關(guān)于量子通信與量子計(jì)算，終于有人講透了!
2018-09-17 09:01:37 n量子信息科學(xué)(Quantum Information)是以量子力學(xué)為基礎(chǔ)，把量子系統(tǒng)“狀態(tài)”所帶有的物理信息，進(jìn)行信息編碼、計(jì)算和傳輸?shù)娜滦畔⒓夹g(shù)。量子信息技術(shù)主要包括量子通信和量子計(jì)算，由于它們具有潛在的應(yīng)用價(jià)值和重大的科學(xué)意義，正引起人們廣泛的關(guān)注和研究。
本文首先介紹量子相關(guān)的基本概念、性質(zhì)及基本原理；接著，從量子通信和量子計(jì)算兩個(gè)部分闡述其原理與發(fā)展現(xiàn)狀；然后，簡(jiǎn)單介紹了后量子密碼學(xué)（也稱抗量子密碼體制）的發(fā)展情況；最后，對(duì)量子信息技術(shù)的發(fā)展進(jìn)行總結(jié)與展望。
在本章中，首先介紹量子和量子信息基本概念及相關(guān)特性；然后介紹量子信息學(xué)領(lǐng)域的研究分支及其研究?jī)?nèi)容。
量子(Quantum)屬于一個(gè)微觀的物理概念。如果一個(gè)物理量存在最小的不可分割的基本單位[1]，那么稱這個(gè)物理量是可量子化的，并把物理量的基本單位稱為量子。現(xiàn)代物理中，將微觀世界中所有的不可分割的微觀粒子（光子、電子、原子等）或其狀態(tài)等物理量統(tǒng)稱為量子。
量子這個(gè)概念最早由德國(guó)物理學(xué)家普朗克在1900年提出的，他假設(shè)黑體輻射中的輻射能量是不連續(xù)的，只能取能量基本單位的整數(shù)倍，這很好地解釋了黑體輻射的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。即假設(shè)對(duì)于一定頻率的電磁輻射，物體只以“量子”的方式吸收和發(fā)射，每個(gè)“量子”的能量可以表示為:
，為普朗克常數(shù)。
量子假設(shè)的提出有力地沖擊了牛頓力學(xué)為代表的經(jīng)典物理學(xué)，促進(jìn)物理學(xué)進(jìn)入微觀層面，奠定了現(xiàn)代物理學(xué)基礎(chǔ)，進(jìn)入了全新的領(lǐng)域。
作為一種微觀粒子，量子具有許多特別的基本特性，如量子力學(xué)三大基本原理：
也稱為不確定性原理，即觀察者不可能同時(shí)知道一個(gè)粒子的位置和它的速度，粒子位置的總是以一定的概率存在某一個(gè)不同的地方，而對(duì)未知狀態(tài)系統(tǒng)的每一次測(cè)量都必將改變系統(tǒng)原來(lái)的狀態(tài)。也就是說(shuō)，測(cè)量后的微粒相比于測(cè)量之前，必然會(huì)產(chǎn)生變化。
量子不可克隆原理，即一個(gè)未知的量子態(tài)不能被完全地克隆。在量子力學(xué)中，不存在這樣一個(gè)物理過(guò)程：實(shí)現(xiàn)對(duì)一個(gè)未知量子態(tài)的精確復(fù)制，使得每個(gè)復(fù)制態(tài)與初始量子態(tài)完全相同。
量子不可區(qū)分原理，即不可能同時(shí)精確測(cè)量兩個(gè)非正交量子態(tài)。事實(shí)上，由于非正交量子態(tài)具有不可區(qū)分性，無(wú)論采用任何測(cè)量方法，測(cè)量結(jié)果的都會(huì)有錯(cuò)誤。
除此之外，還包括以下基本特性：
量子狀態(tài)可以疊加，因此量子信息也是可以疊加的。這是量子計(jì)算中的可以實(shí)現(xiàn)并行性的重要基礎(chǔ)，即可以同時(shí)輸入和操作個(gè)量子比特的疊加態(tài)。
兩個(gè)及以上的量子在特定的(溫度、磁場(chǎng))環(huán)境下可以處于較穩(wěn)定的量子糾纏狀態(tài)，基于這種糾纏，某個(gè)粒子的作用將會(huì)瞬時(shí)地影響另一個(gè)粒子。愛(ài)因斯坦稱其為: “幽靈般的超距作用”。
量子力學(xué)中微觀粒子間的相互疊加作用能產(chǎn)生類似經(jīng)典力學(xué)中光的干涉現(xiàn)象。
利用微觀粒子狀態(tài)表示的信息稱為量子信息。量子比特(quantum bit或qubit)是量子信息的載體，它有兩個(gè)可能的狀態(tài)，一般記為
和
，對(duì)應(yīng)經(jīng)典信息里的0和1。狀態(tài)和是二維復(fù)向量空間中的單位向量，它們構(gòu)成了這個(gè)向量空間的一組標(biāo)準(zhǔn)正交基。量子比特的狀態(tài)是用一個(gè)疊加態(tài)表示的，如
，其中
，而且測(cè)量結(jié)果為態(tài)的概率是
，而得到態(tài)的概率是
。這說(shuō)明一個(gè)量子比特能夠處于既不是又不是的狀態(tài)上，而是處于和的一個(gè)線性組合的所謂中間狀態(tài)之上。經(jīng)典信息可表示為
，而量子信息可表示為
一個(gè)經(jīng)典的二進(jìn)制存儲(chǔ)器只能存一個(gè)數(shù)：要么存 0，要么存 1。但一個(gè)二進(jìn)制量子存儲(chǔ)器卻可以同時(shí)存儲(chǔ)0和1這兩個(gè)數(shù)。兩個(gè)經(jīng)典二進(jìn)制存儲(chǔ)器只能存儲(chǔ)以下四個(gè)數(shù)的一個(gè)數(shù): 00，01，10 或 11。倘若使用兩個(gè)二進(jìn)制量子存儲(chǔ)器，則以上四個(gè)數(shù)可以同時(shí)被存儲(chǔ)下來(lái)。按此規(guī)律，推廣到N個(gè)二進(jìn)制存儲(chǔ)器的情況，理論上，N個(gè)量子存儲(chǔ)器與N個(gè)經(jīng)典存儲(chǔ)器分別能夠存儲(chǔ)
個(gè)數(shù)和1個(gè)數(shù)。由此可見(jiàn)，量子存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)能力是呈指數(shù)增長(zhǎng)的，它比經(jīng)典存儲(chǔ)器具有更強(qiáng)大的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的能力，尤其是當(dāng) N很大時(shí)(如 N=250 )，量子存儲(chǔ)器能夠存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)量比宇宙中所有原子的數(shù)目還要多[1]。
量子信息學(xué)是量子力學(xué)與信息科學(xué)形成的一個(gè)交叉學(xué)科，該領(lǐng)域主要包括兩個(gè)領(lǐng)域：量子通信和量子計(jì)算。其中量子通信主要研究的是量子介質(zhì)的信息傳遞功能進(jìn)行通信的一種技術(shù)，而量子計(jì)算則主要研究量子計(jì)算機(jī)和適合于量子計(jì)算機(jī)的量子算法。
圖 1 量子信息學(xué)的研究分支
所謂量子通信，從概念角度來(lái)講就是利用量子介質(zhì)的信息傳遞功能進(jìn)行通信的一種技術(shù)。它主要包括量子密鑰分配、量子隱形傳態(tài)等技術(shù)。量子密碼 (Quantum Cryptography)是利用量子力學(xué)屬性開(kāi)發(fā)的密碼系統(tǒng)。與傳統(tǒng)的密碼系統(tǒng)不同的是，它的安全性依賴于量子力學(xué)屬性（不可測(cè)量和不可克隆等）而不是數(shù)學(xué)的復(fù)雜度理論。量子密鑰分配是研究最為成熟的量子密碼技術(shù)。在本章中，我們首先簡(jiǎn)單地介紹量子通信系統(tǒng)的基本模型以及優(yōu)勢(shì)，然后介紹量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)的基本原理。接著，概述量子通信的目前研究與發(fā)展現(xiàn)狀。最后，總結(jié)量子通信目前存在的問(wèn)題。
量子通信體系架構(gòu)包括量子態(tài)發(fā)生器、量子通道和量子測(cè)量裝置以及經(jīng)典信道等部分，其基本模型如圖2所示。
圖 2 量子通信系統(tǒng)基本模型
量子通信過(guò)程可以從發(fā)送端和接收端兩個(gè)角度理解。
在發(fā)送端，量子信源模塊產(chǎn)生消息，消息通過(guò)量子編碼模塊轉(zhuǎn)換成量子比特，量子比特通過(guò)量子調(diào)制模塊得到以量子態(tài)為載體的量子信息，量子信息通過(guò)量子信道進(jìn)行傳輸。除此以外，量子調(diào)制的模式信息（傳統(tǒng)的信息）需要使用經(jīng)典信道進(jìn)行傳輸。
在接收端，將接收到兩部分信息：量子信道接收量子信息；經(jīng)典信道接收額外的經(jīng)典信息。這兩部分信息通過(guò)解調(diào)和解碼模塊后，獲得最終的消息。
量子通信與傳統(tǒng)通信技術(shù)相比，具有如下主要特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：
(1) 時(shí)效性高。量子通信的線路時(shí)延近乎為零，量子信道的信息效率相對(duì)于經(jīng)典信道量子的信息效率高幾十倍，傳輸速度快。
(2) 抗干擾性能強(qiáng)。量子通信中的信息傳輸不通過(guò)傳統(tǒng)信道（如傳統(tǒng)移動(dòng)通信為了使得通信不被干擾，需要約定好頻率，而量子通信不需要考慮這些因素），與通信雙方之間的傳播媒介無(wú)關(guān)，不受空間環(huán)境的影響，具有完好的抗干擾性能。
(3) 保密性能好。根據(jù)量子不可克隆定理，量子信息一經(jīng)檢測(cè)就會(huì)產(chǎn)生不可還原的改變，如果量子信息在傳輸中途被竊取，接收者必定能發(fā)現(xiàn)。
(4) 隱蔽性能好。量子通信沒(méi)有電磁輻射，第三方無(wú)法進(jìn)行無(wú)線監(jiān)聽(tīng)或探測(cè)。
(5) 應(yīng)用廣泛。量子通信與傳播媒介無(wú)關(guān)，傳輸不會(huì)被任何障礙阻隔，量子隱形傳態(tài)通信還能穿越大氣層。因此，量子通信應(yīng)用廣泛，既可在太空中通信，又可在海底通信，還可在光纖等介質(zhì)中通信。
量子密鑰分配 (Quantum Key Distribution, QKD)以量子態(tài)為信息載體，通過(guò)量子信道使通信收發(fā)雙方共享密鑰，是密碼學(xué)與量子力學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。QKD 技術(shù)在通信中并不傳輸密文，而是利用量子信道將密鑰分配給通信雙方，由于量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)和量子不可克隆定理，攻擊者無(wú)法獲取正確的密鑰。
基于QKD 技術(shù)的保密通信系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，其中上路負(fù)責(zé)密鑰分配，下路負(fù)責(zé)傳輸加解密數(shù)據(jù)。在上路中，量子信道負(fù)責(zé)傳輸量子密鑰，經(jīng)典信道負(fù)責(zé)傳輸測(cè)量基[2]等額外需要的信息。下面，將以BB84[5]方案為例，具體地介紹兩條信道起到的作用。
圖 3 基于QKD 的量子保密通信系統(tǒng)
BB84 方案。1984 年，Brassard與Bennett聯(lián)合提出了第一個(gè)實(shí)用型量子密鑰分配系統(tǒng)—BB84 方案，系統(tǒng)架構(gòu)如圖4 所示。
圖 4 BB84協(xié)議示意圖[20]
該方案通過(guò)量子信道傳送密鑰，量子信道的信息載體是單個(gè)量子，通過(guò)量子的相位、極化方向或頻率等物理量攜帶量子密鑰信息。BB84 方案利用單個(gè)量子作為信息載體兩組共扼基，每組基中的兩個(gè)極化互相正交。由于理想狀態(tài)的量子信道無(wú)法實(shí)現(xiàn)，BB84 方案還利用經(jīng)典信道進(jìn)行量子態(tài)測(cè)量方法的協(xié)商和碼序列的驗(yàn)證。
假設(shè)Alice和Bob使用的是光量子系統(tǒng)，光的偏振態(tài)編碼為量子信息，不同的偏振態(tài)代表量子比特或。如圖4，Alice有四種偏振片，水平和垂直方向（組成一組正交基）、－45°和+45°方向（組成一組正交基），因此可以制備四種不同偏振方向的光量子，分別代表、、和。如圖4，Bob有兩種測(cè)量基，第一種可以接收和測(cè)量水平或垂直方向的光量子，判斷是還是；同理第二種能接收和測(cè)量-45°或+45°的光量子，是還是。
有趣的現(xiàn)象：接收端必須使用正確的測(cè)量基，才能正確地測(cè)出量子比特（光量子的偏振態(tài)）；使用錯(cuò)誤的測(cè)量基，測(cè)量結(jié)果將發(fā)生錯(cuò)誤，同時(shí)光量子的偏振態(tài)發(fā)生改變，如圖5所示。
圖 5測(cè)量基對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[20]
有了以上基礎(chǔ)后，理解BB84協(xié)議將變得相對(duì)容易，其主要步驟如下：
量子信道部分
(1) Alice發(fā)送隨機(jī)的量子比特串給Bob。Alice隨機(jī)選擇四種偏振片，制備不同偏振狀態(tài)的光量子，得到足夠多的隨機(jī)量子比特并將其發(fā)送給Bob。
(2) Bob隨機(jī)選擇測(cè)量基測(cè)量量子比特。由于Bob并不知道光量子是由發(fā)送端那一種測(cè)量基編碼的，所以他也只能隨機(jī)選擇測(cè)量基來(lái)進(jìn)行測(cè)量。當(dāng)選擇正確的測(cè)量基時(shí)，測(cè)量的結(jié)果正確。當(dāng)使用錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)果時(shí)，測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤。
經(jīng)典信道部分
(3) Bob將使用的測(cè)量基發(fā)送給Alice。
(4) Alice將接收的測(cè)量基與使用的測(cè)量基進(jìn)行比較，并通過(guò)信息告訴Bob哪些位置的測(cè)量基是正確的。
(5) Bob根據(jù)Alice的消息剔除錯(cuò)誤的量子比特，并將選擇少部分正確的測(cè)量結(jié)果告訴Alice。
(6) Alice確認(rèn)Bob測(cè)量結(jié)果的正確性。若錯(cuò)誤，則說(shuō)明存在量子信道可能存在竊聽(tīng)，停止通信或者返回第 (1) 步（由于實(shí)際的量子信道中也存在噪聲，因此會(huì)根據(jù)一個(gè)錯(cuò)誤率閾值判斷是否竊聽(tīng)和停止通信）。若正確，剔除部分的量子比特，剩下的二進(jìn)制串作為最終的密鑰。并發(fā)送確認(rèn)信息給Bob。
(7) Bob收到確認(rèn)信息。同樣剔除部分的量子比特，剩下的二進(jìn)制串作為最終的密鑰。
我們對(duì)BB84協(xié)議的安全性做一個(gè)簡(jiǎn)單的分析：
如果Eve在量子信道中旁路竊聽(tīng)，由于量子不可克隆，因此Eve無(wú)法復(fù)制出一份相同的量子比特副本；如果他在量子信道中直接測(cè)量光量子，由于Eve不知正確的測(cè)量基，他也會(huì)隨機(jī)選擇，有50%的概率選擇正確，50%的概率選擇錯(cuò)誤。若選擇的測(cè)量基錯(cuò)誤，有上述的有趣的現(xiàn)象可知，測(cè)量結(jié)果錯(cuò)誤，同時(shí)光量子的偏振態(tài)發(fā)生改變。當(dāng)協(xié)議的步驟由 (2) 執(zhí)行到 (6) 時(shí)，Alice將發(fā)現(xiàn)到量子信道的竊聽(tīng)，那么她將終止這一過(guò)程。
如果在經(jīng)典信道進(jìn)行竊聽(tīng)呢？實(shí)際上也是無(wú)效的。即使Eve知道了測(cè)量基信息（步驟 (3)），然而由于量子不可克隆，無(wú)法得到正確的量子比特串副本。由以上分析可知，BB84協(xié)議基于量子不可克隆等原理，實(shí)現(xiàn)安全的密鑰分配過(guò)程。
量子隱形傳態(tài)( Quantum Teleportation) 又稱量子遠(yuǎn)程傳態(tài)或量子離物傳態(tài)，是利用量子糾纏的不確定特性，將某個(gè)量子的未知量子態(tài)通過(guò)EPR對(duì)（糾纏量子對(duì)）的一個(gè)量子傳送到另一個(gè)地方（即EPR對(duì)中另一個(gè)量子），而原來(lái)的量子仍留在原處。如圖所示6所示，Alice想和Bob通信，具體流程如下：
(1) 制備兩個(gè)有糾纏的EPR量子（粒子）對(duì)，然后將其分開(kāi)，Alice和Bob各持一個(gè)，分別是粒子1和粒子2。
(2) Alice粒子1和某一個(gè)未知量子態(tài)的粒子3進(jìn)行聯(lián)合測(cè)量，然后將測(cè)量結(jié)果通過(guò)經(jīng)典信道傳送給接Bob。
此時(shí)，神奇的事情發(fā)生了：Bob持有的粒子2將隨著Alice測(cè)量同時(shí)發(fā)生改變，由一量子態(tài)變成新的量子態(tài)。這是由于量子糾纏的作用，粒子2和粒子1之間如同有一根無(wú)形。
(3) Bob根據(jù)接收的息和擁有粒子2做相應(yīng)幺正變換（一種量子計(jì)算變換），根據(jù)這些信息，可以重構(gòu)出粒子3的全貌。
圖 6 量子隱形傳態(tài)原理圖
1993年，學(xué)術(shù)界給出了一種利用量子技術(shù)傳輸信息的實(shí)際方案，4年后量子通信技術(shù)在奧地利科學(xué)家的實(shí)驗(yàn)室中正式完成了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。經(jīng)過(guò)十多年的發(fā)展，量子通信先后實(shí)現(xiàn)了信息傳遞從600m(2007年)到通信距離144km（2012年）的巨大跨越，標(biāo)志量子通信從理論階段走向?qū)嵱没A段。下面從量子密鑰分配和量子隱形傳態(tài)兩個(gè)主要研究領(lǐng)域進(jìn)行介紹。
(1) 量子密鑰分配
國(guó)外：1993年，英國(guó)研究小組首先在光纖中，使用相位編碼的方法實(shí)現(xiàn)了BB84方案，通信傳輸距離達(dá)10km；1995年，該小組將距離提升到30km。瑞士于1993年用偏振光子實(shí)現(xiàn)了BB84方案，光子波長(zhǎng)1.3mm，傳輸距離1.1km，誤碼率0.54%；1995年，將距離提升到23km，誤碼率為3.4%；2002年，傳輸距離達(dá)到67km。2000年，美國(guó)實(shí)現(xiàn)自由空間量子密鑰分配通信，傳輸距離達(dá)1.6km。2003年，歐洲研究小組實(shí)現(xiàn)自由空間中23km的通信。2008年10月，歐盟開(kāi)通了8個(gè)用戶的量子密碼網(wǎng)絡(luò)；同月，日本將量子通信速率提高100倍，20km時(shí)通信速率達(dá)到1.02Mbit/s，100km時(shí)通信速率達(dá)到10.1kbit/s。目前，國(guó)外光纖量子密鑰分配的通信距離達(dá)300km，量子密鑰協(xié)商速率最高試驗(yàn)記錄在50km光纖傳輸中超過(guò)1Mb/s[2]。
圖7 北京—天津量子密碼實(shí)驗(yàn)[1]
國(guó)內(nèi)：2004年，郭光燦團(tuán)隊(duì)完成了途徑北京望京—河北香河—天津?qū)氎娴牧孔用荑€分配，距離125km。2008年，潘建偉團(tuán)隊(duì)建成基于商用光纖和誘騙態(tài)相位編碼的3節(jié)點(diǎn)量子通信網(wǎng)絡(luò)，節(jié)點(diǎn)間距離達(dá)20km，能實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)網(wǎng)絡(luò)通話和3方通話。2009年，郭光燦團(tuán)隊(duì)建成世界上第一個(gè)“量子政務(wù)網(wǎng)”。同年9月，中國(guó)科技大學(xué)建成世界上第一個(gè)5節(jié)點(diǎn)全通型量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)語(yǔ)音量子密碼通信。2011年5月，王建宇團(tuán)隊(duì)研發(fā)出兼容經(jīng)典激光通信的“星地量子通信系統(tǒng)”，實(shí)現(xiàn)了星地之間同時(shí)進(jìn)行量子通信和經(jīng)典激光通信。2012年2月17日，合肥市城域量子通信實(shí)驗(yàn)示范網(wǎng)建成并進(jìn)入試運(yùn)行階段，具有46個(gè)節(jié)點(diǎn)，光纖長(zhǎng)度1700km，通過(guò)6個(gè)接入交換和集控站，連接40組“量子電話”用戶和16組“量子視頻”用戶。2013年5月，中科院在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)星地量子密鑰分發(fā)的全方位地面試驗(yàn)。同年11月，濟(jì)南量子保密通信試驗(yàn)網(wǎng)建成，包括三個(gè)集控站、50個(gè)用戶節(jié)點(diǎn)[2]。在2016年8月16日，我國(guó)發(fā)射首顆“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星，這標(biāo)志著我國(guó)在全球已構(gòu)建出首個(gè)天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形，為未來(lái)實(shí)現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)邁出了新的一步。
(2) 量子隱形傳態(tài)
1997 年，奧地利Zeilinger小組首次成功實(shí)現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)通信； 1998 年初，意大利Rome 小組實(shí)現(xiàn)將量子態(tài)從糾纏光子對(duì)中的一個(gè)光子傳遞到另一個(gè)光子上的方案； 同年底，美國(guó)CIT 團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了連續(xù)變量(連續(xù)相干光場(chǎng)) 的量子隱形傳態(tài)，美國(guó)學(xué)者用核磁共振( NMR) 的方法，實(shí)現(xiàn)了核自旋量子態(tài)的隱形傳送。2001 年，美國(guó)Shih Y H 團(tuán)隊(duì)在脈沖參量下轉(zhuǎn)換中，利用非線性方法實(shí)施Bell 基的測(cè)量，完成量子隱形傳態(tài)。2002年，澳大利亞學(xué)者將信息編碼的激光束進(jìn)行了“遠(yuǎn)距傳物”。1997 年，我國(guó)潘建偉和荷蘭學(xué)者波密斯特等人合作，首次實(shí)現(xiàn)了未知量子態(tài)的遠(yuǎn)程傳輸；2004 年，潘建偉小組在國(guó)際上首次實(shí)現(xiàn)五光子糾纏和終端開(kāi)放的量子態(tài)隱形傳輸，此后又首次實(shí)現(xiàn)6光子、8光子糾纏態(tài)； 2011 年，在國(guó)際上首次成功實(shí)現(xiàn)了百公里量級(jí)的自由空間量子隱形傳態(tài)和糾纏分發(fā)，解決了通訊衛(wèi)星的遠(yuǎn)距離信息傳輸問(wèn)題。2012年9月，奧地利、加拿大、德國(guó)和挪威研究人員，實(shí)現(xiàn)了長(zhǎng)達(dá)143公里的“隱形傳輸”[2]。
量子通信的戰(zhàn)略意義吸引了西方各國(guó)科研機(jī)構(gòu)的關(guān)注，IBM、NIST、Battelle、NTT、東芝、西門(mén)子等著名公司和機(jī)構(gòu)一直密切關(guān)注其發(fā)展并投資相關(guān)研究。英國(guó)政府在2013年發(fā)布了為期5年的量子信息技術(shù)專項(xiàng)，投入2.7億英鎊用于量子通信和量子計(jì)算等方面的研究成果轉(zhuǎn)化，促進(jìn)新應(yīng)用和新產(chǎn)業(yè)的形成。國(guó)外成立了多個(gè)專門(mén)從事量子通信技術(shù)成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)推廣的實(shí)體公司。例如美國(guó)的MagiQ公司和瑞士日內(nèi)瓦大學(xué)成立的idQuantique公司等，能夠提供QKD量子通信的商用化器件、系統(tǒng)和解決方案。法國(guó)電信研究院成立的SeQureNet公司從事連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)。美國(guó)洛斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室成立了Qubittek公司，主攻智能電網(wǎng)安全通信領(lǐng)域[4]。
國(guó)內(nèi)開(kāi)展量子通信相關(guān)研究的代表性機(jī)構(gòu)包括中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、中國(guó)科學(xué)院微系統(tǒng)所和技術(shù)物理所、清華大學(xué)、山西大學(xué)和南京大學(xué)等。以中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)相關(guān)研究團(tuán)隊(duì)為核心發(fā)起成立了科大國(guó)盾量子、安徽問(wèn)天量子和山東量子等產(chǎn)業(yè)化實(shí)體，進(jìn)行量子通信前沿研究成果向應(yīng)用技術(shù)和用化產(chǎn)品的轉(zhuǎn)化，國(guó)家對(duì)量子通信領(lǐng)域持續(xù)的專項(xiàng)投入和政策扶持為其發(fā)展提供了強(qiáng)勁動(dòng)力。
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