问题:信息安全需求迅速上升,传统通信“可监听、可复制、可回放”诸上存先天隐患;随着政务、金融、能源等关键领域数字化加速,对高等级安全通信的需求更为迫切。量子保密通信利用量子态不可克隆等特性提供新的安全手段——但要实现工程化和便携化——高度依赖单光子探测等核心器件的能力。长期以来,核心器件受制于人、体积和功耗偏大、稳定性与一致性不足,成为制约推广应用的重要瓶颈之一。 原因:量子通信与经典光通信在原理和工程实现上差异明显。经典光通信通常用强光脉冲传输信息,一个脉冲包含大量光子;而量子通信需要在单光子尺度完成探测与判别,器件必须在极弱信号条件下保持高探测效率、低噪声和高稳定性,并能适应复杂环境变化。17年前我国在有关领域基础相对薄弱,材料体系、工艺平台和测试评价体系不完善,单光子探测等关键器件主要依赖进口,不仅成本高、交付周期长,关键参数也难以按需定制,影响重大工程建设和自主可控能力提升。 影响:此次展示的量子手机“量子密话”功能,反映出我国量子保密通信从实验室走向应用端的阶段性进展。单光子探测器的小型化、集成化提升,将带来三上影响:一是终端更轻便、更易部署,有利于从固定站点向移动场景延伸;二是提高系统集成度与工程可靠性,降低维护难度和综合成本;三是带动材料、封装、测试等上下游协同升级,增强产业链韧性。报道显示,第六代双通道单光子探测器体积仅拇指盖大小,较初代缩小200余倍,目前处于性能调测收尾阶段,体现出我国核心器件迭代和工程化能力上的持续突破。相关成果已服务于世界首条量子通信“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网等重大工程,并支撑前沿科研攻关,为我国在量子信息领域保持竞争力提供重要支撑。 对策:把关键器件掌握在自己手中,是量子信息技术走向规模应用的前提。业内人士认为,下一步需在三上持续发力:其一,打通基础研究与工程验证,围绕探测效率、暗计数、寿命和一致性等指标,完善测试评价与质量体系;其二,加快国产材料和核心工艺平台建设,形成可复制、可扩展的制造能力,提高批量供给水平;其三,以重大工程和典型应用为牵引,完善标准体系、接口规范和安全认证机制,推动从“能用”向“好用、易用、可规模用”转变。同时,加强复合型人才培养和团队协作机制,以长期投入应对“量子无人区”的不确定性挑战。 前景:从“依赖进口”到“自主研制”,从“体积庞大”到“拇指盖级”,关键器件的跨越式迭代为量子通信进入更广阔场景打开空间。可以预期,随着核心器件深入小型化、低功耗化并持续降成本,量子保密通信有望更快与现有网络体系融合,在政务通信、关键基础设施专网、跨域数据传输等领域形成更多可复制的应用样板。此外,量子信息技术仍在快速演进,国际竞争趋于激烈,需要坚持自主创新与开放合作并重,推进从原型系统到规模部署的关键跃迁。
从实验室的探索到走向产业应用,中国科技工作者以“十年磨一剑”的韧劲,在量子通信该“无人区”不断推进自主创新。唐世彪团队的实践表明,关键核心技术要不来、买不来,唯有把工匠精神落到真实需求与工程能力上,才能在科技竞争中赢得主动。面向未来,量子技术的深化应用将为数字中国建设提供更可靠的安全支撑。