中航证券 李欣 梅子豪

  近日,安徽省政府正式印发《合肥综合性国家科学中心实施方案(2017-2020年)》(以下简称《方案》),《方案》旨在解决重大科学问题、提升原始创新能力、催生变革性技术,为我国科技长远发展和创新型国家建设提供有力支撑。其中,量子信息国家实验室将是合肥综合性国家科学中心的重要组成部分之一:《方案》提出,要争创量子信息科学国家实验室,在量子信息领域保持国际领先地位。

  量子信息技术最为重要的两项应用是量子通信与量子计算机。量子通信是迄今为止唯一被严格证明是无条件安全的通信方式,与传统通信技术相比,具有极高的安全性、保密性、信息传递效率与抗干扰性能,被认为是下一代通信领域的支撑性技术。而在摩尔定律正在失效、现代计算机芯片的结构性能在经典物理领域内无法进一步得到提升的当下,量子计算机将在海量信息处理、重大科学问题研究等方面产生巨大影响,为经济的发展、科技的进步、国防军事实力以及国家国际地位的提高做出突出贡献。

  量子信息技术的重要战略意义使其已成为全球物理学研究的前沿与焦点领域:全球最大的独立科技研发机构美国Battelle公司于2014年提出,计划在未来建立连接美国主要城市、总长超万公里的环美国量子通信网络;欧洲科学家团体提出了以维也纳为中心,西至爱丁堡,东至雅典,北至奥斯陆,南至里斯本的多横多纵的光纤量子骨干网计划;2015年世界最大的芯片制造商Intel公司宣布投入巨资与荷兰代尔夫特理工大学合作研发基于硅量子点的量子计算机,以期抢占半导体量子计算机研制的制高点;2016年欧盟宣布将于2018年启动总额10亿欧元的量子技术项目,促进包括通用量子计算机等在内的多项量子技术的发展。

  我国政府对量子通信技术的发展同样给予了高度的重视:早在2006年,我国就在《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》中将“量子调控研究”列为重大科学研究计划,并预计“可能在20~30年后对人类社会经济发展产生难以估量的影响”;2015年11月,国家“十三五”规划正式发布,量子通信成为其中重大科技项目之一;2016年4月,习近平总书记在量子通信京沪干线运管中心对量子通信研发工作给予了肯定,表示“很有前途、非常重要”;今年1月,全国科技工作会议在北京召开,量子通信被列入“科技创新2030重大项目”。

  在国家政策的大力支持下,虽然起步略晚,我国在量子信息领域已经实现了跨越式发展。在量子通信领域,继我国去年8月成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”后,“墨子号”于今年8月圆满完成全部既定科学目标,其安全通信速率与传统技术相比提升了万亿亿倍,为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了坚实的科学和技术基础。此外,我国于今年9月正式开通运行了世界首条量子保密通信“京沪干线”,实现了中国工商银行网上银行京沪异地数据的量子加密传输和灾备、阿里征信数据的异地加密传输以及量子加密流媒体视频点播等应用示范。在量子计算机领域,今年5月,世界首台超越早期经典计算机的光量子计算机在我国诞生,其取样速度比人类历史上第一台电子管计算机(ENIAC)和第一台晶体管计算机(TRADIC)的运行速度快10~100倍,且比国际同行类似的实验加快至少24000倍。

  我国在量子信息领域已经抢占了国际上的制高点,实现了从“跟跑者”向“领跑者”的转变。展望未来,“京沪干线”将与更多的主干线、地域干线乃至量子通信城域网实现互联互通,在15年内构建完成互联互通、天地一体、覆盖全球的量子保密通信网络,在国防、军事、金融等领域实现广泛应用。在量子计算机方面,中国量子力学第一人潘建伟院士及其研究团队计划在5年后使量子计算机的计算潜力超越目前世界运算速度排名第一的超级计算机“太湖之光”;计划在5至10年内使量子计算机对某些特定问题的求解速度达到2的100次方,为目前全球计算能力总和的百万倍;计划在10年后,完成专用量子计算机的建造,应用于人工智能、大数据分析、信息提取等特殊领域。

  在量子信息技术的产业化序幕即将拉开的同时,我们也应当看到量子通信的产业化目前仍面临着一些问题。首先,部分技术难题仍待突破以提高量子信息技术的应用效果、降低其应用成本、加快其应用场景的推广;其次,量子信息产业项目的开展现在主要以高校、科研院所为主,商业公司的相关技术积累较少,不利于产品的快速产业化及全面发展;最后,量子信息产业的发展需要物理、材料、信息和计算机科学等多学科的紧密协调和合,虽然我国在量子信息技术的研究领域已经取得了一系列重大突破,但是在核心电子器件、高端通用芯片及基础软件产品领域的长期落后成了制约我国量子信息技术产业发展的绊脚石。

  量子信息技术产业的发展可以看作我国高端装备制造业崛起的一个缩影。高端装备制造业是衡量一个国家制造业发展水平和整体经济综合竞争实力的重要标志。我们认为,资本市场助推下的军民融合发展战略将是高端装备制造业发展的重要助推器:一方面,通过军工企业混合所有制改革、军内院校和科研机构资产证券化,核心技术骨干的积极性将得到有效调动,能够为高端装备制造技术的进步提供源源不断的科研和人才支持;另一方面,高端装备制造技术在军事上有广阔的市场空间,而民间资本通过“基金+债权+股权”的投融资模式以及规范监管的资本市场参与拓展相关技术的市场空间,将为军工主题投资增加更多有前景的标的。

  值得欣喜的是,随着军民融合战略成为资本市场的热点,一大批改革的试点正在渐次铺开。我们期待,量子通信领域商业化有望成为军民融合发展的典范,促进军民融合向深度发展、大力培育和发展各类高端装备制造业,为我国实现由制造业大国向制造业强国转变提供坚实基础。

量子通信有望成为军民融合新典范

图文简介

在国家政策的大力支持下,虽然起步略晚,我国在量子信息领域已经实现了跨越式发展。