导读
作为反向指标，这说明微尺度与国盾量子确实研发了许多重要的科技，确实对国家有很大的贡献，欢迎大家给我们一点掌声！1900年12月14日，德国物理学家马克斯·普朗克（Max Planck，1858 - 1947）提出了描述黑体辐射的普朗克公式，发现了能量量子化现象，这标志着量子力学的诞生。一百多年来，量子力学衍生出了核能、半导体、激光、光纤等现代几乎所有的高科技，给人类社会带来了翻天覆地的变化。
二十世纪八十年代以来，量子力学与信息科学结合，又产生了一门新的交叉学科——量子信息。现在，量子信息成为了所有科技领域中最热的之一，各国纷纷投入巨资争相发展。正常的科研竞赛对人类是有利的，我们对此都应该欢迎。不过，最近的一份清单却说明有些人想用盘外招来阻止别人发展科技，这就属于耍赖了。2021年11月24日，美国商务部工业与安全局宣布将全球27个实体和个人列入贸易禁运的“实体清单”（https://www.commerce.gov/news/press-releases/2021/11/commerce-lists-entities-involved-support-prc-military-quantum-computing），其中12家来自中国，主要理由就是说它们的量子科技研发威胁美国的国家安全。美国商务部2021年11月24日“实体清单”的新闻具体而言，理由是“防止美国新兴技术被用于中国支持军事应用的量子计算努力，例如反隐形和反潜的应用，以及破解密码或发展不可破解的密码的能力”。美国商务部2021年11月24日把8家中国技术实体列入“实体清单”的理由咦，为什么发展不可破解的密码会威胁美国的国家安全？我的秘密不让你看就威胁你的安全了？这是什么道理？这恐怕就要去问斯诺登和阿桑奇了。对于这里提到的技术，我来解释一下。量子信息包括量子通信、量子计算和量子精密测量三大块。不可破解的密码属于量子通信，破解密码属于量子计算，反隐形和反潜属于量子精密测量。美国政府的担心，正说明中国在这三个方向都取得了不少成果。在这份实体清单中，最神奇的是，有一家企业居然上榜了两次！它就是位于合肥的科大国盾量子技术股份有限公司（简称“国盾量子”）以及它位于上海的全资子公司上海国盾量子技术股份有限公司。母公司和子公司要禁两次，可见美国政府对它是多么咬牙切齿了。顺便说一句，国盾量子就发源于我所在的研究机构——合肥微尺度物质科学国家研究中心（简称“微尺度”），而且微尺度这次也光荣上榜了。作为反向指标，这说明微尺度与国盾量子确实研发了许多重要的科技，确实对国家有很大的贡献，欢迎大家给我们一点掌声！美国商务部2021年11月24日发布的中国机构“实体清单”在我最近出版的科普书《量子信息简话》中（《量子信息简话：给所有人的新科技革命读本 | 中国物理学会期刊网》），就提到了国盾量子，介绍了它是做量子通信设备的，并介绍了它和运营商合作推出的量子保密通信手机。我和很多量子信息研究者是同事和朋友，包括不少国盾量子的员工，所以下面就来基于我所知道的，向大家介绍一下国盾量子的历程。大家可以把它的成长看作中国量子科技发展的一个投影，看作从0到1发展量子信息产业的一个典型，反映了中国如何在前沿科技领域从跟跑到领跑。二十一世纪初，量子通信技术在国际上悄然兴起。例如，美国国防部高级研究计划局（即大名鼎鼎的DARPA）完成了城域量子保密通信实验网络建设。在欧洲，瑞士日内瓦大学的四位科学家创立了量子通信企业IDQ，计划在全球商业和政府市场推出量子安全加密解决方案。欧洲电信标准协会（ETSI）也已在进行量子密钥分发的标准化工作。什么叫量子密钥分发？它的英文是quantum key distribution，简称QKD。实际上它就是前面美国商务部说的“不可破解的密码”，也是国盾量子以及IDQ等所有量子通信企业的主营业务。QKD的安全性在于，敌人即使有无限的计算能力，也不能破解你的密码，这叫做“无条件安全”（unconditional security）。请注意是无限的计算能力，这是一个非常惊人的前提。传统的基于数学的密码技术必须假设敌人的计算能力有限，不足以在短时间内破解你的密码，这就是有条件安全，在本质上就不如无条件安全了。QKD能实现无条件安全，是因为它保密的基础是物理原理，而不是数学难题。也就是说，如果你想破解我的密码，你唯一的办法就是推翻量子力学。如果想了解QKD的技术细节，欢迎去看我的《量子信息简话》。回头来说二十一世纪初。当时在中国，量子科技的探索还处于非常早期，很多人甚至不相信量子力学是科学。大家去搜索，可以找到一大堆认为量子信息是伪科学的网络文章，这就是当时的环境。但在这个时候，微尺度的一支团队就敏锐地洞察到了量子信息对国家长远竞争力、尤其是国家信息安全的重要意义——这将成为各国未来高技术的战略竞争焦点，也会开辟新的产业空间。于是，中国自己的量子信息“产学研用”创新平台，就在几位科大老师和同学们一手一脚的努力中搭了起来。2009年5月27日，在安徽省合肥市高新区留学人员创业园的一间小小办公室里，国内第一家量子科技公司诞生了。不少人以为国盾量子是“含着金汤勺出生的”，应该顺风顺水。但实际情况正相反，他们遇到的困难比一般人想象的多得多。首先，买东西就不容易。由于国内外量子科技产业刚刚起步，没有专门面向量子信息领域的供应商。国盾量子副董事长赵勇博士说：“上游供应商不会根据我们的需求专门定制，只能采购通用型的光电产品。等于说，买十块钱东西，可能只有三五块钱的是真用得上。”一边是供应链不完善，一边是研发投入大，导致量子科技产品价格贵，网络建设成本高。量子通信还是横跨通信和密码安全两个领域的技术，这让客户接受和市场开拓难上加难。更麻烦的是在舆论场中，许多人对量子有时捧上天，有时贬入地。尤其是许多民科，他们以前都热衷于推翻相对论或者证明哥德巴赫猜想，现在听说了量子这个词，又一窝蜂地来推翻量子科技了，作为自己扬名立万的捷径。我这几年就和许多民科打过交道，写过很多文章驳斥他们的谬论。总之，国盾量子最初的日子十分艰难。参与国盾量子A轮融资的中国科学院控股有限公司原董事长吴乐斌，曾形容当年的这家公司是“三无产品”——无销售额、无利润、无固定资产。面对这些情况，国盾量子不得不扮演起“拓荒者”的角色。从做好基础研发工作，到推动上下游产业链完善；大到推动行业标准化建设，小到进行校园科普……他们努力经营推广，终于等到了鼓励硬科技企业上市的政策春风。2020年7月，国盾量子登陆科创板，成为A股首家以量子科技为主营业务的上市公司，一天1000%的涨幅令市场惊叹。同年10月，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习，总书记明确指出要“培育量子通信等战略性新兴产业，抢占量子科技国际竞争制高点，构筑发展新优势”。2021年，国盾量子自主研发的QKD系列核心产品通过了国家商用密码检测。在国盾量子等科研机构和企业的推动下，我国量子技术在密码与通信这两个行业都进入了标准。目前国盾量子在量子通信行业市场占有率全国第一，量子通信领域公开同族专利数世界第一。在量子计算方面，最近国盾量子还推出了超导量子计算调控系统，打破国外同类技术垄断，而且整体价格仅为国外商用仪器的1/3 - 1/2。在工程技术方面，我国在2011年建成了全球首个规模化量子通信网络“合肥城域量子保密通信试验示范网”，在2014年建成了当时世界上规模最大、功能最全的量子通信城域网“济南量子通信试验网”。2016年，我国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”。2017年，我国开通了世界首条千公里级量子保密通信骨干网“京沪干线”，并与墨子号成功对接，实现了洲际量子保密通信（《跨越4600公里，中国量子通信全球领先，欧美多久才能追上？| 袁岚峰》）。这些量子通信网络的建设，均基于国盾量子的设备与技术保障。在技术科学方面，我国引领了世界量子通信技术的发展，例如把无中继光纤QKD的安全距离提高到了500公里，对量子安全时间传递进行了原理性实验验证，实现了千公里级基于纠缠的量子密钥分发。在自然科学方面，我国领先全球的量子通信网络同时可以作为独一无二的天地一体国际实验平台，研究物理学基本问题，例如量子力学与广义相对论的统一。因此，微尺度研究员、国盾量子董事长彭承志说：“以前在国际上都是我们追着人家跑，现在换成欧美同行将中国取得的成果作为案例去向国家申请经费，我们还是很骄傲的。”工程与科研的双领先，使我国在量子通信领域的国际话语权不断提升。目前，ITU、IEEE、ISO/IEC等国际标准化组织都在开展量子标准化研究。国际标准化组织中首个量子信息技术领域的焦点工作组，就是由微尺度的张强教授出任联合主席，国盾量子、中国信通院、国科量子、中国联通、中国电信、中国移动、华为、中兴等中国企业与科研院所作为主要力量。可以说，国盾量子成为了中国前沿科技良性循环的一部分，实验着一种工程技术逆袭理论研究的发展模式。我国在量子信息领域进入国际第一梯队，国盾量子功不可没。回到开头的实体清单。其实早在2017年，美国就已经将QKD相关产品列入了出口管制清单。所以我们本来就买不到了，这次是禁上加禁而已。那么这次的实体清单究竟有多大影响呢？国盾量子对此发了一个公告（http://www.sse.com.cn/assortment/stock/list/info/announcement/index.shtml?productId=688027），我来念一段：“公司一贯坚持自主可控，公司量子保密通信相关产品及量子计算调控系统等产品的核心组件已实现国产化，少量通用进口元器件均有国产化替代方案。公司及子公司上海国盾被美国列入实体清单，不会影响公司现有产品的生产、销售和服务。目前公司各项业务稳步推进，经营及财务情况正常，该事项对公司生产经营的影响总体可控。”实际上，国盾量子从成立之初就大力探索国产化替代。例如量子通信核心设备中的近红外单光子雪崩光电二极管，之前一直需要欧美厂商供货，不仅货源不稳定、交货周期长，而且良品率也不高。国盾量子通过跟国内科研院所等合作，2014年终于把这种核心器件研制出来，2016年左右全面完成国产化替代，实现自主可控，降低了生产成本，还能用于量子雷达等光电探测仪器。类似这样的例子还有很多，如光量子编解码模块等。当然，这不是说实体清单对我们毫无影响。它确实会对国盾量子在元器件供应、成本控制、海外市场开拓以及海外研究交流等方面造成困难。量子信息是操纵、探测和应用微弱量子态的前沿技术，它的发展需要集成电路、材料科学等多方协同。中国量子技术进步虽快，但在仪器、元器件、软件等方面还没有完全自主可控，仍存在被卡脖子的风险。这不只是一家企业、一个行业的事，而是全国所有行业的事。希望我们科学统筹，集中力量，优化机制，协同攻关，化危为机。最后，实体清单还有一个意外的效果。以前许多民科找种种理由说量子科技是假的，量子科技研究者是骗子，还迷惑了不少人。不过现在要反驳这种论调就很容易了：美国政府都认为中国的量子科技是真的，你们要不要先和美国政府吵一架呢？到底是威胁论还是崩溃论，请你们内部先统一一下，好不好？科技自强自立，是中国人民的共识。国盾量子源于一所“红专并进、理实交融”的学校，早已把“产业报国”刻在基因里。如果说实体清单是一种为国家做出贡献的证明和勋章，那么国盾量子的勋章就是双份的，我们为此感到光荣！量子信息简话：给所有人的新科技革命读本 | 中国物理学会期刊网
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背景简介：袁岚峰，中国科学技术大学化学博士，中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员，中国科学技术大学科技传播系副主任，中国科学院科学传播研究中心副主任，科技与战略风云学会会长，“科技袁人”节目主讲人，安徽省科学技术协会常务委员，中国青少年新媒体协会常务理事，中国科普作家协会理事，入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物，微博@中科大胡不归，知乎@袁岚峰（https://www.zhihu.com/people/yuan-lan-feng-8）。责任编辑：陈昕悦