年終特刊丨獨家專訪國盾量子董事長應勇：解碼量子信息如何形成新質生產力
21世紀經濟報道記者 張賽男 合肥報道
“遇事不決，量子力學”——這是近年來網絡上出現的一句流行語，指在面臨決策困境時，使用量子力學中的不確定性原理來進行大開腦洞的幽默調侃。
儘管是一句調侃，但還是讓人忍不住好奇，這個物理學中的基本理論到底是什麼，能不能真正解決現實的問題？
答案是肯定的。從早年間大家對此概念“不明覺厲”，而今各地政府將量子技術、量子信息列爲新興產業的發展方向。中央經濟工作會議明確，“要以科技創新推動產業創新，特別是以顛覆性技術和前沿技術催生新產業、新模式、新動能，發展新質生產力”，提出“開闢量子、生命科學等未來產業新賽道”。這些變化表明，量子技術已真正走入應用階段，並蘊含着改變未來的力量。
在國內，要談量子技術的產業化，就避不開國盾量子（SH.688027），它由中國科學技術大學的一批科學家團隊發起創立，是國內最早從事量子信息技術產業化的企業，目前已成爲全球領先的量子保密通信設備製造商和量子安全解決方案供應商。
自2020年國盾量子科創板上市以來，不僅讓資本市場認識到量子信息產業的價值，也讓普通公衆加速了對量子技術的“祛魅”和理解。量子信息爲什麼被視爲新質生產力、其蘊含的機遇和潛力、國盾量子未來的發展，市場各方展現出期待。近日，21世紀經濟報道記者獨家對話國盾量子董事長、總裁應勇，瞭解量子信息技術的最新發展。
（國盾量子董事長、總裁應勇 受訪人供圖）
中國量子通信技術處於全球領先地位
《21世紀》：作爲從業者，您感受到量子信息產業近年來經歷了怎樣的變化？
應勇：量子信息技術從科研到產業化發展，也就經歷了20-30年的時間，2009年國盾量子成立的時候，社會對量子通信或量子信息幾乎是沒有認知的，絕大部分人都不瞭解這方面的工作。最早主要是潘建偉院士和郭光燦院士帶領的兩個團隊，在量子信息領域做了一些產業化的嘗試。在這些科學家團隊多年默默付出之後，我們做的工作是把實驗室技術變成產品，再通過應用工程化的實踐逐步走到了成熟。
最近幾年，特別是國盾量子上市以後，我們深切感受到量子信息產業發展的速度之快。除了量子通信，量子計算、量子精密測量也在飛速發展，獲得關注的同時，也獲得了整個社會對量子信息大賽道的認同。各地政府對這一賽道的重視和支持，包括中央經濟工作會議提到的未來產業的兩個方向，即量子和生命科學，都促使其進入一個快速發展的軌道。
《21世紀》：量子通信被視爲未來安全通信的必由之路，請您通俗地解釋一下其實現安全的原理和技術路徑。
應勇：信息從採集到傳輸到存儲涉及很多環節，談到信息安全，其中一個關鍵問題是，在傳輸環節是有可能在物理上脫離原有數據持有人控制的，所以傳輸路徑是一個相對薄弱的環節。
在經典密碼學中，實現數據安全有很好的解決方案。量子通信的實現其實也是類似的原理，就是對“對稱密鑰”的使用，只要同時滿足這幾個條件：一、加密的密鑰是隨機的；二、通信雙方均使用與明文等長的密碼進行逐比特加解密操作；三、密鑰是一次性使用的。這種情況下，傳輸的信息是不可能通過計算等方式暴力破解的，要想破解的唯一辦法就是取得密鑰。
爲什麼這種方式在量子通信技術發展之前沒有得到廣泛使用？最大的難點就是密鑰的同步，即發送方和接收方需要同步使用同樣的密鑰。緊接着的一個問題是：如何把密鑰從一方安全地送到另外一方？傳統方式例如通過人來物理傳送，前提是密鑰數量不是很多，實現一次一密的加密方法。但如果密鑰數量很大，可能就不能實現。另外，密鑰傳遞之後，需要管人、管密鑰，又面臨保護難題。
而量子通信採用對稱密鑰這種加解密的方法，實現了基於光纖或者衛星來實現密鑰的遠距離安全分發。密鑰的數量是非常大的，這種在線分發能夠滿足大量數據加密的需求。同時根據量子物理的特性，即不可測量性、不可克隆等特點，可以保證量子通信無法被竊聽，保證密鑰的絕對安全。
《21世紀》：您剛提到的光纖和衛星都屬於量子通信的基礎設施建設，目前國內基礎設施的建設進度如何？
應勇：最早建成的“京滬幹線”，“京滬幹線”驗證了從北京到上海2000公里的遠距離量子密鑰分發的可行性。2017年國家廣域量子保密通信骨幹網絡啓動建設，一期工程去年已經建成驗收，總里程超過1萬公里，北起哈爾濱，南到廣州、深圳，東起上海，西至重慶、成都，形成了“一橫一縱”的格局，加上東部沿海一部分環線，形成了量子保密通信網絡的雛形。
除了國家廣域網絡以外，還有北京、上海、濟南、合肥、武漢等地的城域網絡。去年建成的合肥量子城域網，就是世界最大規模的城域範圍的量子保密通信網絡，覆蓋了市區兩級500個用戶節點。
《21世紀》：國盾量子扮演怎樣的角色？
應勇：我們公司主要做核心的量子密鑰分發的設備，像“京滬幹線”、合肥城域網等，我們提供了比較核心的量子密鑰分發設備，然後通過集成商把網絡建起來。在這個網絡上，除了國盾量子提供量子密鑰的分發設備，還有其他公司提供經典的通信設備、光纖資源等。
《21世紀》：普通人有機會用上嗎？
應勇：這種加密方式實際上是根據對數據安全的要求來做的，早期用戶集中在對數據安全要求比較高的行業，例如政務、金融、電力等。對普通用戶來說，使用基於光纖或衛星傳輸量子密鑰的這種方法，目前來看必要性不是很強。但我們現在也在往下游拓展量子密鑰的應用，來滿足個人用戶的安全需求，例如我們跟中國電信推出的量子密話產品，其實是量子密鑰往下游延伸的安全應用，來保證語音通話時數據交互的安全。
《21世紀》：量子通信的實現成本是否會比傳統傳輸方式高？
應勇：量子密鑰只是傳輸密鑰，原來的通信信道還是會保留，單看這個成本的話，並不存在比較的問題。我們是在原有基礎上疊加了一個量子密鑰的網絡，當然這個使用成本是增加的。至於成本增加多少、佔通信總費用的比例是多少，要發展地來看待。目前來說投入是比較大的，因爲需要新建網絡，不過建得越多、建得越密，使用成本就會下降。
《21世紀》：就量子通信技術而言，中國處於怎麼樣的水平？
應勇：單從量子保密通信賽道來說，中國無論在科研還是產業應用上，都領先於世界，而且領先的範圍幅度是比較大的。這種領先不僅在工程化的量子保密通信網絡建設上，還在量子衛星發射上。目前只有我們國家發射了兩顆量子衛星，歐美還沒有走到這個階段，歐洲一直在籌劃去做量子衛星，但是目前還沒有到實施階段。
量子計算是解決算力問題很有前景的路線
《21世紀》：公司的量子技術除了涉及量子通信領域，還有量子計算領域，目前這個領域的應用如何？
應勇：量子計算的受關注程度可能比量子通信還要高一些，通信解決的是安全問題，計算解決的是算力問題。而當下市場對算力的需求不斷增加，特別是通用人工智能大模型的發展，算力成爲主要的制約因素。全世界範圍來看，算力消耗的資源成本非常高，運行能耗也很高，這與半導體技術的發展階段有關，即摩爾定律的逐步失效，所以大家對如何解決算力瓶頸問題是非常關注的。
目前能夠看到的解決方案中量子計算是很有前景的一條路線。
量子計算在解決某類問題上比超級計算有指數級能力的增長，當然它不會是對經典計算的全面替代，經典計算很好地完成了大量工作，不足之處在於處理海量數據，比如材料和藥物的仿真設計、複雜的交通系統和金融系統的模擬或測試等，經典計算的算力遠遠不夠。但量子計算在這個方面有明顯優勢，比如設計一款疫苗，其設計時間就會變得比較快。此外，在大模型、人工智能方向，業內普遍認爲量子計算也能起到比較重要的作用。
不過我想強調的是，量子計算現在還處於一個非常早期的階段，我們只做到了第一步，只在驗證某些特定數學問題的時候，證明了比經典超算有領先性，還不具備實際的應用價值。
總的來說，量子計算不會替代經典計算，並不是所有問題解決得都比經典計算快。以後很可能會出現經典超算和量子計算融合的使用方式，比如氣象預測時，其中80%-90%的工作由經典計算解決，剩下10%讓量子計算來解決。
《21世紀》：面對當下市場的算力需求，公司在加速量子計算應用上做了哪些工作？
應勇：現在量子計算機所提供的算力還解決不了實際問題，所以我們在這個階段能做的，一是加速硬件方面的迭代提升，提升硬件本身的處理能力。現在量子計算機可以處理幾十個、幾百個比特數的程度（注：比特數是衡量量子計算機可實現的計算能力的重要指標之一）。但這裡面還有很多要解決的技術問題，可能未來3-5年、甚至10年以上及更長時間才能真正產生實用價值。
另外就是培養整個產業和應用的生態，包括一些編程語言操作系統、算法的研究等。針對一些問題，也許硬件的能力還不到，但算法可以提前研究，可以在這個過程中驗證算法有效性。
《21世紀》：您剛說到量子計算還在起步階段，未來發展壯大還有賴於生態構建，在這個生態搭建中，需要哪些角色進一步參與？
應勇：是的，量子計算的實現是一個工程化工作，不是說把量子芯片做出來了，這個問題就解決了，它需要很多協作。例如超導量子計算的實現要有低溫的環境、操控系統等，這是整體綜合能力的搭建，如果只在實驗室或單靠一個團隊是遠遠不夠的。特別是在外部環境變化的情況下，很多工作需要自主完成，我們希望有更多的單位和有識之士關注到這個方向，發揮各自特長，有更多的玩家進來，才能把它推到更高的臺階。
《21世紀》：量子通信技術方面中國處於全球領先地位，那量子計算呢？
應勇：量子計算其實比較複雜，因爲有很多不同的技術路線。從科研角度來說，我們在國際上處於第一方陣。其中一個參考指標就是實現了“量子優越性”的量子計算機，到目前爲止，全世界只有4臺，我國有兩臺而且是兩條技術路線。
從企業的角度看，國內有很多做量子計算研究的企業，谷歌、IBM、亞馬遜、微軟等巨頭也在做。目前比較難預測哪一條技術路線或哪個團隊可以率先走到通用可編程，也有可能不同的技術路線都能走到實用的程度，各自解決不同的問題。
在研發和盈利之間尋找平衡點
《21世紀》：回到資本市場的話題，國盾量子作爲一家科研性質的企業爲什麼選擇走上證券化之路？
應勇：上市是公司發展到一定階段的綜合選擇。相關因素有很多，有早期投資人退出的需求；也有公司發展過程中面臨問題，需要通過上市的渠道來解決，比如核心員工的股權激勵、業務拓展，以及量子信息技術教育和科普的考慮。主要還是公司發展到一定階段，想要通過上市這種形式來實現規範化治理，以更符合現代企業的治理制度。時機上，我們正好趕上了科創板，公司屬性也比較契合科創板定位，所以在2020年7月實現了上市。
《21世紀》：作爲一家上市公司，投資者會關注國盾量子的財務數據和回報；同時公司也承擔着科研任務，需要大量投入進行科技創新。您怎樣平衡二者的關係？
應勇：量子信息產業還處於起步階段，市場的需求規模其實不是很大。企業盈利有兩種情況，一是產品的利潤空間足夠大，二是有足夠大的規模，能夠把研發費用和管理成本覆蓋掉。
就目前狀態來說，國盾量子不去做大量研發投入是不行的，因爲賽道競爭非常激烈，雖然市場還沒有起來，但大家看到了預期，國內外企業投入都非常多，所以保持適當的研發投入是我們必須要做的。
但確實需要找一個平衡點。因爲前期投入產生的收益可能在未來才能夠體現，所以公司盡力在業務上做一些拓展，希望能夠把規模做上去。不過，盲目的燒錢也不是公司能承受的，我們能做的是適當的投入，在滿足研發需求同時解決盈利問題。
另外一個解決方案是深度產學研合作的方式，這也是公司一直在做的。通過跟實驗室合作的方式，來解決一些特別前端的研發成果的取得和使用問題，然後國盾量子可以更聚焦在產品化方面，在貼近用戶需求的前提下去做應用技術的開發。
《21世紀》：2023年即將過去，您如何評價過去一年的工作和對明年的展望？
應勇：前面提到量子信息產業還處於一個比較早的階段，所以從公司的角度來說也是“一直在路上”，過去一年我們一直保持創業企業的心態，沿着這條路往前發展。除了量子保密通信，我們在量子計算、量子精密測量領域也做了前期工作，這些工作可能在未來會慢慢地變成公司的主導產品、變成銷售收入，從而推動整個產業的發展。
我們現在欣喜地看到，量子信息賽道的關注度越來越高，參與度積極性也越來越高。我想，在這樣的發展環境下，算力、信息安全、量子精密測量等賽道都有可能帶來很大的社會應用，有可能改變生產生活方式。國盾量子作爲其中的一個參與者，應該守住自己的位置，像中央經濟工作會議上說到的那樣，把量子作爲一個未來產業發展好。
（實習生楊唯琬、李婉對本文亦有貢獻）