6月27日，中科院院士、中國科技大學常務副校長潘建偉在上海一場報告會上以《讓中國的量子科學“領跑”世界》為題的報告中提到：“如果說量子信息是一棵竹子，過去一直在泥土中醞釀破土，現在則到了破土而出的時候。”隨即他提出，如果這棵竹子“被栽在花盆里，最多就長成盆景，如果長在山林中，就可能發展成一片竹林”。
言下之意，潘建偉認為當前中國在量子信息方面面臨著領跑的機會，應該創造環境大力發展。
《中國科學報》記者在產業層面也聽到了類似的聲音。在近日由阿里技術舉辦的“阿里技術下午茶”活動上，阿里巴巴集團首席通信科學家謝崇進在與記者交流中談到，美國的谷歌、IBM、微軟等企業都在量子計算等領域有大手筆的布局和很認真的研究，中國企業在這方面“還太少”。
曲高和寡，是科技企業不肯為量子技術的高研發成本買單，還是量子的世界太過玄妙，讓務實的企業家們看不到希望？
率先“吃螃蟹”的企業
在量子技術領域，被認為最具顛覆性的方向是量子計算以及量子計算機，而被認為可能最先可用或最容易商業化的，則是量子密碼和量子通信相關技術。
阿里巴巴是國內少有的在量子通信領域高調布局的企業：2015年阿里與中科院成立的量子計算實驗室，成為中國首個大力投入量子信息科學的中國科技公司。今年3月，阿里云發布“全球首個云上量子通信商用服務”，認為“由此打開了量子信息科學普惠發展之門”。
“2013年至今，阿里在量子通信技術上投入巨大資源，產出的專利就達數十項，包括量子密鑰分配（QKD）的算法實現、系統架構，QKD和云計算結合的應用，量子通信云服務，以及量子通信和可信計算的結合等方面。”謝崇進自認，阿里的量子通信團隊挑戰的是“無人區式”科學難題，這些難題在全球范圍內都是挑戰。
不過阿里人堅定認為，量子通信的社會價值廣泛。阿里巴巴資深專家石犀就是代表，他認為，量子通信不僅可用于軍事、國防等國家級保密領域，還可用于金融、數據中心、物聯網、區塊鏈等國民經濟領域。
按照阿里巴巴董事局主席馬云此前宣布的“NASA”計劃，阿里目前正在為20年后儲備核心科技，以實現“換道超車”，服務全球20億人，成為世界第五大經濟體。量子信息正是“NASA”計劃中正在儲備的核心科技之一。
“量子通信的加密技術被科學界認為是目前無法被破解的信息保密技術，阿里巴巴除了持續深耕量子通信技術，還會通過阿里云向全球企業輸出量子通信的安全服務”。謝崇進在當天的下午茶活動上，提出了阿里在量子通信技術上的商業邏輯：通過阿里云提供量子通信的安全服務。
尚不完備的“量子通信”
量子通信被認為“絕對安全”，則是源于量子密碼技術可以天衣無縫地和密碼學中被證明“可以實現無條件安全”的“一次一密”隨機密碼相配合。在量子密碼之前，“一次一密”僅存在于理論中。
量子密碼則由于量子力學的基本特性——量子的不確定性和不可克隆，使得量子密鑰分配能夠確保任何企圖竊取傳送中的密鑰都會被合法用戶所發現，這也是量子密鑰分配所獨有的優勢，它在原理上保障了信息在通訊中的“絕對安全”。
不過，當前量子密碼技術在應用上還面臨一些障礙。中國科學院院士、中國科學院量子信息重點實驗室主任郭光燦曾告訴《中國科學報》記者，量子密碼系統現在還有實際安全性問題，即由于器件等的非理想性導致安全性漏洞。例如單粒子探測效率難以達到百分之百，就會產生傳輸損耗。而這種非理想因素下的漏洞就有可能被竊聽者用來竊取密鑰。
另外，郭光燦指出，就算人們設計出與設備完全無關的量子密碼協議，但因隨機數的真偽、合法用戶的識別等問題仍然難以做到密鑰的“絕對安全”。
郭光燦堪稱是我國量子信息乃至量子力學領域的奠基人之一，他多次公開表示殷切看到我國能在量子信息、量子計算等技術領域抓住機會，實現從跟蹤到引領的跨越，但他堅持類似于量子科學技術這種新興手段，更要腳踏實地、一步一個腳印地來。
“量子密碼系統必須能經受得住現有所有可能手段的攻擊才可以大規模應用。”郭光燦表示。
同時，也有學者指出，應用了量子密碼技術并不等同于實現了量子通信。“現階段的量子通信，只是利用了‘量子保密技術’的經典通信，它恰當的名稱或許應為‘量子保密通信’。真正的量子通信有其明確內涵，即將信息編碼在量子比特上，在量子通道上將量子比特由甲方傳給乙方，直接實現信息的傳遞。”相關學者表示，這種真正的量子通信，目前仍處于基礎研究階段，離實際應用還很遙遠。
“量子中繼”等問題待解
自量子密碼理論提出以來，距今已有30多年的歷程。郭光燦曾于2016年總結了30余年來所取得的成就：目前可以達到的水平是，在百公里范圍的城域網，量子密碼體系可以做到密鑰分配在各種攻擊下是安全的；當前的安全密鑰生成率在25公里可確保高清視頻“一次一密”，在100公里內能確保音頻、文字、圖片等的“一次一密”。
在科研階段，如今量子保密通信最遠的世界紀錄，是去年11月我國科學家實現的超過400公里可抵御黑客攻擊的測量設備無關量子密鑰分發。
“可以制定‘量子密碼標準’，推廣應用。不過隨著攻擊技術水平的提高，現有相對安全的量子密碼也可能會被攻擊，到那時要隨之更新‘量子密碼標準’。”郭光燦特別提到，量子密碼體系必須確保安全密鑰的生成率足夠高，才能達到視頻等信息“一次一密”加密的需求。
此外，量子通信還受制于量子的不可克隆定理，攜帶量子信息的光子不可以像經典通信中的中繼放大那樣把信號進行放大，光子在光纖中傳播會有損耗，因此目前的技術只能實現百公里量級的傳播。目前，實現遠距離量子通信的有效手段是“量子中繼”。然而由于“量子中繼”的研制受到可實用的量子存儲器和確定性糾纏光子源的限制，目前仍然處于基礎研究階段。
“目前量子通信網絡中用到的中繼是一種叫可信中繼，即可能是通過人工把量子態信息讀取出來以后，再進行重新制備。我們只能無條件相信這個操作是可信的。”謝崇進告訴記者，可信中繼是在量子中繼實現之前的“權宜之計”。
記者了解到，在歐盟發布的《量子信息處理和通信：歐洲研究現狀、愿景與目標戰略報告》中，歐洲就將“重點發展量子中繼和衛星量子通信，實現1000公里量級的量子密鑰分配”寫入了歐洲未來五年和十年量子信息的發展目標。
“隨著云計算的廣泛使用，人們對數據安全的要求越來越高。此外量子計算可能在不遠的將來成為現實，如何建立量子時代的信息安全漸漸在世界范圍內成為一個研究熱點。”謝崇進對記者說，盡管問題重重，量子保密通信作為目前安全等級最高的加密技術，正逐漸得到業界的認可。
“2013年阿里巴巴就開始對量子通信進行深入研究，2015年中完成量子傳送門的開發。”盡管對現有技術的具體應用諱莫如深，謝崇進告訴記者，“這種新興的技術，總得有人去探索，不是么？”
摘自《中國科學報》
