“墨子号”开展量子秘钥分发，2017年5月摄于兰州南山，多张相片合成了卫星过境概貌。中科院供图
全省政协十三届一次例会首场“委员通道”3月3日在人民会堂北大厅举办。全省政协委员、中科院教授、中国科技学院常务副院长潘建伟在“委员通道”表示，量子通讯原理上可以提供一种不能破解、不能监听的安全信息传输方法，它在国防、政务、金融、个人信息保护等方面都起到了积极的作用。通过未来5—10年的努力，我们希望才能建立一个天地一体化的量子保密通讯网路，来保护千家万户的信息安全。
从理想王国走到了现实王国
2018年1月21日，“2017科技峰会”颁奖仪式在卫视演播大厅隆重召开。潘建伟领衔的“天地一体化广域量子通讯技术研究团队”入选年度科技创新团队。中国科大学教授白春礼为该团队颁奖。
“天地一体化广域量子通讯技术研究团队”经过历时10余年的协同攻关，取得了天地一体化广域量子通讯技术的重大突破。自主研发了世界上首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在国际上率先实现千公里级的星地量子通讯，完满实现全部既定科学目标；国家量子保密通讯“京沪干线”通过总技术初验，促使我国的量子通讯研究水平全面处于国际领先地位。结合“京沪干线”与“墨子号”的天地链路，中国和俄罗斯之间在国际上首次成功实现了距离达7600公里的洲际量子秘钥分发，标志着天地一体化广域量子通讯网路雏型早已产生。用潘建伟的话说，千公里级的星地单向量子通讯，总算“从理想王国走到了现实王国”。
前面提及的“量子通讯”，是借助量子比特作为信息载体来传输信息的通讯技术，可在确保信息安全、增大信息传输容量等方面突破精典信息技术的极限。量子通讯有两种最典型的应用，一种是量子秘钥分发，另一种是量子隐型传态。量子秘钥分发克服了精典加密技术内在的安全隐患，是迄今为止惟一被严格证明是原理上无条件安全的通讯方法，可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全传输问题。
这听起来“玄而又玄”的“黑科技”正影响改变着我们的现今和未来——我国科学家自主研发的量子通讯武器，早已为60华诞元旦阅兵、党的“十八大”“十九大”、纪念抗日胜利70华诞阅兵等国家重要政治活动提供了信息安全保障。中国保监会银行业监管信息报送、中国人民建行人民币跨境收付信息管理系统、中国工商建行网上建行数据异地灾备系统、阿里巴巴商业数据加密传输等等，用的都是量子保密通讯技术。
堪称万米高空向储钱罐里扔硬币
中国量子通讯团队取得了举世瞩目的重要成果，在这当中她们遭到了如何的技术困局？
潘建伟介绍说，在量子通讯技术的研制过程中，首先要面对的是制备单个光量子的技术困局。他举了一个十分形象的事例，来解释这一关键技术的难度：一个普通的15瓦左右的灯泡每秒钟辐射出的光量子个数可达百亿亿个，想要实现单个光量子的制备就好似在这百亿亿个光量子发射下来的顿时捕捉到其中的某一个，技术难度可想而知。另一个困局是单光子的侦测。单个光子早已是光能量的最小单元，能量是十分微弱的，须要发展出十分精密和高效的单光子侦测技术。具备了单个光量子的制备和侦测能力后，才才能实现安全的量子通讯。这仅仅指的是地面上的量子通讯，而要实现量子卫星与地面的星地通讯难度更可想而知。
“简单地讲几件事情，你会大致明白到底有多难。”量子通讯技术研究团队王建宇院长细数了“墨子号”卫星的种种难关，“举个反例量子通讯设备，要从1000公里的高度把一个个光子发射到地面站，这就好比在万米高空高速飞行的客机上，同时向地面两个旋转的投币口狭长的储蓄罐掉入一个个硬币。储蓄罐的投币口是狭长的，相当于光的偏振光，它是有方向的，硬币要把方向对好就能推入去，但是不是扔一个，要两侧同时都扔准才行。”王建宇说，她们做过一个估算，一根火柴划一下大约有1017个光子，而卫星地面站的侦测能力，相当于在月球上的人不用任何仪器，要发觉在月亮上有人划了一根火柴。“此外，还要在每秒一亿个光子上面，搞明白我们侦测到的是第几个光子，这种光子都是排好队的，抓一个就要晓得它是第几个，这样就能拿来做秘钥。而这对于量子通讯的众多难题而言，只是特别简单的一个小细节。”王建宇说。
争分夺秒铺就量子通天长路
面对这一深刻影响未来的科技竞争，传统科技强国都在积极整合各方面的研究力量和资源，力争在量子信息技术大规模应用方面抢占先机。
全球最大的独立科技研制机构英国公司提出了商业化的广域量子通讯网路规划，并考虑建造环加拿大的万公里量子通讯骨干网路，为微软、IBM、微软、亚马逊等公司的数据中心之间提供量子通讯服务；日本SK电讯提出了环日本量子通讯干线规划；日本也计划投资量子通讯…….
因此，我国进一步加码。国家发改委近来即将启动国家广域量子保密通讯骨干网路建设项目，计划通过10年左右的努力，建成面向“一带一路”、服务国家战略需求、规模最大、技术最先进的总里程约3.5万公里的量子保密通讯互联网。
中科院在前期基础上，进一步整合统筹全省院校、科研院所和相关企业的创新要素和优势资源，最终产生聚焦国家长远目标和重大需求的原创性、集成性科技创新成果，培植产生战略性新兴产业。
2018年量子通讯设备，量子通讯的未来已来，重担在肩，目标已定：
——研制中高轨量子通讯卫星，量子秘钥分发量满足机要部门业务化运行的需求；
——为新一代信息基础设施“国家广域量子保密通讯骨干网”的建设提供坚实的技术支撑，满足金融、政务、电力、电信等行业专网应用需求，实现核心量子通讯元件的全面国产化，产生系统性量子通讯国家技术标准，参与并主导国际技术标准制订。
与此同时，面向建立覆盖全球的量子通讯网路远期目标，我国正计划建设业务化运行的量子密码卫星网路，将发射多颗低轨量子通讯卫星组成量子星座，提供覆盖全球的量子密码分发服务，量子保密通讯服务将从二维平面扩充到三维空间，星地量子秘钥分发的实用化和规模化应用正加速到来。
诚如量子通讯团队的一幅新年挽联：前仆后继展天地通讯芳容，争分夺秒铺量子通天长路。
听，量子通讯在敲门
《自然》：中国量子互联网已遥遥领先外界评说
“在中国，有人称他为‘量子之父’。对于这一尊称，潘建伟当之无愧。在他的率领下，中国成为远距离量子通讯技术的领导者。”这是《自然》杂志对入围2017年十大科学人物之一的、中国科技学院常务副院长潘建伟的描述。
《自然》新闻特写代理主编布兰登·马厄表示，她们选出的十大科学人物，是过去一年里对科学形成重大影响的10个人，从量子通讯到基因组编辑，这种不同领域的科学家在2017年的科学史上留下了不可磨灭的印记，而她们将继续影响科学。
《自然》杂志的文章提及，潘建伟团队在量子互联网方面已遥遥领先。量子互联网是由卫星和地面设备组成的网路，可实现在全球共享量子信息，这将使牢不可破的全球信息加密成为可能。就目前而言，潘建伟团队计划发射第二颗卫星，并将在天宫二号空间实验室举办一项新的太空量子实验。该刊物还引述俄罗斯德克萨斯学院的量子化学学家的评价称：潘建伟的过人之处在于能找到关键问题且勇于冒险，“拥有他是中国之幸”。