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  • “量子通信第一股”科大国盾:科技?千亿公司?

  • 发布时间:2019-04-14 13:25
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  •   19世纪末,物理学征服世界,人们所知道的一切物理现象,几乎都能从现成理论中得到解释。力学、电动力学和热力学形成了物理学三大支柱,经典物理处于黄金时代。

      “物理学已经终结,不会再有任何激动的发现了”几乎成为所有人的共识。但历史没想到,1990年,留着小胡子、有些谢顶的人普朗克,却很怂地说了个“不”。

      经过多轮物理实验,普朗克得出个把自己都吓到的结论:光辐射与物质相互作用时其能量不是连续的,而是一份一份的,一份“能量”就是所谓量子。

      从此,量子论宣告诞生。顺嘴说句和文章无关的,普朗克的儿子曾参与刺行动,但没成功,了。

      量子存在于微观世界中,被认为是构成物质的最基本单元,、原子、电子、光子等微观粒子,都是量子的一种表现形态。

      话说量子论出生后,普朗克认为“量子”是个,千方百计地想要将它消化在经典物理中。屡试屡败之际,科学史上最大胆和最传奇的人物——爱因斯坦勇敢地站到聚光灯下,成为量子力学的奠基人之一。

      在此后几十年间,围绕爱因斯坦老爷子,量子论经历了无数次神仙打架,“量子力学”成为世纪之争。顺嘴再一句,关于量子力学的一个重要论点,爱因斯坦曾和量子论另一大神玻尔三次决斗,全都铩羽而归。对,每次都失败。

      虽然备受争议甚至至今仍被质疑,“诡异”的量子力学却和并肩,成为现代物理学的两大支柱。为什么说“诡异”,我们拿两个量子力学的理论,来感受下量子世界的“神奇”:

      量子的微观世界:如果两个状态是一个体系允许出现的状态,那么它们的任意线性叠加也是这个体系允许出现的状态。你不观察它,它就处于叠加态,也就是一个电子既在A点又不在A点;你一观察,它这种叠加状态就崩溃了,它就真的只在A点或者真的只在B点了,只有一个状态。

      翻译到宏观世界:花园里有只狗,你不去看,这只狗现在可能在花园也可能不在,两种状态;但你一看,这只狗的存在状态就坍塌了——要么在,要么不在,只能择其一。“薛定谔的猫”就是量子叠加原理的体现。

      量子的微观世界:即两个纠缠粒子,或者称量子位元,即使它们相隔光年,也能立即影响彼此的状态。即使你把纠缠粒子分开数十亿英里,改变一个粒子也会引起另一个粒子的变化。纠缠一方得到的任何信息,另一方也会马上感到,不需要信息传递。

      翻译到宏观世界:假如你女票和隔壁老王在一起了,你即使在外太空,也照样被戴上绿帽子。“心灵”就是量子纠缠理论的体现。

      在我们认知里,以上两个理论,只在和故事里出现。但本文要说的量子通信,却来源于这个“诡异”的理论。

      在量子纠缠理论基础上,1993年,美国科学家C.H.Bent提出了量子通信的概念。随后,经过科学家们的不断完善,量子通信的基本思想形成。为了让量子通信从理论走到现实,从上世纪90年代开始,美国、欧盟、中国等科学家们,对量子通信进行了深入研究。

      2006年,那是一个夏天,中国青年科学家潘建伟带领的小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学—维也纳大合研究小组,同时实现了超过100公里的态量子密钥(通俗点讲,就是让一群光子去行骗)分发实验,打开量子通信应用的大门。

      一、理论发现和技术形成都需要一个漫长过程。牛顿到爱因斯坦用了260多年,爱因斯坦到量子理论用了100多年,而量子通信理论提出只有26年,量子通信技术尝试应用只有13年,是一个需要长期探索的新兴事物,甚至有可能被其他理论。

      二、虽然“诡异”到不可思议,但量子通信不是故意营造的,如果是,那也是在欺类,欺类最聪明的那群人。

      目前传统意义上的通信方式——光纤通讯,只需让光缆泄露很少一部分能量,就能够光缆传递的信号,从而导致信息泄露。《风云》中的“行动”,就是这样操作的。但量子通信则不会出现“被”的问题。

      QKD主要采用1984年提出的BB84协议,利用量子的不可克隆性,对传统信息进行加密,可以实现点对点方式的安全通信,有点像“我的秘密只告诉你,你如果告诉其它人,你们都会”;

      量子传输是利用量子的纠缠态,来传输量子比特,可以实现任意远距离的量子密钥分发及网络,有点像“瞬间转移”。

      QKD的安全性是以物理原理为基础的。其基本方法是使用量子态来编码信息,通过对量子态的制备、传输和检测来达到安全分发随机数——即密钥的目的。其核心方案有两个:

      1. QKD:将密钥分配给通信双方,由于量子力学的测不准和量子不可克隆,者无法获取正确的密钥;

      2. 基于QKD的量子通信保密系统:上负责密钥分配,下负责传输加解密数据。其实就是发送密码,之后把密码解析出来的一个过程。

      所以,量子密钥分发其实依旧依托于光纤通信,本质上仍然是经典通信。大家所以为的量子通信,其实是这样一个概念:量子通信=经典通信+量子密码。QKD并非经典通信,更像是给传统通信增加了更加安全的量子密码保障。

      QKD和传统通信相比,有两个优势:一是能判断出密码是否被者复制过;二是“一次一密”,密码用过一次后就不存在了。

      一是将甲发来的量子比特进行克隆,然后再发给乙方。但量子不可克隆性确保者无法克隆出正确的量子比特序列,因而也无法获得最终的密钥;

      另一种是者测量每个量子比特所编码的随机数,然后将测量后的量子比特冒充甲方的量子比特发送给乙方。按照量子力学的假定,测量必然会干扰量子态,因此这个“冒充”的量子比特与原始的量子比特可能不一样,从而判断出有者存在,这样的密钥不安全,弃之不用。确认无者不存在后,便可用此安全密钥进行“一次一密”的经典保密通信。

      但在QKD技术的应用中,如果者不停地,甲乙双方就无法获得安全的密钥,保密通信便无法进行,“安全传递”很有可能变成“无法传递”;同时,如果达不到“一次一密”的加密程度,即使QKD的密钥是绝对安全的,同样可能被聪明的破所攻破。

      这也是为什么量子通信界范围内如此“小众”的原因。目前,全世界研究量子通信(或者说是IDQ)的主体,主要有四个:日本东芝、IDQ、奥地利的AllVienna,以及家喻户晓的中国潘建伟。

      潘建伟,1970年生,27岁时科研就入选“年度全球十大科技进展”,31岁毅然回国组建自己的实验室,帮助中国在量子通信的前沿科技领域处于世界领先,被认为是距离下一个科技诺贝尔最近的中国人之一;

      登上《时代周刊》、亮相《朗读者》、和马云握手;被打假、谈求学、聊追妻子……是中国最耀眼的科技明星之一,也是争议最大的一位科学家。另一位量子通信领域“大拿”郭光灿,被他的的。至少在中国的量子通信领域,潘建伟几乎成为绝对权威;

      潘建伟现为中国科学技术大学常务副校长、教授、博士生导师,中国科学院院士,发展中国家科学院院士,奥地利科学院外籍院士中国科学院量子信息与量子科技创新研究院院长。同时也是科大国盾的第二大股东,持股11.01%。

      2013年左右,我国先后成功建成了合肥、济南两地较大规模的城域网络,标志着城域网技术阶段进入成熟期;

      同年,量子科学实验卫星“墨子号”顺利完成既定任务,获得了千公里级星地量子密钥分发、量子传态以及纠缠分发等多项具有国际领先水平的科学,我国第一次在空间量子科学研究领域走到了世界最前列。

      招股书显示,科大国盾主要通过量子保密通信网络建设,为政务、金融、电力、国防等行业和领域提供组网及量子安全应用解决方案。

      目前,科大国盾主要为构建量子保密通信网、城域网、局域网。网实现跨省、跨城的连接,城域网实现城市内不同区域、不同行业机构的连接,局域网实现一个单位或一处地点内多个终端的接入。

      通过网、城域网、局域网的建设,用量子秘钥进行信息传输,支持公共安全、税务、司法、民政等数据的安全传输,该解决方案已用于合肥、济南、武汉、海口、贵阳等部门。

      2016-2018年,公司量子保密通信产品销售金额分别为2亿元、2.7亿元、2.5亿元,占主营业务收入的比例分别为95.47%、97.75%、95.81%。而QKD产品分别占量子保密通信产品销售额的80.21%、62.06%和70.26%。

      科大国盾的QKD产量并不高。2016-2018年,公司分别销售了557台、647台和697台QKD产品。

      计算下来,一台QKD产品平均售价为25.90万,假如量子通信行业未来可期,QKD产品销量可观,科大国盾收入还是很乐观的。

      这些客户中,神州数码全资子公司为科大国盾股东君联林海(其持有发行人股份比例为 4%)的有限合伙人,持有合伙份额25%;神州数码的控股股东与科大国盾共同出资设立神州国信,持股比例分别为69.10%和4.90%;

      神州数码采购的产品,主要用于中科大承建的量子保密通信“京沪干线”技术验证及应用示范项目,国科量网承建的量子保密通信“武合干线”项目、国家广域量子保密通信网建设项目(沪合段、汉广段)等。

      国科量网系公司关联方,其采购的公司产品主要用于其承建的城域网B段项目、合肥城域网B段项目等项目;国家信息通信国际创新园管理委员会采购的公司产品主要用于济南市党政机关量子通信专网建设项目……

      总结下来,科大国盾的客户有两个特点:1.项目为主,几乎没有市场化机构参与,甚至没有中国移动、联通、电信等通信领域的项目;2.客户圈子很小很窄,几乎都和科大国盾有着千丝万缕的关系。

      但假如全国乃至全世界认可并广泛使用QKD技术,消耗数千亿台QKD产品,按公司目前一台QKD产品25.90万的售价,科大国盾前景很可观。

      所以核心就在于,量子通信能否实现产业化应用,这又是一个漫长而充满不确定性的过程。买不买,取决于你敢不敢未来。

      2015年11月,《关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的》明确指出“从更长远的战略需求出发,我们要有所为有所不为,在航空发动机、量子通信、智能制造和机器人、深空深海探测、重点新材料、脑科学、健康保障等领域再部署一批体现国家战略意图的重大科技项目”。国家各相关部委先后制定了《“十三五”国家科技创新规划》、《“十三五”国家基础研究专项规划》、《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》等,以支持量子通信的发展。

      量子通信概念股,也是从2015年开始,被中国资本市场热炒。2017年中旬,科大国盾开始接受上市,2019年1月,安徽证监局近日发布的拟首次公开发行公司进展情况表,国元证券对科大国盾首次公开发行股票并上市的。

      不过,科创板火爆推出后,科大国盾又立马转战科创板。按中国韭菜的投资习惯,科大国盾如果成功在科创板上市,至少前几天,是会来几个涨停的。

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