国际量子通信产业发展迅速

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来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-06-20 12:02:23】【打印】【关闭】

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经过20多年的发展，量子通信技术已经从实验室演示走向产业化和实用化，目前正在朝着高速率、远距离、网络化的方向快速发展。由于量子通信是事关国家信息安全和国防安全的战略性领域，且有可能改变未来信息产业的发展格局，也成为世界主要发达国家如欧盟、美国、日本等优先发展的信息科技和产业高地。

发展量子通信技术的终极目标是构建广域乃至全球范围的量子通信网络。通过光纤连接一个中等城市内部的通信节点、通过中继技术实现邻近两个城市之间的连接、通过卫星与地面站之间的自由空间光子传输和卫星平台的中转实现两个遥远区域之间的连接，是目前条件下实现全球广域量子通信最理想的途径。

在这一路线图的指引下，欧洲、美国和中国等在近十几年中均进行了战略性部署，投入了大量的科研资源和开发力量，进行关键技术攻关和实用化、工程化探索，力争在激烈的国际竞争中占据先机。光纤量子密码技术目前正从点对点量子密钥分发的初级阶段向实现多节点网络内的量子安全性方向深入发展阶段，全球各地正在加紧进行量子通信系统的实用化和工程化建设。

1)美国
美国上世纪90年代初期，美国IBM公司在实验室中以10bit/s的传输速率成功实现了世界上第一个量子信息传输，虽然传输距离只有32cm，但这拉开了量子通信实验研究的序幕。

2000年LosAlamos国家实验室宣布实现了在全日照条件下的1.6km自由空间量子密钥的分发，进而在2006年基于诱骗态（Decoy-state）方案实现了能保证绝对安全的107km光纤量子通信实验。

美国国防部高级研究计划署（DARPA）和LosAlamos国家实验室于2009年分别建成了两个多节点量子通信互联网络，并与空军合作进行了基于飞机平台的自由空间量子通信研究。

由美国国防部高级研究署（DARPA）支持，BBN公司（具有很强的军方特色）技术部联合波斯顿大学与哈佛大学共同开展了量子保密通信与IP互联网结合的五年试验计划。该计划主要内容是以BBN技术部、波斯顿大学和哈佛大学作为三个节点以构建融合现行光纤通信网、互联网和量子光通信的量子互联网，并在此基础上实现保密通信。

下一步计划把研究结果推进到空间实现阶段，未来将实现由国际空间站（ISS）搭载量子中继端进行空间试验，试验将在国际空间站上的一个量子通信终端与一个或多个地面站上的光学接收终端之间建立自由空间光学通信链路，进行量子密钥的分发，接收到密钥的地面站之间即可以用该密钥加密重要信息，在传统信道中进行传输，实现长距离完全保密通信。

2)欧盟
2008年，欧盟发布的《量子信息处理和通信：欧洲研究现状、愿景与目标战略报告》中给出了欧洲未来五年和十年量子信息的发展目标，例如将重点发展量子中继和卫星量子通信，实现1000公里量级的量子密钥分配。

欧洲空间局计划到2018年将国际空间站上的量子通信终端与一个或多个地面站之间建立自由空间量子通信链路，首次演示绝对安全的空间量子密钥全球分发的可行性。

欧洲方面利用欧盟国家联合技术力量，在多个研究机构之间形成了有效合作体制，在量子通信领域走在前列。2002年欧盟多国科学家在欧洲空间局（ESA）的GeneralStudiesProgramme框架下启动量子通信研究计划，2004年该小组Zeilinger教授向ESA提交了名为“Space-QUEST”的计划书，欲将量子通信推向空间应用。

2007年，来自德国、奥地利、荷兰、新加坡和英国的联合团队在大西洋中两个海岛CanaryIslandofLaPalma和Tenerife间实现了144km的基于BB84协议的诱骗态自由空间量子密钥分发以及基于纠缠的自由空间量子密钥分发。这个实验的成功是最终实现星地间量子通信的重要基石。

2008年，据《新科学家》杂志等媒体综合报道，一支由意大利帕多瓦大学的炮罗·维罗来斯和奥地利恺莎尔·巴伯利领导的联合研究小组宣布，他们成功地利用意大利名为马泰拉（Matera）激光测距天文台的1.5米望远镜向地球上空1500公里处的日本阿吉沙（Ajisai）人造卫星发射出光子，并让此卫星将这些光子反弹回到了原始出发地，实现了太空绝密传输量子信息的重大突破。此研究小组从意大利马泰拉（Matera）激光测距天文台的望远镜向阿吉沙（Ajisai）人造卫星发射出一束普通的激光。阿吉沙（Ajisai）人造卫星由318面镜片组成，从精确的镜片上反弹回来的单批光子成功地回到了此天文台，证实了地面能观测到从轨道卫星上发送回来的光子。

国外有研究团队正在建设人造卫星，用于产生纠缠光子，接收信息并对信息编码，之后再将编码的信息反射回来，以建立全球量子通信网络。这一突破表明在太空和地球之间可以构建安全的量子通道来传输信息，标志着无法偷听的量子编码通信可望通过人造卫星来实现。

3)日本
日本也提出了量子信息技术长期研究战略，目前年投入2亿美元，规划在5至10年内建成全国性的高速量子通信网。日本的国家情报通信研究机构（NICT）也启动了一个长期支持计划。日本国立信息通信研究院计划在2020年实现量子中继，到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。2010年，日本NICT主导，联合当时欧洲和日本在量子通信技术上开发水平最高的公司和研究机构，在东京建成了6节点城域量子通信网络“TokyoQKDNetwork”，东京网在全网演示了视频通话，并演示网络监控。

4)大型企业深度介入产业化
一些世界著名的公司也对量子信息技术投入了大量研发资本，介入了产业化开发，例如：美国电话电报公司（AT&T）、Bell实验室、IBM、Hewlett-Packard，荷兰Philips，日本Hitachi、NEC、NTT、Toshiba，英国电话电报公司，德国西门子公司等。2010年10月，日本在东京展示一个由NEC、Toshiba、三菱电子等公司支持建设的量子通信网络。大型国际企业已经实际地介入了量子通信技术的研发和产业化。

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