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在曼哈頓市中心與新澤西之間的荷蘭隧道穿行的通勤者們并不知道，就在他們的車窗外，全長8,558英尺（約2600米）的隧道中，一種可能代表未來的通信技術正在進行測試。

任何一家稍微說的過去的情報機構都可以對普通的光纜中的信息進行攔截和竊聽：只要將其彎曲，而后用專門的硬件來將其中的光信號轉換為電信號。而使用這條線進行通訊的人則完全無法知道有人正在實行竊聽，因為雙方的通信并未因此有一絲的延遲。

但QKD，也就是人們常說的量子密鑰分發技術，借由量子物理之力解決了這個問題。在每條光纜的終端加裝QKD系統，從外表看起來很可能就和數據中心常見的黑匣子一般，然后通過激光將僅比單個光子稍微大一些的光信號以弱脈沖的方式發射。在這種情況下，如果光纖中任何脈沖的路徑被中斷，使信號未以預期的時間（納秒級）到達端點，雙方將會立即知曉此條通信已經被泄露。

承接這項工程的正是此前宣布打造美國第一個量子互聯網的Quantum Xchange公司，這條沿著美國東海岸彎延的全長500英里（約805 km）州際QKD網絡，將保證商業企業和政府機構能夠無視距離并且絕對安全地傳輸數據，為現在和未來重要數字資產的安全提供終極防御。

而在荷蘭隧道中的這條“量子光纜”則是他們高安全性美國量子互聯網的第一站，作為一個商業公司，Quantum Xchange選擇的首要目標是將911之后的華爾街金融系統重新打通。Quantum Xchange表示（目前）高端投資者是他們第一目標市場，但他們希望能借此將系統盡快地拓展到其他行業，從醫療保健到關鍵基礎設施都能使用更加安全地通信。

“金融公司認為這是一個微分器（意為穩定可靠、抗干擾），”Quantum Xchange首席執行官John Prisco說幾家大型金融機構正在測試他們的量子光纖管道，并考慮使用QKD技術來保護他們最敏感的數據信息，包括交易算法和客戶結算，但他在接受彭博社的采訪時（受保密協議約束）拒絕透漏更多信息。

Quantum Xchange的目標是將光纜從波士頓一直延伸到華盛頓特區，推廣到政府機構，Prisco此前也曾表示，“屆時，在波士頓的公司將能夠向華盛頓特區甚至更遠的的合作伙伴進行真正的安全通信。我們的目標是繼續購買Zayo（美國托管和網絡提供商，提供暗光纖服務）部署于全國的暗光纖，這樣我們就可以部署一個為整個國家服務的量子安全網絡，我們相信，在量子計算機前所未有的力量成為攻擊性武器之前建立QKD防御戰略至關重要。同Zayo公司的合作，標志著量子密鑰交換在商業環境中首次在美國境內完成，這是我們‘點亮’全國的暗光纖量子網絡的第一步?！倍F在他們確實地邁出了這第一步。

美國量子互聯網全圖景

QKD網絡以經典比特方式發送編碼后的信息，而解碼它的密鑰則以量子比特的形式發送。這些數據包通過光子經由光纖電纜傳輸。這項技術的關鍵在于，任何窺探量子比特的嘗試都會立即摧毀其脆弱的量子態，消除其所攜帶的所有數據，這基本上意味著QKD技術目前無法破解（這僅僅意味著理論上unhackable，但是并不代表物理上unbreakble）。

當然，除了成碼率、誤碼率、工程問題外，QKD技術現在以及今后必須面對的一個問題是距離限制。目前，地面QKD傳輸的有效實驗室數據是由東芝歐洲研究院的劍橋研究實驗室創下的421 km（如果按照東芝的Twin-Field QKD協議，則最遠距離將突破500 km）。然而，對于真實條件下的高速傳輸，記錄僅為約97 km（短距密鑰高速傳輸亦只有1 Mbps左右的速度，同樣如果以東芝的協議為方案將突破10 Mbps，但傳輸距離僅有不到7 km；一般來說在超過百余公里后，速度將衰減為十幾 kbps）。

因此為了解決這個問題，包括Quantum Xchange在內的大多數公司都選擇增加可信中繼節點的方式。（另一種中繼方式為量子中繼，即利用量子態的存儲、轉發實現量子糾纏的遠距離分發，無需保證中繼節點可信，但仍處于理論研究階段，實用化仍有距離，目前國內中科大、清華大學均有涉及。）

中國的量子干線是一個典型的例子，從各省市的QKD實驗網、城域網，到總長超過2000 km仍在不斷完善、延伸的京滬干線，采用的均是可信中繼方案進行密鑰中繼，除了類似合肥、武漢、廣州等骨干節點外，每條專線、每個城域網都建有大量的中繼節點，以保證密鑰傳輸速率以及安全性。（但在這些中繼節點中，密鑰的生成和存儲不再受量子特性的保護，因此極易受到黑客以及物理形式攻擊的威脅，前NSA網絡安全專家Anthony Lawrence曾表示，中國使用武裝警衛來保護他們量子干線上的中繼節點，當然事實上，除了某些特殊地點外，實際普遍采用的是異或中繼技術以及端到端的密鑰共享方案來保證中繼節點的安全性。）

從某種角度上來看，我國采用這種廣而全的“大尺度”方式推進試點和網建，也是為了彌補因為政策和科研機構主導而帶來的驅動力不足的影響，以探索的方式推進城市內部的拓展應用，可以合理地在實踐中保證產業鏈、研發、應用以及標準化工作的持續發展和進步。

目前，除了我國外，美國、奧地利（歐盟）、西班牙、日本都在早期便建立了自己的QKD實驗網，而隨著理論與技術的成熟，2013年（京滬干線計劃正式立項）之后，全球大規模量子保密通信網絡開始迅速增長，美國、英國、歐盟、意大利、韓國等國均啟動各自的國家量子骨干網絡建設計劃。

值得一提的是早在“十二五”規劃中，我國便將量子通信與量子計算作為重點發展的戰略領域方向進行系統布局。并在“空間科學”戰略性先導科技專項中，部署實施“量子科學衛星計劃”，開展星—地量子通信技術研究（這一系列研究的展開和立項得益于2005年潘建偉團隊實現的13公里自由空間量子糾纏和密鑰分發實驗證明了星地量子通信的可能性），最終得以在2017年實現1200公里自由空間量子密鑰分發，并成功打造了“墨子號”量子衛星和“京滬干線”相結合的天地一體化廣域量子通信網絡雛形。

在國際上收獲巨大聲譽的同時，我國的量子保密通信同時也遭受到了巨大的質疑，主要原因在于重大科技產業普遍面臨著（產業、教育）成本過高、用戶群體高端化等難題。

另一方面的問題則是，盡管：

得益于"京滬干線"、沿線城域網以及各地政企專網，我國已經具備了為多行業、多領域提供量子保密應用服務的能力。

在金融領域，早在2011年，中科大就與新華社開展了量子通信在金融信息安全方面的應用研究，并于同年完成了全球首個“金融信息量子保密通信技術驗證專線”；而在京滬干線建設初期階段便已嘗試與銀行系統、檔案、數據庫接入，通過與銀監會合作率先與10多家銀行以及其他金融機構開展了數據中心異地災備、企業網銀實時轉賬等應用試驗，特別是與中國人民銀行合作打造的以"人民幣跨境收付信息管理系統RCPMIS" 為核心的量子保密通信應用，首批即有14家單位參與其中，并欲以量子干線為基礎向全國推廣；

在云服務領域，與阿里云合作，融合量子和云技術，在云上實現了網商銀行商業數據的加密傳輸；

在電力領域，通過與國家電網合作，實現了電力領域重要業務數據信息利用量子保密通信技術在京滬兩地災備中心之間的加密傳輸，并復用京滬干線沿線量子城域網開展基于量子保密通信技術的內部辦公和對外業務的安全防護；

在行業應用領域，最高人民法院與安徽省高院之間正在開展量子視頻試點業務。

此外，武警、檢察院以及醫療大數據領域的應用示范正在逐步推進。

我們仍然缺少適合推廣的商業模式以及殺手級應用。

在全國政協十三屆二次會議舉行的記者會上，全國政協委員、中國科學技術大學常務副校長、中科院院士潘建偉表示，“我國目前在量子信息領域有一定的國際競爭力，甚至在部分方向上還處于國際領先地位，但也不能太樂觀，有些優勢受到歐美發達國家的強烈沖擊。跟傳統的國際科技強國相比，我國以往的科研組織模式以短期的科研項目為主，所以在滿足國家戰略緊迫需求，以及在科技資源的整合力度和支持強度上還是有所不足，企業對于前沿科技的投入熱情，與發達國家相比有一定的差距。”

“中國要做好科技創新，需要黨和國家高瞻遠矚，進行整體性布局?！辈⒈硎玖孔有畔⒖茖W，已經進入到一個深化和快速發展的階段，特別需要多學科的交叉融合和各項關鍵技術的攻關，希望國家在這一領域部署重大科技項目，構建國家實驗室。

考慮到國情和現實，自上而下的統籌部署和實施似乎是這個領域最合理的方案。隨著2016年“十三五規劃”中“2030量子通信與量子計算機重大專項”的釋出，以及伴隨中國經濟結構調整而出現的產業遷移、轉型而帶來的中部區域崛起，尤其是新興工業和中高端制造業，政策方面特別是科研教育人才政策的資源稟賦越發顯著，合肥、濟南、重慶等地都圍繞轉型和創新先后投入重金塑造自己的產業集群和產業品牌——“量子谷”。

無論是環節還是平臺規劃的如何合理，最終，轉化永遠是科技產業創新的關鍵。

我們可以確定地說，量子密鑰分配是目前量子信息技術最具現實意義和可行性的商業應用。盡管如此，我國的量子通信商業化之路仍充滿坎坷，即使是在上文所說的金融、政務領域，還是更加隱秘軍事方面的都摸索出了獨特的道路，但產業鏈下游的應用和環境仍然以政府牽頭為主，簡單說就是“資本靠政策，市場看市長”，而相關產業和商業模式仍很稚嫩甚至脆弱，從各個商業公司包括國科、國盾、問天等在內公布的信息來看，受制于目前研究階段、市場主體發育不健全、關鍵型項目（品牌）缺乏等因素，相關項目仍較為單一。

同時，量子通信仍處于被廣泛應用前的階段，需要大量的科普工作，大眾、市場心存疑慮是必然，也是必須的，任何沒能通過考驗的項目。但我們同樣必須清楚的是量子通信領域的研究和發展也是必須的，因為科技永遠向前。

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