如何保證通信的安全性？怎樣突破現(xiàn)有經(jīng)典計算機的算力上限？更高水平的測量精度要靠什么實現(xiàn)？對于這些問題，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（以下簡稱“國盾量子”）從實驗室走出，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。
從實驗室走出的“種子”
“一開始，我們團隊只有十幾個人，包括中國科學技術(shù)大學的老師，以及剛從近代物理系畢業(yè)的幾位學生，擠在安徽省合肥市高新區(qū)‘留學人員創(chuàng)業(yè)園’的一間小小辦公室里?！被貞浧鸸境鮿?chuàng)時的情況，國盾量子副總裁、研發(fā)總監(jiān)唐世彪在接受《經(jīng)濟參考報》記者采訪時，十分感慨地表示，“當時就像種下一顆種子，能不能發(fā)芽都還不能確定?！?/p>
2009年，在國家鼓勵科技成果轉(zhuǎn)化的背景下，一支來自合肥微尺度物質(zhì)科學國家研究中心的科研團隊決定搭建中國的量子信息“產(chǎn)學研用”創(chuàng)新平臺，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，量子技術(shù)尚屬“無人區(qū)”，核心技術(shù)受制于人，市場認知幾乎為零。
唐世彪告訴記者，在當時，綜合考慮了技術(shù)發(fā)展和市場需求，公司選擇了主攻量子信息技術(shù)在通信領域的應用。“隨著通信在現(xiàn)代社會的應用不斷深入，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。”
唐世彪所在的團隊在2008年左右就成功實現(xiàn)了3-5節(jié)點、100公里左右的量子保密通信技術(shù)，具備了初步產(chǎn)業(yè)化的基礎條件。但是，從實驗室到市場的道路并非一帆風順。
國盾量子歷代量子密鑰分發(fā)產(chǎn)品迭代圖
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“強光”進行信息傳輸，其使用的光脈沖內(nèi)包含數(shù)以億計的光子；而量子保密通信進行密鑰分發(fā)所使用的“弱光”，單次可能僅包含一個光子，這就對所使用的單光子探測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器，當時國內(nèi)的產(chǎn)品還無法滿足需求，但進口的產(chǎn)品不僅價格高昂且良品率很低，嚴重影響了我們的研發(fā)進度?！碧剖辣胝f，“后來才知道，海外供應商專門進行了二次篩選，將性能較差的產(chǎn)品賣給我們?！?/p>
為了沖破研發(fā)瓶頸，國盾量子聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢研發(fā)機構(gòu)開啟國產(chǎn)化攻關(guān)。四年間，團隊完成上千次實驗，最終實現(xiàn)核心器件全面國產(chǎn)化，探測效率反超進口產(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，這也進一步讓我們堅定了自主研發(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‘科研帶動產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)反哺科研’的良性循環(huán)?！笨粗鴩芰孔訉嶒炇抑械摹白鏇_之二號”同款量子計算機，唐世彪一邊介紹一邊說。
以量子計算為例，目前的經(jīng)典計算機正面臨著算力增長的瓶頸，量子計算可以實現(xiàn)指數(shù)級的算力優(yōu)勢，這對于中國科技和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。但是，我國在超導量子計算機的研制過程中，曾長期面臨測控系統(tǒng)等關(guān)鍵設備依賴進口的困境。
國盾量子工程師正在進行9微米單模光纖纖芯的準直和耦合
“超導量子計算對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會，這不僅影響了我國量子計算機的研發(fā)，長遠來看也不利于相關(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技術(shù)大學合作，抽調(diào)技術(shù)人員組成聯(lián)合攻關(guān)小組，實施量子計算機“室溫測控系統(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“室溫測控系統(tǒng)”的研制及定型，推出了整體價格遠低于國外商用儀器的超導量子計算測控系統(tǒng)——ez-Q Engine，并服務于“祖沖之二號”實現(xiàn)量子計算優(yōu)越性實驗。2024年，國盾量子推出國產(chǎn)稀釋制冷機ez-Q Fridge，實際運行指標達到同類產(chǎn)品國際主流水平，成為國內(nèi)首款可商用可量產(chǎn)的超導量子計算機用稀釋制冷機。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)對外溢出的成果?！碧剖辣氡硨χ鴩芰孔诱箯d里展示的滿滿一墻的技術(shù)轉(zhuǎn)化成果告訴記者，“先進的技術(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)學研轉(zhuǎn)化的‘天塹’?！?/p>
共建產(chǎn)業(yè)生態(tài)參天“大樹”
量子技術(shù)的應用除了需要牽頭企業(yè)的努力，還需要整個產(chǎn)業(yè)生態(tài)的支持。
在量子保密通信領域，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，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)的廣泛應用奠定了基礎。
國盾量子研制生成的小型化量子衛(wèi)星地面站正在和“墨子號”衛(wèi)星對接
2022年8月，全國規(guī)模最大、覆蓋最廣、應用最多的量子城域網(wǎng)——“合肥量子城域網(wǎng)”正式開通運營。該網(wǎng)絡共包含8個核心網(wǎng)站點和159個接入網(wǎng)站點，光纖全長1147公里，面向政務、金融、大數(shù)據(jù)和工業(yè)等領域，服務近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)報國”的道路上留下的深深背影。
“量子產(chǎn)業(yè)正處于準備起跑的階段，未來將迎來更大的發(fā)展機遇。我們將持續(xù)加大研發(fā)投入，推動量子通信、量子計算和量子精密測量技術(shù)的不斷進步，踐行量子信息產(chǎn)業(yè)的開拓者、實踐者和引領者的責任擔當?！碧剖辣胝f。
