如何保證通信的安全性?怎樣突破現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的算力上限?更高水平的測(cè)量精度要靠什么實(shí)現(xiàn)?對(duì)于這些問題,作為未來產(chǎn)業(yè)的量子信息技術(shù)有望給出答案。今年的政府工作報(bào)告提出,“培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未來產(chǎn)業(yè)”。而作為我國量子技術(shù)領(lǐng)域首家上市公司,科大國盾量子技術(shù)股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“國盾量子”)從實(shí)驗(yàn)室走出,又深深扎根于產(chǎn)業(yè)生態(tài)中,從一顆小種子,逐步生長成一棵大樹。
從實(shí)驗(yàn)室走出的“種子”
“一開始,我們團(tuán)隊(duì)只有十幾個(gè)人,包括中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的老師,以及剛從近代物理系畢業(yè)的幾位學(xué)生,擠在安徽省合肥市高新區(qū)‘留學(xué)人員創(chuàng)業(yè)園’的一間小小辦公室里!被貞浧鸸境鮿(chuàng)時(shí)的情況,國盾量子副總裁、研發(fā)總監(jiān)唐世彪在接受《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者采訪時(shí),十分感慨地表示,“當(dāng)時(shí)就像種下一顆種子,能不能發(fā)芽都還不能確定!
2009年,在國家鼓勵(lì)科技成果轉(zhuǎn)化的背景下,一支來自合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心的科研團(tuán)隊(duì)決定搭建中國的量子信息“產(chǎn)學(xué)研用”創(chuàng)新平臺(tái),成立了國盾量子的前身——安徽量子通信技術(shù)有限公司。彼時(shí),量子技術(shù)尚屬“無人區(qū)”,核心技術(shù)受制于人,市場(chǎng)認(rèn)知幾乎為零。
唐世彪告訴記者,在當(dāng)時(shí),綜合考慮了技術(shù)發(fā)展和市場(chǎng)需求,公司選擇了主攻量子信息技術(shù)在通信領(lǐng)域的應(yīng)用!半S著通信在現(xiàn)代社會(huì)的應(yīng)用不斷深入,如何保證通信的安全性在國家的尺度上正變得越來越重要。而量子技術(shù)可以借助量子的特性,為通信加上量子密鑰,一旦有人試圖竊取通信內(nèi)容就會(huì)立刻被發(fā)現(xiàn),從而保障通信的安全可靠!
唐世彪所在的團(tuán)隊(duì)在2008年左右就成功實(shí)現(xiàn)了3-5節(jié)點(diǎn)、100公里左右的量子保密通信技術(shù),具備了初步產(chǎn)業(yè)化的基礎(chǔ)條件。但是,從實(shí)驗(yàn)室到市場(chǎng)的道路并非一帆風(fēng)順。
量子保密通信和經(jīng)典光纖通信的最大差別,在于經(jīng)典光纖通信使用“強(qiáng)光”進(jìn)行信息傳輸,其使用的光脈沖內(nèi)包含數(shù)以億計(jì)的光子;而量子保密通信進(jìn)行密鑰分發(fā)所使用的“弱光”,單次可能僅包含一個(gè)光子,這就對(duì)所使用的單光子探測(cè)器提出了極高的靈敏度要求。
“作為核心器件的高靈敏度單光子探測(cè)器,當(dāng)時(shí)國內(nèi)的產(chǎn)品還無法滿足需求,但進(jìn)口的產(chǎn)品不僅價(jià)格高昂且良品率很低,嚴(yán)重影響了我們的研發(fā)進(jìn)度!碧剖辣胝f,“后來才知道,海外供應(yīng)商專門進(jìn)行了二次篩選,將性能較差的產(chǎn)品賣給我們!
為了沖破研發(fā)瓶頸,國盾量子聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢(shì)研發(fā)機(jī)構(gòu)開啟國產(chǎn)化攻關(guān)。四年間,團(tuán)隊(duì)完成上千次實(shí)驗(yàn),最終實(shí)現(xiàn)核心器件全面國產(chǎn)化,探測(cè)效率反超進(jìn)口產(chǎn)品五六倍!白灾骺煽夭粌H關(guān)乎技術(shù),更是一種使命感,這也進(jìn)一步讓我們堅(jiān)定了自主研發(fā)的決心!碧剖辣敫锌。
“沿途下蛋”跨越成果轉(zhuǎn)化“天塹”
在堅(jiān)持走自主研發(fā)的道路上,國盾量子在量子技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化過程中,仍然面臨諸多挑戰(zhàn),不僅在于技術(shù)的研發(fā),更在于如何將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。
“要跨過成果轉(zhuǎn)化的‘天塹’,就需要深深扎根中國的科研力量,形成‘科研帶動(dòng)產(chǎn)業(yè),產(chǎn)業(yè)反哺科研’的良性循環(huán)。”看著國盾量子實(shí)驗(yàn)室中的“祖沖之二號(hào)”同款量子計(jì)算機(jī),唐世彪一邊介紹一邊說。
以量子計(jì)算為例,目前的經(jīng)典計(jì)算機(jī)正面臨著算力增長的瓶頸,量子計(jì)算可以實(shí)現(xiàn)指數(shù)級(jí)的算力優(yōu)勢(shì),這對(duì)于中國科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。但是,我國在超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的研制過程中,曾長期面臨測(cè)控系統(tǒng)等關(guān)鍵設(shè)備依賴進(jìn)口的困境。
“超導(dǎo)量子計(jì)算對(duì)于溫度的控制要求很高,但長期以來國產(chǎn)高精度儀器沒有足夠的迭代機(jī)會(huì),這不僅影響了我國量子計(jì)算機(jī)的研發(fā),長遠(yuǎn)來看也不利于相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展!碧剖辣牖貞浾f。
為了打破這一局面,國盾量子選擇與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作,抽調(diào)技術(shù)人員組成聯(lián)合攻關(guān)小組,實(shí)施量子計(jì)算機(jī)“室溫測(cè)控系統(tǒng)”國產(chǎn)化。到2020年左右,公司打破國外同類技術(shù)壟斷,基本完成了“室溫測(cè)控系統(tǒng)”的研制及定型,推出了整體價(jià)格遠(yuǎn)低于國外商用儀器的超導(dǎo)量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)——ez-Q Engine,并服務(wù)于“祖沖之二號(hào)”實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算優(yōu)越性實(shí)驗(yàn)。2024年,國盾量子推出國產(chǎn)稀釋制冷機(jī)ez-Q Fridge,實(shí)際運(yùn)行指標(biāo)達(dá)到同類產(chǎn)品國際主流水平,成為國內(nèi)首款可商用可量產(chǎn)的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)用稀釋制冷機(jī)。而成功商業(yè)化,也為國盾量子的持續(xù)研發(fā)投入提供了源源不斷的支持。
“在量子這一前沿領(lǐng)域,有太多難關(guān)需要攻克,而攻克難關(guān)的技術(shù),又可以成為在發(fā)展過程中持續(xù)對(duì)外溢出的成果。”唐世彪背對(duì)著國盾量子展廳里展示的滿滿一墻的技術(shù)轉(zhuǎn)化成果告訴記者,“先進(jìn)的技術(shù)不能寄希望于一步登天,而是需要不斷‘沿途下蛋’,才能跨越產(chǎn)學(xué)研轉(zhuǎn)化的‘天塹’!
共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)參天“大樹”
量子技術(shù)的應(yīng)用除了需要牽頭企業(yè)的努力,還需要整個(gè)產(chǎn)業(yè)生態(tài)的支持。
在量子保密通信領(lǐng)域,國盾量子與中國電信合作推出了“量子安全OTN專線”“量子密話”等產(chǎn)品和業(yè)務(wù),這些產(chǎn)品的推出不僅提升了信息安全水平,還為量子技術(shù)的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。
2022年8月,全國規(guī)模最大、覆蓋最廣、應(yīng)用最多的量子城域網(wǎng)——“合肥量子城域網(wǎng)”正式開通運(yùn)營。該網(wǎng)絡(luò)共包含8個(gè)核心網(wǎng)站點(diǎn)和159個(gè)接入網(wǎng)站點(diǎn),光纖全長1147公里,面向政務(wù)、金融、大數(shù)據(jù)和工業(yè)等領(lǐng)域,服務(wù)近500家委辦局和380家國資委下屬企業(yè),已成為新的“合肥城市名片”。
國盾量子的發(fā)展歷程不僅是中國量子科技產(chǎn)業(yè)化的縮影,也是科研人員在踐行“量子科技 產(chǎn)業(yè)報(bào)國”的道路上留下的深深背影。
“量子產(chǎn)業(yè)正處于準(zhǔn)備起跑的階段,未來將迎來更大的發(fā)展機(jī)遇。我們將持續(xù)加大研發(fā)投入,推動(dòng)量子通信、量子計(jì)算和量子精密測(cè)量技術(shù)的不斷進(jìn)步,踐行量子信息產(chǎn)業(yè)的開拓者、實(shí)踐者和引領(lǐng)者的責(zé)任擔(dān)當(dāng)!碧剖辣胝f。