以下文章來源于中國信息協(xié)會量子信息分會?，作者QIAC

迎建黨百年

百年征程波瀾壯闊，百年初心歷久彌堅。在革命、建設、改革各個歷史時期，中國共產黨都高度重視科技事業(yè)。在黨和國家的領導下，我國的科技創(chuàng)新不斷實現(xiàn)新跨越，取得新成就，量子信息領域也實現(xiàn)了從跟跑到并跑和部分領跑的歷史性轉變。

今年的兩院院士大會上，習近平總書記6次提及“量子”，點名“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星、76個光子的量子計算原型機“九章”、62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”等科技創(chuàng)新成就。展望未來，國家“十四五”規(guī)劃提出，要瞄準量子信息等前沿領域，對量子信息、類量子信息、量子計算、量子通信等量子科技前沿技術攻關作出重大部署。

正逢中國共產黨的百年華誕。不負所托，有所成就，是科研人員對黨最好的匯報。在“下好量子科技先手棋”的囑托下，中國信息協(xié)會量子信息分會梳理了中國量子通信技術發(fā)展中的閃亮瞬間，一起重溫前路，找準方向，乘勢而上，共展宏圖！

01誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)走向實用

2005年，清華大學學者提出誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)（QKD）方案[1]，可很好地應用于實際系統(tǒng)。

2006年，中國科大團隊率先實現(xiàn)100公里誘騙態(tài)量子密鑰分發(fā)實驗，從此打開了量子保密通信走向實用的大門。后來，該團隊將光纖量子密鑰分發(fā)距離拓展到200公里[2]。

2008年，我國首個3節(jié)點全通型量子保密電話網絡在合肥試驗成功[3]，相關技術在2009年服務“60周年國慶閱兵”。

02規(guī)?；怯蛄孔油ㄐ啪W絡建成

2009年，量子政務網試驗項目[4]在蕪湖展開、全通型量子通信網試驗項目[5]在合肥展開，驗證了城域網的基礎技術可行性。同年，科大國盾量子、蕪湖問天量子等科技成果轉化公司開始起步。

2011年，合肥建成全球首個規(guī)?；孔油ㄐ啪W絡——合肥城域量子保密通信試驗示范網[6]。同年，科技部“863計劃”首個量子通信領域主題項目《光纖量子保密通信綜合應用演示網絡》正式立項，該項目成果之一的組網和應用驗證實驗床——濟南量子通信試驗網于2013年建成[7]。

03遠距離量子保密通信干線立項

2013年，國家發(fā)改委正式批復立項世界首條千公里級量子保密通信干線——“京滬干線”技術驗證及應用示范項目，由中科院統(tǒng)一領導，中國科大作為項目建設主體承擔，安徽、山東配套投資。

“京滬干線”總長超過2000公里，覆蓋四省三市共32個節(jié)點，通過京滬干線，我國突破了高速量子密鑰分發(fā)、高速高效率單光子探測、可信中繼傳輸和大規(guī)模量子網絡管控等系列工程化實現(xiàn)的關鍵技術，完成了大尺度量子保密通信技術試驗驗證。2017年9月底，“京滬干線”正式開通[8]。

04量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空

2016年，中科院空間科學戰(zhàn)略性先導科技專項、世界首顆量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”發(fā)射升空[9]。

2017年，“墨子號”提前完成原定三大科學實驗任務：星地雙向量子糾纏分發(fā)、星地高速量子密鑰分發(fā)、地星量子隱形傳態(tài)[10]?。9月29日，“墨子號”與正式開通的量子保密通信“京滬干線”成功對接，實現(xiàn)了洲際量子保密通信，全球首個星地一體化的廣域量子通信網絡初具雛形[11]。

2018年，基于“墨子號”和“京滬干線”的成績，國家發(fā)改委啟動了“國家廣域量子保密通信骨干網絡建設”，列入“新一代信息基礎設施建設工程”支持項目[12]。

05量子通信國內外標準逐步建立

2016年，中國密碼行業(yè)標準化技術委員會開始啟動量子密鑰分發(fā)相關標準化研究項目[13]。

2017年，中國通信標準化協(xié)會設立量子通信與信息技術特設任務組[14]，國內量子信息技術方面的標準研究和制訂工作開始加速。截止到2021年6月，特設任務組共啟動了2項國家標準制定、12項行業(yè)標準制定、1項團體標準制定及25項研究報告等工作，其中3項行業(yè)標準已由國家工信部于2021年3月到5月間正式發(fā)布[15]。

同時，基于“京滬干線”等實踐成果，中國在國際量子信息相關標準制定工作中也在發(fā)揮著主力作用。2019年，國際電信聯(lián)盟設立“面向網絡的量子信息技術焦點組”[16]，這是國際標準化組織中第一個量子信息技術焦點組，由濟南量子技術研究院、國科量子、國盾量子、中國信通院、三大運營商、華為、中興、中國信科等中國團隊發(fā)起設立。

06量子通信芯片化初現(xiàn)曙光

2019年，中國科大團隊及其合作者研制出連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)芯片[17]，大大縮小了量子通信硬件的體積，為量子通信技術的普及提供了新思路。

2020年，中國科大團隊聯(lián)合國盾量子、中科院上海微系統(tǒng)所，共同搭建了一種新型的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)[18]，開辟了一個新的途徑來實現(xiàn)低成本、可擴展、安全的量子通信網絡。

07遠距離量子密鑰分發(fā)不斷突破

2020年，中國科大團隊利用“墨子號”量子科學實驗衛(wèi)星在國際上首次實現(xiàn)千公里級基于糾纏的量子密鑰分發(fā)[19]。

2021年，中國科大團隊聯(lián)合濟南量子技術研究院基于“濟青干線”現(xiàn)場光纜，利用國盾量子硬件平臺及上海微系統(tǒng)所的超導探測系統(tǒng)，突破現(xiàn)場遠距離高性能單光子干涉技術，分別采用兩種技術方案實現(xiàn)500公里量級雙場量子密鑰分發(fā)，創(chuàng)下目前現(xiàn)場無中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸最遠距離紀錄[20]。

08量子互聯(lián)網之高維度量子隱形傳態(tài)首次實現(xiàn)

目前各國推進的基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的量子保密通信網絡，是“量子互聯(lián)網”發(fā)展的初級階段，最終目標是實現(xiàn)將用戶、量子計算、量子傳感等節(jié)點應用量子隱形傳態(tài)等量子通信技術連為一體的量子網絡。

2019年，中國科大團隊和奧地利研究人員合作，在國際上首次成功實現(xiàn)高維度量子體系的隱形傳態(tài)[21]。這是科學家第一次在理論和實驗上把量子隱形傳態(tài)擴展到任意維度，為復雜量子系統(tǒng)的完整態(tài)傳輸以及發(fā)展高效量子網絡奠定了堅實的科學基礎。

09量子互聯(lián)網之量子計算實現(xiàn)“優(yōu)越性”

在量子計算方面，2020年，中國科大團隊構建了76個光子的量子計算原型機“九章”[22]，使得我國成功達到量子計算研究的首個里程碑——量子計算優(yōu)越性。

2021年，中國科大團隊成功研制了62比特可編程超導量子計算原型機“祖沖之號”[23]，并在此基礎上實現(xiàn)了可編程的二維量子行走，成為中國超導量子計算的重要里程碑。

10規(guī)?；瘧脝⒑?/strong>

自2009年量子保密通信技術服務國慶60周年閱兵后，政務、金融、電力、工業(yè)互聯(lián)網等領域已有其示范性應用。

2021年，《Nature》雜志刊發(fā)我國“跨越4600公里的天地一體化量子通信網絡”[24]?成就的文章，審稿人評價稱這是量子保密通信“巨大的工程性成就”。

目前，中國電信集團和國盾量子已啟動“量子鑄盾”行動[25]，計劃為10個城市的公共安全提供“量子安全云”，為100個城市提供量子安全組網方案，為10000個政企客戶提供量子安全加密解決方案，為1000萬移動終端用戶提供量子安全通話服務，推動量子保密通信相關技術產業(yè)化。

參考來源：

[1] 來源：Physical Review Letters

https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.94.230503

[2] 來源：CCSA 《量子保密通信技術白皮書》

[3] 來源：科技日報

http://www.stdaily.com/kjrb/kjrbbm/2021-06/23/content_1159111.shtml

[4] 來源：中國科學院

http://www.cas.cn/xw/zyxw/yw/200905/t20090519_2313726.shtml

[5] 來源：科學網

http://news.sciencenet.cn/sbhtmlnews/2009/9/223647.html

[6] 來源：中國科學報

http://www.cas.cn/xw/cmsm/201202/t20120221_3442898.shtml

[7] 來源：山東省科技廳

http://www.most.gov.cn/dfkj/sd/zxdt/201311/t20131107_110215.html?searchword=%E6%B5%8E%E5%8D%97%E9%87%8F%E5%AD%90%E4%BF%9D%E5%AF%86%E9%80%9A%E4%BF%A1%E8%AF%95%E9%AA%8C%E7%BD%91&prepage=10&channelid=44374&sortfield=-DOCRELTIME&strKeyWords=&itime=0

[8] 來源：新華社

http://www.xinhuanet.com/politics/2017-09/04/c_129695914.htm

[9] 來源：新華社

http://www.xinhuanet.com/world/2016-08/16/c_129231459.htm

[10] 來源：新華社

http://www.cac.gov.cn/2019-02/15/c_1124120504.htm

[11] 來源：國際在線

http://www.cas.cn/cm/201709/t20170930_4616570.shtml

[12] 來源：國家發(fā)展與改革委員會

https://www.ndrc.gov.cn/xxgk/zcfb/tz/201711/t20171127_962601.html

[13] 來源：中國信息協(xié)會量子信息分會《2020量子安全技術白皮書》

[14] 來源：中國科學院

http://www.cas.cn/sygz/201706/t20170615_4605181.shtml

[15] 來源：中國通信標準化協(xié)會

http://www.ccsa.org.cn/webadmin/#/td-standard/standard-common?no=YD%2FT%203835.1-2021&releaseDate=2021-03-05

http://www.ccsa.org.cn/standardDetail?standardNum=YD%2FT%203834.1-2021

http://www.ccsa.org.cn/standardDetail?standardNum=YD%2FT%203907.3-2021

[16] 來源：光明網

https://difang.gmw.cn/sd/2019-12/09/content_33387646.htm

[17] 來源：Nature Photonics

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0504-5

[18] 來源：Physical Review X

https://journals.aps.org/prx/abstract/10.1103/PhysRevX.10.031030

[19] 來源：Nature

https://www.nature.com/articles/s41586-020-2401-y

[20] 來源：Physical Review Letters、Nature Photonics

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.126.250502

https://www.nature.com/articles/s41566-021-00828-5

[21] 來源：Nature Photonics

https://www.nature.com/articles/s41566-019-0504-5

[22] 來源：Science

https://science.sciencemag.org/lookup/doi/10.1126/science.abe8770

[23] 來源：Science

https://science.sciencemag.org/content/early/2021/05/05/science.abg7812

[24] 來源：Nature

https://www.nature.com/articles/s41586-020-03093-8

[25] 來源：科學網

http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2020/11/448206.shtm

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