国际竞争激烈：量子通信研究争先恐后

量子通信对未来信息安全的重要影响决定了这一领域必然是大国布局和竞争的主战场之一。但在研发的重点上，中美两国各有偏重（见附录9-1）。这既是由两国研发基础决定的，同时也在一定程度上反映出两国科研体制机制的差异。对于长期习惯于“集中力量办大事”、实行举国体制的中国而言，发射量子通信卫星似乎是必然的决策，而对于更加重视重大科研成果商业化前景、更多依靠市场化主体支撑科研重大项目的美国而言，量子计算机无疑更具吸引力。

1984年，美国IBM公司科学家本内特等人提出了首个量子密钥分发协议（BB84协议[1]），使量子通信的研究从理论走向了现实。随着量子密钥分发技术的发展和逐步成熟，世界各国试点应用呈现快速发展趋势。2003年，美国DARPA资助哈佛大学建立了世界首个量子密钥分发保密通信网络。此后，欧洲、美国日本等多个国家和地区相继建成了瑞士量子、东京QKD和维也纳SECOQC等多个量子通信实验网络，演示和验证了城域组网、量子电话、基础设备保密通信等应用。2013年，美国知名研究机构Battelle公布了环美量子通信骨干网络项目，计划采用瑞士IDQ公司设备，基于分段量子密钥分发结合安全可信节点密码中继的组网方式，为谷歌、微软、亚马逊等互联网巨头的数据中心提供具备量子安全性的通信保障服务。英国政府在2013年发布了为期5年的量子信息技术专项，投入2.7亿英镑用于量子通信和量子计算等方面的研究。

在空间量子研究领域，新加坡国立大学和英国斯特拉思克莱德大学组成国际科研团队，正借助成本仅约10万美元、重量仅约5公斤的立方体卫星开展量子实验，以实现“天基量子通信”。基于节约成本的考虑，加拿大科学家设想在地面制造成对的纠缠光子，然后将它们发射到不足30公斤重的微型卫星。意大利帕多瓦大学的科学家认为，在普通卫星上安装反射镜或其他更简单的设备就可以完成在太空开展量子科学实验的任务，2015年该研究小组展示了光子从卫星弹回地球，仍能保持其量子态，接收错误率极低，足以用于量子密码传输。(www.xing528.com)

我国量子通信研究的试点应用起步较晚，但发展迅速。2007年，中国科学技术大学在北京实现了国内首个光纤量子电话，之后相继在北京、济南、芜湖和合肥等地建立了多个城域量子通信示范网、金融信息量子通信技术验证专线以及关键部门间的量子通信热线。2014年，世界第一条量子通信保密干线“京沪量子通信干线”正式启动，2015年初投入建设，计划于2016年底建成。2016年8月16日，我国成功发射了世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”，并于8月17日成功接收该卫星的首轨数据。

[1]在BB84密钥及其加密的通信过程中，涉及三个信道：量子信道，用于发送产生密钥所需的光子；经典信道，用于密钥协商；经典信道，用于加密后的内容通信。其中第二和第三个信道可能采用相同的，也可能采用不同的。