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芯片之后中美量子争霸战打响,中国团队声量大,美国功效都在幕后

admin2021-03-0286

文 | AI财经社 牛耕

编辑 | 赵艳秋

量子通讯正成为芯片之外又一炙手可热的行业。

据工商信息显示,中国已经有4200多家经营范围含“量子”的公司,其中85%注册于5年内,完全不亚于最近两年的“芯片公司注册热潮”。曾对簿公堂的国盾量子和九州量子,前者股价在12月初连涨1周,后者连涨跨越10天。甚至最高领导层,也在不久前整体学习了量子科技。

在资本市场掘金热背后,是一场可能关乎国家平安的竞赛。

12月10日,九章量子盘算机原型问世,其求解数学算法高斯玻色取样的速率,比现在最快的谷歌超级盘算机还要快100万亿倍。而在此之前,全球最顶尖的科技公司,从IBM、谷歌到阿里巴巴,都已破费数年研究量子盘算机。业内普遍的共识是,当量子盘算乐成应用后,所有现存的加密算法都将不堪一击,唯一能抵御的是行使同样粒子微观特征,对信息举行加密的手艺,即量子通讯。

芯片之后中美量子争霸战打响,中国团队声量大,美国功效都在幕后 第1张

中国量子通讯带头人、中国科学院院士潘建伟曾将量子盘算和量子通讯比喻成“矛与盾”。此前,中国的“矛”并不厉害,但“盾”已世界领先。而现在,战事又在升级。美国已改变它在量子通讯,也就是“盾”上最初颇为守旧的做法。中美量子争霸战已拉开序幕。

始于40年前的夏夜

1983年6月,郭光灿作为访问学者,参加在美国纽约州罗切斯特大学举行的“相关和量子光学集会”。这已经是第四届集会,量子科技正成为一门显学,但对中国学者来说还相对生疏。

就在这届学术集会期间,几名中国学者群集在其中一人的家里,吃着西瓜,通宵交流。“人人都很激动,以为这是一个全新的领域”,厥后有人回忆说,那时就有人亮相,要回国开展这一偏向的研究。

1984年,回国后的郭光灿向中科大争取到2000多元经费,在安徽滁州召开了天下第一届量子光学学术集会。这成为中国量子光学的发端。许多年后,郭光灿将成为这一领域的泰斗,并将另一位上将潘建伟引回海内。

而那时的潘建伟还在浙江读高中。1987年,潘建伟考入中科大近代物理系,将量子物理作为本科结业论文的偏向。结业后,当同学们都纷纷赴美留学,潘建伟却心心念着奥地利的一位量子物理权威,安东・塞林格。

彼时塞林格刚发现了一个关于多个粒子纠缠的主要定理,最先在奥地利确立自己的量子实验室。他急需一名助手验证自己的实验料想。恰恰此时,他见到了潘建伟。

塞林格问潘建伟,你的梦想是什么?对眼前实验室惊叹不已的潘建伟直接回答说,“在中国确立一个像您这样的、世界领先的实验室”。许多年后,夙愿成真。塞林格感叹道,“我一直信赖他会前程似锦,但没想到居然云云乐成。”

1999年,30岁出头的潘建伟在奥地利拿到实验物理学博士学位,随后返回中科大,最先确立量子物理与量子信息实验室。两年后,郭光灿则建立了中国科学院量子信息重点实验室。两个实验室都专注在量子通讯的研究上。

“幸运的是,2000年,中国的经济最先腾飞,因此举行高质量科学研究的时机突然到了。”《自然》杂志那时援引潘建伟的话报道。

量子通讯的研究可能会带来全新的、完全平安的信息传输方式。简朴来说,若是将“信息加密”和“密钥”比喻成“保险箱”和“钥匙”,那么在量子通讯中,接纳了“相互纠缠的光子”作为钥匙,而光子是最小的光粒子。通过这种方式传输的钥匙,纵然被截获也能被收发信人发现,这就像觉察贴在保险箱上的封条已被破损一样。潘和其他学者的目的,是将钥匙尽可能传输到更远的距离。

在业内人士看来,潘建伟和郭光灿的实验室,同样是接纳QKD(量子密钥分发),同样是接纳BB84协议。但潘的编码方式是基于光的偏振,郭则基于相位。这厥后也成为潘和郭的公司,国盾量子和问天量子的手艺门路差异。

最初回国时,潘的事情相比他的师傅塞林格,并没有那么耀眼。但潘很快找到了“弯道超车”的设施。要做量子通讯,需要光学、冷原子物理、电子学、真空等诸多人才。潘凭据自己学生所长,将他们分派到全球各大量子研究中央学习。“然后他们也都愿意回来。”潘组里的一位学生说。这一步棋证实潘建伟极具远见,让其实验室厥后发生了伟大的爆发力。

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在接下来的7年中,在潘建伟团队的起劲下,“钥匙”的传输距离不停拉长:先是在合肥内陆举行光纤传输实验,然后是在北京长城以及青海,最终在2012年跨越97公里,打破了世界纪录。今后,潘又最先研究通过卫星分发纠缠的光子。

真正改变款式的,另有一件大事。2009年,潘建伟团队在合肥建成了笼罩城区的量子通讯网络,包罗46个节点,这标志着城域量子通讯网络已经成熟。安徽省政府、中科院随后拍板,潘建伟和郭光灿划分介入创办了两家公司,即国盾量子和问天量子,希望将量子通讯推向产业化。

国盾量子的项目总监周雷,也是在那个时候加入的公司。他回忆说,最初全公司才十几二十小我私家。在与课题组先生的一番谈话之后,那时刚刚博士结业的他,选择加入公司,开启了产业化的十余年征途。

但纵然他可能也无法推测,公司的主干们现在不仅即将上亿身家傍身,也将成为国与国竞争的弄潮儿。

中国的投入让美国偕行眼红

“中国对生长这项手艺有一个经由深图远虑的战略。”美国量子通讯公司Qubitekk总裁兼CEO邓肯・厄尔在媒体上评价说。相比中国投入的数亿元真金白银,美国政府和产业界曾历久以为“量子加密不过是一项科学实验”,因此研究人员的精神一直集中在使用数学构建新的、可匹敌量子盘算机的方式,而没有设计建设新的基础设施。

在中国,2013年,“京沪干线”量子通讯网络立项,全长2000多公里,毗邻北京和上海,贯串济南和合肥,也是世界上第一条量子保密通讯干线。这条干线耗资5.6亿元,由国家发改委和地方政府负担。

“建设京沪干线,国家下了很大的刻意。”国盾量子员工回忆,这也成为这一领域公司生长的转折点。

2015年,中科院爽性将量子通讯列入了“率先行动”设计的战略必争领域,在“十三五”设计中启动了战略性先导科技专项“量子科学实验卫星”项目,完成“京沪干线”的申报和建设。

2016年,重量跨越600公斤、名为“墨子”的量子科学实验卫星在沙漠沙漠上发射,这颗为了纪念公元前5世纪中国哲学家、科学家墨子的卫星,乐成实现了北京与维也纳之间使用量子加密手艺的视频通话,将距离扩大到了创纪录的7451公里。同年,经由四年设计和建设,北京和上海之间的专用量子通讯网络也建成投入使用。

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2017年,京沪干线与墨子号实现“天地互连”,标志着中国进入量子通讯广域网阶段。这是全世界还没有任何国家能实现的壮举。这一功效让全世界科学家眼红不已。

在国家资源到位后,中国科学家也捉住了机遇,迭代手艺的速率让全世界瞩目。2016年“墨子号”上天时,卫星重达640公斤,只是验证了卫星能够传输量子纠缠光子,并未到达实用阶段,发生密钥的速率也并不乐观。但2020年6月,国际学术期刊《自然》杂志上,中国科学家宣布的最新研究解释,他们已提高了密钥发生的速率,降低了错误率,足够搭建“可以抵制攻击的平安通道”。

“这是一个主要里程碑”,亲切关注中国希望的邓肯・厄尔示意,“正是手艺的规模使这一点变得云云主要。他们是一个难以想象的整体。”而潘建伟以为基于这些研究,可以将卫星装备的重量降低到几十公斤,将地面装备的重量从10余吨降低到约100公斤,从而真正为商业化应用打开大门。

固然,这些研究也为潘建伟赢得了殊荣:27岁时研究功效位列《科学》杂志“年度全球十大科技希望”、《自然》杂志“百年物理学 21 篇经典论文”,31岁成为中科大教授,41岁成为中科院最年轻院士,2017年跻身《自然》杂志年度十大科学人物。

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在为量子通讯谋得一张“饭票”上,中国学者也独居慧眼。郭光灿最初为量子通讯找应用,找的不是军队或政府部门,而是中国银行这样有商业营业需求的单元。潘建伟团队在跟银行和银监会讨论事后,对方异常激动,由于“北京到上海的2000多公里光纤,原本要珍爱所有的点,现在只用珍爱几个中继就好了”。

2020年11月,国盾量子与中国电信配合计划的“量子加密手机”也刷屏媒体。有国盾量子人士称,这是行使SIM卡内的算法和密钥,加密用户的语音信息。虽然“是否大规模推广还要看中国电信”,但这台装备已经让量子通讯在宽大消费者群体中抓了一波眼球。

固然,在量子通讯产业化的过程中,时不时也飘过几朵乌云。

曾有文章质疑京沪干线是“带病上岗”,以及量子通讯有成码率低、通讯容易被阻断等问题。至今,量子通讯的应用价值仍在民众间众说纷纭。

但不得不提的是,量子科学是天生的“活靶子”,饱受民科和民众“盯梢”。在郭光灿院士申请项目时,就曾被人质疑是“伪科学”。一些平安专家也对量子加密的有效性抱持嫌疑。由于这种手艺太新,还没有经受过任何密码学家认可的严酷测试。

2017年,潘建伟手下一员上将――国盾量子董事长彭承志发表文章,称九州量子董事长郑韶辉威胁要“锤杀他妻女”,双方最终对簿公堂,更是把量子通讯推向风口浪尖。

郑韶辉身世浙江国资靠山,后通过神州量通,与国盾量子配合介入“沪杭干线”建设。此外,郑韶辉控制的云鸿投资直接入股国盾量子。但入股价钱50元/股最终变更为36元/股,节省出的3234万元,由云鸿投资“借”给了包罗国盾量子董事长彭承志在内的9名高管。

郑韶辉出钱,潘建伟出人,原本应当成为一桩美谈。但郑韶辉的九州量子在2016年6月上岸新三板,以300亿元市值收割了一波“量子科技”韭菜后,彭承志团队便与九州量子撇清关系。

今后,潘建伟等股东又从国盾量子套现数亿元,让金融从业者担忧“手艺团队的入股资金是向基金借的(云鸿投资),自己却先套现,无法向基金交接”。郑韶辉眼见潘团队套现,希望对方先还3234万元乞贷,遭到拒绝后便有了“威胁锤杀”一幕。

这场罗生门,“让我们今天都在填这个坑”。有国盾量子中层员工说,他们很忧郁量子通讯被以为是骗钱割韭菜的,最终毁掉这个不成熟的产业。“若是今天再发生,我们会有更成熟的处理方式。”

2019年3月,偏重于硬核科技和基础手艺的科创板开闸,为需要历久投资的量子通讯又添了一把火。2020年7月,国盾量子上岸科创板,首日涨幅跨越1000%,创科创板上市首日涨幅之最,至今股价与上市时齐平。“我们的财务状况之前也很忧伤。”有国盾量子员工说。资本市场的看好,让这家公司能够不必忧郁温饱,放心做产业化。

由于中国在量子通讯取得的希望,其在尺度制订上也有获得优势。现在,海内公司与ITP(国际电联)和ISO(国际尺度化组织)都有互助,甚至ITO量子手艺焦点组的主席都是中国人,即中科大张强教授。

中美量子争霸战

在光鲜亮丽的功效背后,中国量子通讯产业仍有“拮据”之处。中国稍有松懈,其他国家便会捉住一切机遇赶超。

在中国,国盾量子和问天量子已经是最具手艺能力的两家装备公司。停止2018年底,中国建成的7000多公里量子通讯网络里,有跨越6000公里使用了国盾量子产物,跨越700公里使用了问天量子产物。但令人尴尬的是,刚上市的国盾量子仍在亏损。

根据2020年10月三季报,国盾量子前三季度亏损2268万元,同比稍有收窄。而与之互助,同样由国科控股、中科大和潘建伟手艺团队建立,负担网络建设和运营事情的国科量网,一度在2019年年中资不抵债。

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“海内研发气力主要在这两家公司。”有行业人士称。另一家受到关注的中创为量子,现实是从国盾量子的北京销售团队生长而来,主要是做市场化事情。而九州量子现在已渐无声量。

甚至人才之战都透露了量子通讯领域的“落寞”。彭承志曾回复要去竞争对手处事情的学生,“事情确实不太好找,你要去便去吧。”

凭据相关报道,国家发改委在京沪干线建成后,又建设国家广域网一期,把北京―武汉―广州毗邻起来,约莫3000公里左右。但即便云云,业内人士称,相比移动通讯手艺,量子通讯连1G都不到,仍是一个异常小的市场,而且处于早期投资阶段。未来,只有装备小型化、芯片化后,与现有通讯网络融合,才可能真正打开广阔天地。

在中国公司艰难求存的同时,其他各国在迎头赶上。虽然美国对量子通讯的研究和应用许多都在军方,隐藏在幕后,但在看到中国的做法和最近量子通讯取得希望后,也来势汹汹。究竟,这是一场可能影响国家平安的竞赛。

2020年7月,美国能源部公布了一份讲述,提出生长国家量子互联网的蓝图战略。讲述称,处于生长初期的量子互联网对科学、工业和国家平安等至关主要的领域将发生深远影响。

在这个设计中,美国能源部甚至调动了17个美国国家实验室,来充当主干气力。美国能源部长丹・布劳耶特(Dan Brouillette)说:“通过构建这项新兴手艺,美国将继续致力于维护和扩展我们的量子能力。”

今年2月,由美国能源部资助的芝加哥52英里“量子环”建成,让美国成为建设最长陆基量子网络的国家之一。外媒称,它也许“会让中国使用的网络相形见绌”。

2020年7月23日,美国能源部还宣布选择芝加哥量子交易所作为第一个致力于生长量子互联网的美国能源部量子中央。这是一项耗资1.25亿美元,为期五年的量子中央设计。

除了国家项目,凭据媒体报道,美国量子通讯公司Quantum Xchange和Qubitekk也在迅速将量子通讯手艺商业化。Qubitekk使用量子加密手艺来珍爱田纳西州的电网,Quantum Xchange在美国东北部建设一个量子加密网络,希望为华尔街的银行和其他企业提供服务。与此同时,欧洲ID Quantique、日本东芝和NEC、韩国SK等也在试图建设量子通讯网络。

“美国的功效都在幕后,日韩则行使芯片优势,与欧洲互助在做。”有业内人士说,只管中国的量子通讯研究,以潘建伟团队为代表,在国际上占有很高声量,但在这场战事升级的战争中,中国不能掉以轻心。

网友评论

1条评论
  • 2021-03-02 00:00:08

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