年终特刊丨独家专访国盾量子董事长应勇：解码量子信息如何形成新质生产力
21世纪经济报道记者 张赛男 合肥报道
“遇事不决，量子力学”——这是近年来网络上出现的一句流行语，指在面临决策困境时，使用量子力学中的不确定性原理来进行大开脑洞的幽默调侃。
尽管是一句调侃，但还是让人忍不住好奇，这个物理学中的基本理论到底是什么，能不能真正解决现实的问题？
答案是肯定的。从早年间大家对此概念“不明觉厉”，而今各地政府将量子技术、量子信息列为新兴产业的发展方向。中央经济工作会议明确，“要以科技创新推动产业创新，特别是以颠覆性技术和前沿技术催生新产业、新模式、新动能，发展新质生产力”，提出“开辟量子、生命科学等未来产业新赛道”。这些变化表明，量子技术已真正走入应用阶段，并蕴含着改变未来的力量。
在国内，要谈量子技术的产业化，就避不开国盾量子（SH.688027），它由中国科学技术大学的一批科学家团队发起创立，是国内最早从事量子信息技术产业化的企业，目前已成为全球领先的量子保密通信设备制造商和量子安全解决方案供应商。
自2020年国盾量子科创板上市以来，不仅让资本市场认识到量子信息产业的价值，也让普通公众加速了对量子技术的“祛魅”和理解。量子信息为什么被视为新质生产力、其蕴含的机遇和潜力、国盾量子未来的发展，市场各方展现出期待。近日，21世纪经济报道记者独家对话国盾量子董事长、总裁应勇，了解量子信息技术的最新发展。
（国盾量子董事长、总裁应勇 受访人供图）
中国量子通信技术处于全球领先地位
《21世纪》：作为从业者，您感受到量子信息产业近年来经历了怎样的变化？
应勇：量子信息技术从科研到产业化发展，也就经历了20-30年的时间，2009年国盾量子成立的时候，社会对量子通信或量子信息几乎是没有认知的，绝大部分人都不了解这方面的工作。最早主要是潘建伟院士和郭光灿院士带领的两个团队，在量子信息领域做了一些产业化的尝试。在这些科学家团队多年默默付出之后，我们做的工作是把实验室技术变成产品，再通过应用工程化的实践逐步走到了成熟。
最近几年，特别是国盾量子上市以后，我们深切感受到量子信息产业发展的速度之快。除了量子通信，量子计算、量子精密测量也在飞速发展，获得关注的同时，也获得了整个社会对量子信息大赛道的认同。各地政府对这一赛道的重视和支持，包括中央经济工作会议提到的未来产业的两个方向，即量子和生命科学，都促使其进入一个快速发展的轨道。
《21世纪》：量子通信被视为未来安全通信的必由之路，请您通俗地解释一下其实现安全的原理和技术路径。
应勇：信息从采集到传输到存储涉及很多环节，谈到信息安全，其中一个关键问题是，在传输环节是有可能在物理上脱离原有数据持有人控制的，所以传输路径是一个相对薄弱的环节。
在经典密码学中，实现数据安全有很好的解决方案。量子通信的实现其实也是类似的原理，就是对“对称密钥”的使用，只要同时满足这几个条件：一、加密的密钥是随机的；二、通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作；三、密钥是一次性使用的。这种情况下，传输的信息是不可能通过计算等方式暴力破解的，要想破解的唯一办法就是取得密钥。
为什么这种方式在量子通信技术发展之前没有得到广泛使用？最大的难点就是密钥的同步，即发送方和接收方需要同步使用同样的密钥。紧接着的一个问题是：如何把密钥从一方安全地送到另外一方？传统方式例如通过人来物理传送，前提是密钥数量不是很多，实现一次一密的加密方法。但如果密钥数量很大，可能就不能实现。另外，密钥传递之后，需要管人、管密钥，又面临保护难题。
而量子通信采用对称密钥这种加解密的方法，实现了基于光纤或者卫星来实现密钥的远距离安全分发。密钥的数量是非常大的，这种在线分发能够满足大量数据加密的需求。同时根据量子物理的特性，即不可测量性、不可克隆等特点，可以保证量子通信无法被窃听，保证密钥的绝对安全。
《21世纪》：您刚提到的光纤和卫星都属于量子通信的基础设施建设，目前国内基础设施的建设进度如何？
应勇：最早建成的“京沪干线”，“京沪干线”验证了从北京到上海2000公里的远距离量子密钥分发的可行性。2017年国家广域量子保密通信骨干网络启动建设，一期工程去年已经建成验收，总里程超过1万公里，北起哈尔滨，南到广州、深圳，东起上海，西至重庆、成都，形成了“一横一纵”的格局，加上东部沿海一部分环线，形成了量子保密通信网络的雏形。
除了国家广域网络以外，还有北京、上海、济南、合肥、武汉等地的城域网络。去年建成的合肥量子城域网，就是世界最大规模的城域范围的量子保密通信网络，覆盖了市区两级500个用户节点。
《21世纪》：国盾量子扮演怎样的角色？
应勇：我们公司主要做核心的量子密钥分发的设备，像“京沪干线”、合肥城域网等，我们提供了比较核心的量子密钥分发设备，然后通过集成商把网络建起来。在这个网络上，除了国盾量子提供量子密钥的分发设备，还有其他公司提供经典的通信设备、光纤资源等。
《21世纪》：普通人有机会用上吗？
应勇：这种加密方式实际上是根据对数据安全的要求来做的，早期用户集中在对数据安全要求比较高的行业，例如政务、金融、电力等。对普通用户来说，使用基于光纤或卫星传输量子密钥的这种方法，目前来看必要性不是很强。但我们现在也在往下游拓展量子密钥的应用，来满足个人用户的安全需求，例如我们跟中国电信推出的量子密话产品，其实是量子密钥往下游延伸的安全应用，来保证语音通话时数据交互的安全。
《21世纪》：量子通信的实现成本是否会比传统传输方式高？
应勇：量子密钥只是传输密钥，原来的通信信道还是会保留，单看这个成本的话，并不存在比较的问题。我们是在原有基础上叠加了一个量子密钥的网络，当然这个使用成本是增加的。至于成本增加多少、占通信总费用的比例是多少，要发展地来看待。目前来说投入是比较大的，因为需要新建网络，不过建得越多、建得越密，使用成本就会下降。
《21世纪》：就量子通信技术而言，中国处于怎么样的水平？
应勇：单从量子保密通信赛道来说，中国无论在科研还是产业应用上，都领先于世界，而且领先的范围幅度是比较大的。这种领先不仅在工程化的量子保密通信网络建设上，还在量子卫星发射上。目前只有我们国家发射了两颗量子卫星，欧美还没有走到这个阶段，欧洲一直在筹划去做量子卫星，但是目前还没有到实施阶段。
量子计算是解决算力问题很有前景的路线
《21世纪》：公司的量子技术除了涉及量子通信领域，还有量子计算领域，目前这个领域的应用如何？
应勇：量子计算的受关注程度可能比量子通信还要高一些，通信解决的是安全问题，计算解决的是算力问题。而当下市场对算力的需求不断增加，特别是通用人工智能大模型的发展，算力成为主要的制约因素。全世界范围来看，算力消耗的资源成本非常高，运行能耗也很高，这与半导体技术的发展阶段有关，即摩尔定律的逐步失效，所以大家对如何解决算力瓶颈问题是非常关注的。
目前能够看到的解决方案中量子计算是很有前景的一条路线。
量子计算在解决某类问题上比超级计算有指数级能力的增长，当然它不会是对经典计算的全面替代，经典计算很好地完成了大量工作，不足之处在于处理海量数据，比如材料和药物的仿真设计、复杂的交通系统和金融系统的模拟或测试等，经典计算的算力远远不够。但量子计算在这个方面有明显优势，比如设计一款疫苗，其设计时间就会变得比较快。此外，在大模型、人工智能方向，业内普遍认为量子计算也能起到比较重要的作用。
不过我想强调的是，量子计算现在还处于一个非常早期的阶段，我们只做到了第一步，只在验证某些特定数学问题的时候，证明了比经典超算有领先性，还不具备实际的应用价值。
总的来说，量子计算不会替代经典计算，并不是所有问题解决得都比经典计算快。以后很可能会出现经典超算和量子计算融合的使用方式，比如气象预测时，其中80%-90%的工作由经典计算解决，剩下10%让量子计算来解决。
《21世纪》：面对当下市场的算力需求，公司在加速量子计算应用上做了哪些工作？
应勇：现在量子计算机所提供的算力还解决不了实际问题，所以我们在这个阶段能做的，一是加速硬件方面的迭代提升，提升硬件本身的处理能力。现在量子计算机可以处理几十个、几百个比特数的程度（注：比特数是衡量量子计算机可实现的计算能力的重要指标之一）。但这里面还有很多要解决的技术问题，可能未来3-5年、甚至10年以上及更长时间才能真正产生实用价值。
另外就是培养整个产业和应用的生态，包括一些编程语言操作系统、算法的研究等。针对一些问题，也许硬件的能力还不到，但算法可以提前研究，可以在这个过程中验证算法有效性。
《21世纪》：您刚说到量子计算还在起步阶段，未来发展壮大还有赖于生态构建，在这个生态搭建中，需要哪些角色进一步参与？
应勇：是的，量子计算的实现是一个工程化工作，不是说把量子芯片做出来了，这个问题就解决了，它需要很多协作。例如超导量子计算的实现要有低温的环境、操控系统等，这是整体综合能力的搭建，如果只在实验室或单靠一个团队是远远不够的。特别是在外部环境变化的情况下，很多工作需要自主完成，我们希望有更多的单位和有识之士关注到这个方向，发挥各自特长，有更多的玩家进来，才能把它推到更高的台阶。
《21世纪》：量子通信技术方面中国处于全球领先地位，那量子计算呢？
应勇：量子计算其实比较复杂，因为有很多不同的技术路线。从科研角度来说，我们在国际上处于第一方阵。其中一个参考指标就是实现了“量子优越性”的量子计算机，到目前为止，全世界只有4台，我国有两台而且是两条技术路线。
从企业的角度看，国内有很多做量子计算研究的企业，谷歌、IBM、亚马逊、微软等巨头也在做。目前比较难预测哪一条技术路线或哪个团队可以率先走到通用可编程，也有可能不同的技术路线都能走到实用的程度，各自解决不同的问题。
在研发和盈利之间寻找平衡点
《21世纪》：回到资本市场的话题，国盾量子作为一家科研性质的企业为什么选择走上证券化之路？
应勇：上市是公司发展到一定阶段的综合选择。相关因素有很多，有早期投资人退出的需求；也有公司发展过程中面临问题，需要通过上市的渠道来解决，比如核心员工的股权激励、业务拓展，以及量子信息技术教育和科普的考虑。主要还是公司发展到一定阶段，想要通过上市这种形式来实现规范化治理，以更符合现代企业的治理制度。时机上，我们正好赶上了科创板，公司属性也比较契合科创板定位，所以在2020年7月实现了上市。
《21世纪》：作为一家上市公司，投资者会关注国盾量子的财务数据和回报；同时公司也承担着科研任务，需要大量投入进行科技创新。您怎样平衡二者的关系？
应勇：量子信息产业还处于起步阶段，市场的需求规模其实不是很大。企业盈利有两种情况，一是产品的利润空间足够大，二是有足够大的规模，能够把研发费用和管理成本覆盖掉。
就目前状态来说，国盾量子不去做大量研发投入是不行的，因为赛道竞争非常激烈，虽然市场还没有起来，但大家看到了预期，国内外企业投入都非常多，所以保持适当的研发投入是我们必须要做的。
但确实需要找一个平衡点。因为前期投入产生的收益可能在未来才能够体现，所以公司尽力在业务上做一些拓展，希望能够把规模做上去。不过，盲目的烧钱也不是公司能承受的，我们能做的是适当的投入，在满足研发需求同时解决盈利问题。
另外一个解决方案是深度产学研合作的方式，这也是公司一直在做的。通过跟实验室合作的方式，来解决一些特别前端的研发成果的取得和使用问题，然后国盾量子可以更聚焦在产品化方面，在贴近用户需求的前提下去做应用技术的开发。
《21世纪》：2023年即将过去，您如何评价过去一年的工作和对明年的展望？
应勇：前面提到量子信息产业还处于一个比较早的阶段，所以从公司的角度来说也是“一直在路上”，过去一年我们一直保持创业企业的心态，沿着这条路往前发展。除了量子保密通信，我们在量子计算、量子精密测量领域也做了前期工作，这些工作可能在未来会慢慢地变成公司的主导产品、变成销售收入，从而推动整个产业的发展。
我们现在欣喜地看到，量子信息赛道的关注度越来越高，参与度积极性也越来越高。我想，在这样的发展环境下，算力、信息安全、量子精密测量等赛道都有可能带来很大的社会应用，有可能改变生产生活方式。国盾量子作为其中的一个参与者，应该守住自己的位置，像中央经济工作会议上说到的那样，把量子作为一个未来产业发展好。
（实习生杨唯琬、李婉对本文亦有贡献）