中国消费者报报道(记者王峰)新年伊始，备受业界关注的量子通信领域捷报频传：中国电信推出首款量子安全通话产品——“量子密话”；中国联通(600050,股吧)宣布成功完成量子通信+区块链应用测试验证；中国科学技术大学宣布中国科研团队成功实现跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网雏形，该网络已覆盖我国四省三市32个节点，包括北京、济南、合肥和上海4个量子城域网，通过两个卫星地面站与“墨子号”相连，目前已接入金融、电力、政务等行业的150多家用户。
量子通信究竟为何物?会给人们的通信生活带来哪些变化?《中国消费者报》记者就此进行了深入采访。
揭开神秘面纱
从“墨子号”升空到“九章量子计算机原型”问世，虽然量子技术已是热度不断的“网红”，但对很多人来说，它仍然披着神秘面纱。
从电通信到光通信，再到如今的量子通信，现代通信技术在满足人们的通信需求或实现人们新的需求的过程中不断前行。光通信主要利用光为传播介质，使人类获取信息的通信方式。光作为一种电磁波，有着频率高频带宽，通信容量大，抗电磁干扰能力强。光通信凭借着自身特点，充分满足了大量数据通信的正确可靠的高速传输和处理需求。而量子通信则是主要利用量子叠加态和纠缠效应，进行信息传递的新型通信方式，基于其量子力学中的不确定性测量坍塌和不可克隆等原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证，有着广阔的应用前景。
量子物理学家、中国科学院院士潘建伟指出，量子通信本质上是量子密钥的传输，利用量子纠缠可以将量子信息传输到另一个地点，而不是传送信息载体本身，属于被严格证明的“无条件安全通信方式”。
中电信量子科技有限公司副总经理查子龙解释说，量子通信实际上是利用量子态作为信息载体来进行信息交互的通信技术，在原理上确保非授权方不能复制与窃取量子信道内所传递的信息，安全性方面远高于目前的通信方式，属于被严格证明的“无条件安全通信方式”。量子通信会将信息进行加密传输，在这个过程中密钥不是一定的，用户每次发起“量子密话”时，量子密钥是从量子密钥分发网上实时取得的，每一次是随机性的，而且密钥只能用一次，下次通话会实时生成一个新密钥作为会话密钥。也就是说，量子密钥的分发是利用了量子通信的方式来完成的，保障通讯双方能够共同拥有密钥，使用光量子传输，可以避免被截取和破译，如果这个通讯被监听或者截取，就会即时破坏掉这种量子态，通讯双方也能第一时间得知他们的通讯遭到了破坏，从而切换密钥或者改变通讯方式。
商用步伐加快
近年来，我国量子通信技术无论是在研发上还是在落地实践上都加快了步伐。
“墨子号”量子科学实验卫星于2011年12月立项，是中科院空间科学先导专项首批科学实验卫星之一。2016年8月16日发射升空后，在国际上率先成功实现了千公里级的星地双向量子纠缠分发、高速星地量子密钥分发、地星量子隐形传态等实验。
标志着量子通信技术落地的“京沪干线”项目于2013年7月立项，2017年9月29日开通，整个项目建设周期42个月。建设期间，“京沪干线”项目组突破了高速量子密钥分发、高速高效率单光子探测、可信中继传输和大规模量子网络管控监控等系列工程化实现的关键技术，并成功实现首次洲际量子通信。
在2017年量子保密通信“京沪干线”与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上，中国科学技术大学教授潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等，与中国科学院上海技术物理研究所王建宇研究组、济南量子技术研究院，以及中国有线电视网络有限公司合作，成功组建世界上首个集成了700多条地面光纤量子密钥分发链路和两个卫星对地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络。
目前，我国在量子加密通信的核心指标密钥分发效率上也取得重大突破。2017年，量子加密通信的光纤密钥分发效率为28.4kbps/s，最高能够达到235.4kbps/s，够1.2万个用户同时进行加密，现在这一速率已经提升了40倍。未来星地的量子加密通信网络，还会随着技术的提升、基础设施的升级以及量子卫星的增加，不断地提高性能。当拥有了十几颗，或者几十颗的量子通信卫星之后，量子加密通信将能实现全球覆盖，再结合地面站和地面接收与发射设备的小型化以及便携化，届时降低了成本的量子加密通信，将会变成一种经济高效的安全通信网络。
任何通信技术的落地都离不开运营商支持。目前三大运营商在量子通信的商用上动作频频。记者从中国电信了解到，中国电信近日已开始在安徽省内招募“量子密话”友好体验客户。中国电信此次推出的“量子密话”服务是以APP方式操作实现的，已经适配各种安卓机型。用户如需办理量子安全通话业务，需携带身份证前往当地营业厅，更换定制的量子安全通话SIM卡，下载天翼量子安全通话APP，全程只换卡不换号，也不需更换手机。
中电信量子科技有限公司董事郑家升表示，中国电信已正式启动“量子铸盾行动”，将率先为10个城市公共安全提供量子安全云，为100个城市提供量子安全组网方案，为1万个政企客户提供量子安全加密解决方案，为1000万移动终端用户提供量子安全通话服务。
近日，中国联通也宣布成功完成量子通信+区块链应用测试验证。通过在“京雄量子加密干线”部署区块链BaaS基础设施节点与联盟区块链应用，测试团队在量子信息安全保障下验证了区块链账本数据同步、共识、账本数据读写等应用操作，验证了量子通信+区块链结合的安全性与可行性。
中国移动则在近期举办的全球合作伙伴大会媒体沟通会上，发布了超级SIM卡，内含加密芯片以及NFC功能，线下可充当饭卡、门禁卡、交通卡、车钥匙;线上可以进行金融安全认证、5G电子签名，大额转账等。
此外，中国广电控股的中国有线电视网络有限公司则与国科量子通信网络有限公司在海口就“共建海南星地一体环岛量子保密通信网络”完成战略合作签约，并同步推出“量子保密视频会议机顶盒融合产品”。
终端产品亮相
量子通信技术的发展引来了众多通信厂商的目光，相关终端产品和方案也竞相问世。
早在2017年，国盾量子与中兴通讯(000063,股吧)就合作推出全球首款商用“量子加密手机”，该手机通过安装量子安全TF卡，在全网通或WiFi环境下，用户之间可以实现基于量子安全的密话、密信功能。
三星于2020年5月推出推出一款量子加密智能手机，该手机安装了量子随机数生成芯片，用以确保对用户敏感信息的可信认证和加密、防止黑客攻击。
中国电信前不久展示了两款配备了“量子密钥”的手机，通过提前将量子密钥预注至安全SIM卡，用户使用智能手机时，传出的语音经过安全SIM卡数据加密，进而防止隐私信息被泄露。值得注意的是，该量子加密技术的运用并不需要重新专门设计一款量子手机，普通手机只要插入了已经提前被量子加密的SIM卡就可以使用，也就是说这项技术在未来的普及率会很高。
与此同时，面向企业、面向公众的量子安全应用产品和解决方案也正在不断推出，例如量子密码云、量子数据中心、量子数据存储、量子身份认证、量子手机、量子视频会议等。国科量子与中国广电联合推出的“量子保密视频会议机顶盒融合产品”就是将中国有线的机顶盒和云视频会议系统融合，把电视机变成视频会议终端，并进一步结合量子保密通信技术，应用量子密钥对云视频会议的音视频媒体流进行加密，保障音视频通过互联网传输的机密性。
未来可期
量子加密通信网络虽然在目前看来还暂时不能替代现有通信网络，但是作为通信技术的补充和加密升级，在服务安全性需求高的行业领域，仍然有着很好的应用前景，也许在不久的将来，我国的量子加密通信网络就可以实现全球联通，开行万里级别的量子卫星无中继通信服务。
量子通信市场潜力巨大，前瞻产业研究院发布的《中国量子通信行业市场前瞻与投资策略分析报告》预测， 2023年我国量子通信行业市场规模将达到805亿元左右，2019—2023年均复合增长率约为17.31%。
量子科技作为事关国家信息安全的战略新兴领域，已被写入“十四五”规划。在国家战略指引下，量子通信也备受运营商的关注。中国电信总经理李正茂表示，中国电信将完善科技创新的战略布局，聚焦5G、人工智能、量子通信等新一代通信技术，为智慧城市、工业大脑、雪亮工程提供服务，全面升级原有网络的安全防护能力，同时与云计算、大数据等技术相结合，提供量子安全云等产品。
从长期来看，量子通信产业应用场景十分广阔，除了网络信息安全，还可应用于量子通信干线、量子城域网、金融、国防等方面。潘建伟表示，将扩大量子通信网络的有效覆盖范围，包括实现量子通信网络和经典通信网络的无缝衔接、实现可支持千公里量级的量子中继，希望通过10-15年的努力，能够完整地发展我国天地一体广域量子的通信网络技术体系。
中电信量子科技有限公司总经理彭承志告诉记者，中国量子通信基础研究实力全球领先，具有产业标准话语权。目前，国家“十四五”规划中已经将量子科技、AI智能、芯片技术等纳入重点研发领域，在国家政策的支持下，我国量子通信产业化将加速向前推进，相信在不久的将来，量子安全专线、量子城域网等民用化设施将逐步落地。
（李显杰 ）
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