量子通信网络的另一个重要贡献是波分复用的量子路由方案，它解决了构成网络的寻址问题，这在当时看上去是个无解的问题，我们算是第一个捅破了这层窗户纸的团队。

几年前，量子行业有了一个普遍的观点，量子密码要全面应用，需要建立一个全国性的基础网络，在不考虑成本和用户对的情况下，仅从技术角度看，这是有道理的。江苏亨通集团是一家民营的大型集团，经费充足又愿意尝试量子网络这项新技术，于是我们在2017年就联合建立了宁苏量子网络干线。这条网络意在覆盖整个江苏省后，扩建成覆盖江苏、上海、浙江、安徽三省一市的整个华东圈，后续的工作目前还在规划之中。

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量子通信市场的深耕者

光子盒：深耕量子通信市场十余载，问天量子目前能够提供哪些产品和服务？

韩正甫：问天量子目前的产品包括：

首先，问天刚刚推出了国内首款量子安全视频加密系统，这款产品的相关技术分别得到国密局和公安部的检测认可。产品发布以后，得到大量用户关注，目前正在进行规模化的应用推广工作中。

其次是量子云控系统。将量子密钥的传输、存储、认证、应用整合成一个管控平台——支持通信网络应用、党政办公网络应用、数据库应用、车联网应用、各种物联网应用等各种场合。目前量子云控系统已在某些政企部门开始应用。

第三是政企私有化量子移动中台。目前移动办公几乎已经覆盖了所有政企单位，各种软件APP层出不穷，有些银行内部甚至多达20-30种这类APP，用起来很劳神，不胜其烦。所以，我们就和兄弟企业合作，制作了一个政企移动中台，为防范安全隐患，我们加入了量子技术以保障其信息安全。目前，已有部分企业正在使用。

第四是量子教学、科研服务，重点在教育、科研领域。教育和人才涉及到量子行业的一个长久未来，这也是问天正在面临的问题。在量子行业，领域外人才难以招募，行业内人才又很少交流，由于量子行业的迅速扩大，人才紧缺的问题越来越严重。大约七八年前，我们开始做量子信息行业教育工作，希望首先给自己培养点人才。为此，我们在合肥成立了一家全资子公司——合肥量芯科技有限公司，“量芯”的重要业务之一就是量子信息技术教育，这也是我们目前发展的比较好的一块业务，产业化还比较充分。我们重点在大学本科生、研究生初期的教学和训练上面，包括香港中文大学、中山大学、重庆邮电大学等建立了量子信息实验室。此外，考虑到国内很多大学、研究所都在积极发展量子科研工作，“量芯”还在从事量子通信行业的器件、设备的供应和委托研制工作，希望能为国内量子信息行业奠定一个好的基础。

量子纠缠教学机（上）和红外QKD原理教学机（下）

光子盒：从实验室技术到最终应用，问天量子是如何打通“最后一公里”的？

韩正甫：量子密钥分发技术不是一个有独立应用需求的技术，它是为通信、存储和数据处理应用安全保驾护航的，因此它需要与传统网络结合，必须得有一个专门应用的设备。

1）在与网络结合方面，问天量子独有的一种量子安全交换机，在产品性能、性价比、市场接受度来说，都是已知最好的。我们还开发了量子安全网关，在有些非用不可的地方，我们就可以直接把它应用进来。此外，问天的量子融合通信平台可以把各种各样的通信模式集合到一起，并与量子技术结合起来，可以实现安全的多通信平台的互传互通。

量子安全交换机（上）和量子安全网关（下）

2）C端产品：我们有量子安全U盘、量子SIM卡，可以以轻量级、更具成本效益的方式和已有设备（如物联网）相结合，从而使量子技术得到更有效的应用。例如，问天的子公司——江苏亨通问天量子信息研究院有限公司，目前就在这一领域发力，将量子技术用于智慧小区的安全建设，当然这些技术也可以用于车联网等。

光子盒：作为一家商业公司，盈利是问天量子追求的目标吗？

韩正甫：盈利是任何一家商业公司的目标，但我们还不至于把盈利当成唯一的目标。当前，我们重点是从事量子密码、量子随机数研究、生产和销售，希望能够将量子技术应用到日常的商业密码环境中去解决一些真正的问题。这样我们就能在商业密码应用层面开辟出一条新的道路。从财务的角度看，我们希望至少在投入和产出之间形成正常的合理的比例，达到能够自我循环的目标。

光子盒：量子信息科技主要包括量子通信、量子计算和量子精密测量，除了目前所在的量子通信行业，问天是否会介入其他两个领域？

韩正甫：在我看来，量子计算不是问天量子的主要目标，所以我们短期内不会介入量子处理器等量子计算的核心领域，但是不排除把问天在做量子密码过程中产生的某些技术用于量子计算所需要的辅助模块中，与电子计算机横向比较，除了核心的处理器以外，其实量子技术及还需要大量辅助器件、模块甚至是设备。

量子精密测量实际上可以分为两类，一类是用量子方法去进行测量，还有一类是将量子器件应用于测量行业。后者我们早就介入了。例如，早年我们做了红外、近红外、可见光的单光子探测器，现在这些器件已经逐渐步入融入到各个行业应用中了。但是，我们目前的主业只能是量子密码、通信和数据行业的应用。

03

量子教育服务的先驱者

光子盒：正如您在前面说的，七八年前就开始做量子信息行业教育，那么您是如何看待我国的量子教育现状呢？目前您和问天在量子教育领域作出了哪些贡献？

韩正甫：K12这块还没看到政府的大动作，但是现在中小学似乎动力很足。例如，合肥市第六中学是合肥市最好的三所中学之一，问天正在协助他们建设一个量子实验室。从本科生到研究生的量子信息人才培养还是很乐观的，全国目前大概有量子方向的大学大概有一两百所了；甚至有的大学还有多个量子团队。

至于职业教育，学生出路、首次薪资水平是决定该职业教育学校成功与否风向标。我认为这是一个好的风气。既然量子行业缺乏人才，为什么职业教育不能从事量子专业教育呢，事实上，我们已经和芜湖职业技术学院——全国十几所重点职业技术学院之一，签订了战略合作协议，现正一步步地落实量子职业人才培养工作。

事实上，国内比较缺乏的是所谓的量子劳动力（Quantum labor）。任何一家生产性的公司都需要此类人才，目前市场普遍缺乏此类有经验的工作人员。别的行业这类人才可以即招即用，但是量子不可以，从其他行业招聘来的员工，一般都需培养半年到一年的时间才能融入公司70%-80%工作。如果不适应，培养了一年左右的人才还会流失掉，所以从公司的角度来看，代价很大。因此希望国家能大力推动国家职业教育，包括量子实验教育。

就我个人而言，面向中小学的科学普及，也是个不小的考验。我正常做一个小时的学术报告，准备一个小时就差不多了，但对小学生可不是这样，上次有一个小学请我给6年级的学生做一次报告，我为了这个面向小学生的报告花了三个月的准备时间。因为我不知道讲什么才能让孩子们接受，才能调动他们的积极性和情绪。经过三个多月的准备，后来讲座的效果还不错。今后再有小学来请我去讲，我就心里有底了。

对于公司而言，问天已经推出大量关于量子教育的产品与服务，前面已经说到，这里就不再赘述。但是这个如何形成这样一个产业的方向，对我来说还是一个难题，对问天来说好像也是一个没有完全解决的问题。我们还将在此继续努力。

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