中国量子密钥分发技术：从“领跑”到“持续领跑”
中国量子密钥分发技术：从“领跑”到“持续领跑”
2024年10月，中国科学院院士潘建伟团队宣布，正在研制的“量子星座”系统预计将于2026年底具备发射条件。这一消息标志着中国在量子通信领域再次领跑全球，为构建全球化量子通信网络奠定了坚实基础。
从“墨子号”到“量子星座”：中国量子通信的跨越式发展
2016年8月16日，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”在酒泉卫星发射中心成功发射，开启了人类量子通信的新纪元。这颗卫星不仅完成了千公里级星地双向量子纠缠分发实验，还实现了空间尺度下严格满足“爱因斯坦定域性条件”的量子力学非定域性检验，以及从卫星到地面的千公里级量子密钥分发和地面到卫星的量子隐形传态。
“墨子号”的成功让中国在空间量子科学研究领域迅速占据领先地位。美国宇航局和欧洲航天局相继发布空间量子物理发展白皮书，国际学术期刊《科学》更是发表社论称“墨子号”给美国政府敲响了警钟，最终促使美国在2018年通过《国家量子行动法案》。
地面量子通信网络：从点到面的全面布局
在卫星量子通信取得突破的同时，中国的地面量子通信网络建设也在快速推进。目前，中国已建成超过1万公里的量子通信骨干网络，覆盖全国多个省份，为全球量子通信技术的商用化提供了宝贵经验。
三大电信运营商积极布局量子通信领域。中国电信构建了涵盖量子密钥分发网（QKD）、量子密钥资源池和量子密钥管理平台的“一网一池一平台”，并已在15个重点城市推进量子城域网建设。其中，合肥量子城域网已成为全球规模最大、用户最多、应用最全的量子城域网，包含8个核心网站点和159个接入网站点，服务近500家单位。
中国联通自建北京-雄安量子干线，在国内首次进行DV-QKD/CV-QKD量子密钥对接测试。中国移动则研发了量子密话平台和量子密话定制手机，为用户提供商密级高清安全通话服务。
技术创新：突破关键瓶颈
在技术层面，中国科研机构和企业持续攻关，不断突破量子密钥分发的关键技术瓶颈。中国电信研究院联合北京邮电大学，在国际上首创提出了经典通信与双场QKD共纤传输架构与方案，成功解决了经典通信与量子信号干扰的难题，将成码率提升近10倍。
未来展望：从“领跑”到“持续领跑”
面对激烈的国际竞争，中国科学家已规划了清晰的发展路线图。在量子中继方面，中国团队正在研究可支持上千公里量子通信的量子中继技术，有望在未来5-6年内实现远距离的城际光纤量子传输。在“量子星座”方面，计划通过中高轨量子卫星和实用化的低轨微纳卫星组成“量子星座”，与地面光纤量子网络连接，构建全球化广域量子通信网络。
与此同时，量子通信与量子计算的融合发展也在加速推进。中国电信发布的“天衍-504”量子计算机搭载504比特量子计算芯片，刷新了国内超导量子比特数量纪录。中国移动和中国联通也相继布局量子计算领域，致力于打造国内领先的量子计算云平台。
产业化前景：机遇与挑战并存
根据全球前沿科技咨询公司ICV发布的数据显示，2023年全球量子产业规模达到47亿美元，预计到2035年将增长至8117亿美元，年均复合增长率高达44.8%。中国在量子通信网络建设、运行维护服务以及网络应用开发等方面已取得显著进展，为产业化奠定了坚实基础。
然而，量子密钥分发技术的产业化仍面临一些挑战，包括成本问题、标准化进程、以及与其他技术的融合等。但随着技术的不断成熟和产业链的完善，这些问题有望逐步得到解决。
结语
从“墨子号”到“量子星座”，从地面网络到运营商布局，中国在量子密钥分发领域已建立起系统性的优势。未来，随着技术的持续创新和产业化的推进，中国有望在这一前沿科技领域持续保持领先地位，为全球量子通信技术的发展做出更大贡献。