论文部分内容阅读
量子通信是事关国家信息和国防安全的战略性领域，且有可能改变未来信息产业的发展格局，因此，其不可避免地成为世界主要发达国家及地区优先发展的信息科技和产业高地。
美国：列入国家战略实现系列突破
在美国，对量子通信的理论和实验研究开始得较早，并最先被列入到国家战略、国防和安全的研发计划。
上世纪末，美国政府便将量子信息列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题。而隶属于政府的美国国家标准与技术研究所（NIST）则将量子信息作为三个重点研究方向之一。随后，美国加州理工大学、麻省理工学院和南加州大学联合成立了量子信息与计算研究所，直接归美国军队研究部门管辖，从属于美国国防部高级研究计划局超大规模计算工程系统。体制上的规划与布局，为各机构与部门间的研发铺平了道路。
早在1989年，美国IBM公司在实验室中以10bit/s的传输速率成功实现了世界上第一个量子信息传输，虽然传输距离只有32公分，但却拉开了量子通信实验研究的序幕。1994年，美国国防高级研究计划局便开始着手，用3到5年的时间全面推进量子通信技术方面的研究，而且已经通过军队实施了相应方式的向战场和向全球传输报文能力的量子通信计划。
在大量科研资源与研发力量投入的情况下，美国在量子通信研究方面取得了一系列的突破。2000年，Los Alamos国家实验室宣布，他们于全日照条件下实现了1.6公里自由空间的量子密钥分发，使量子通信向实用工程化迈进了一大步。不仅如此，在美国国防部2013年至2017年科技发展“五年计划”中，“量子信息与控制技术”已被列为未来重点关注的六大颠覆性研究领域，同时将IBM、美国国防部高级研究计划局、中国科学技术大学、美国洛克希德马丁公司和日本NTT公司列为该领域的重要研究机构；美国国防部支持的“高级研究与发展活动”（ARDA）计划到2014年将量子通信应用拓展到卫星通信、城域以及长距离光纤网络。
如今，量子技术已经成为美国军方六大技术方向之一，即对未来美军的战略需求和军事任务行动能产生长期、广泛、深远、重大的影响。量子通信产业已渗透到美国国家发展的各个层面，包括国防、外交、经济、信息、社会等不同领域的内容。
当前，以美国为代表的世界主要军事强国关注的量子科技发展动向主要涉及量子通信、量子计算及量子密钥等领域。美国国防部高级研究计划局启动了多项量子通信方面的相关研究计划，对其开展了广泛探索。可以说，量子通信技术在军事应用方面有着无与伦比的广阔前景。
在量子通信领域未来发展规划下，美国Los Alamos国家实验室正在创建一套辐射状的量子互联网，同时美国非常重视量子计算机领域的技术拓展，谷歌、微软、IBM都已投入研究量子计算机技术，以量子计算机技术研究为突破点，延伸到物质科学、生命科学、能源科学领域，形成规模优势。
欧盟：联合攻关共建量子互联网
提前“操练”，打牢根基，政策法规护航，并贯穿到与国家利益、国家安全以及国家对内对外战略影响相关的不同环节，这是欧盟在量子通信领域发展方面采取的主要手段。
早在20世纪90年代，欧洲就意识到量子信息处理和通信技术的巨大潜力，充分认定其高风险性和长期应用前景，从欧盟第五研发框架计划（FP5）开始，就持续对泛欧洲乃至全球的量子通信研究给予重点支持。
紧接着，欧盟发布了《欧洲研究与发展框架规划》，专门提出了用于发展量子信息技术的《欧洲量子科学技术》计划以及《欧洲量子信息处理与通信》计划。与此同时，还专门成立了包括英国、法国、德国、意大利、奥地利和西班牙等国在内的量子信息物理学研究网。
2008年，欧盟发布《量子信息处理与通信战略报告》，提出欧洲在未来五年和十年的量子通信发展目标。同年9月，欧盟发布了关于量子密码的商业白皮书，启动量子通信技术标准化研究，并联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了“基于量子密码的安全通信”（SECOQC）工程。这是继欧洲核子中心和国际空间站后又一大规模的国际科技合作。自1993年开始，欧盟就加强了对量子通信技术领域的研究和开发，在理论研究和实验技术上均取得了重大突破，涉及的领域包括量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。利用欧盟国家的联合技术力量，在多个研究机构之间形成有效的合作体制，是欧洲量子通信领域一直走在前列的“制胜法宝”。
在量子信息物理学研究网的框架下，1993年至2011年期间，英国、瑞士、奥地利、德国、法国、瑞典等国的科学家曾连续创造了量子密钥分发、量子密码通信、太空绝密传输量子信息及量子信息存储等一系列的根本性突破，为下一步量子互联网的全面建设铺平道路。
从2007年至2014年，欧盟开始致力于量子密码通信和量子密集编码研究，实现了量子漫步、太空和地球之间的信息传输，为卫星之间以及卫星与地面站之间进行量子通信提供了可能性。
发展量子通信技术的终极目标就是为了构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络体系。2008年以来，欧盟加紧推进星载量子通信计划。一场世界范围的技术与才智竞赛已悄然拉开帷幕。欧洲不应落后，更不能让人才和知识流失。于是，就在今年4月19日，欧盟委员会正式宣布，计划启动总额10亿欧元的量子技术旗舰项目，目标是建立极具竞争性的欧洲量子产业，包括量子通信、量子计算及量子测量等，以增强欧洲在量子研究方面的科学领导力和卓越性。
日本：紧跟大势有所作为
日本政府和科技界一贯重视量子科技领域的研发攻关，并将量子技术视为本国占据一定优势的高新科技领域进行重点发展、重点引导。
美国和欧盟在量子通信领域的一连串突飞猛进，使日本备感形势紧迫。
早在2000年，日本邮政省就将量子通信技术作为一项国家级高技术列入开发计划，预备10年内投资400多亿日元，主要致力于研究光量子密码及光量子信息传输技术，并专门制订了跨度为10年的中长期定向研究目标，计划到2020年使保密通信网络和量子通信网络技术达到实用化水平，最终建成全国性高速量子通信网，实现通信技术应用上的飞跃，在竞争中占据先机。
在当年题为《创造面向21世纪划时代的量子信息通信技术》的报告中曾明确指出，国家应该充实及完善该领域的研究开发体制， 并促进民间企业和大学等进行研究开发。在接到该报告书后，邮政省正式启动了研究和开发量子信息通信的活动。该技术的实用化预计会发生在2030年至2100年期间。
尽管日本对量子通信技术的研究晚于美国和欧盟，但相关研究发展迅速。在国家科技政策和战略计划的支持和引导下，日本科研机构的研发积极性高涨，投入了大量研发资本积极参与和承担量子通信技术的研究工作，实际地介入到量子通信技术的研发和产业化开发当中。
数年前，日本提出了以新一代量子通信技术为对象的长期研究战略，并计划在2020～2030年间建成绝对安全保密的高速量子通信网。目前，日本每年投入2亿美元，规划在5至10年内建成全国性的高速量子通信网。不仅如此，日本的国家情报通信研究机构（NICT）也启动了一个长期支持计划。日本国立信息通信研究院也计划在2020年实现量子中继，到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。
高强度的研发投入，“产官学”联合攻关的方式极大推进了研究开发，推动了量子通信的关键技术如超高速计算机、光量子传输技术和无法破译的光量子密码技术的攻关和实用化、工程化探索，在量子通信专利申请上成绩显著。比如NEC、东芝、日本国立信息通信研究院、东京大学、玉川大学、日立、松下、NTT、三菱、富士通、佳能、JST等，各大企业和科研机构在量子通信领域的专利申请量居全球领先，专利质量较高，技术水平突出。
就目前而言，在量子通信领域的研究优势上，日本主要集中在延长量子通信传输距离、提高信息传输速度和改进量子通讯的加密协议等方面。
由量子通信申请的专利来看，其主要特征表现为：量子通信的应用技术繁多，特定技术领域的专利占有率高，海外专利申请意识较强，且相关技术大多可直接根植于通信产品中，具有很强的实用性和市场推广潜力。
此外，日本格外注重采用积极的专利保护策略，通过全面申请PCT专利对其持有的量子通信核心技术进行保护。
美国：列入国家战略实现系列突破
在美国，对量子通信的理论和实验研究开始得较早，并最先被列入到国家战略、国防和安全的研发计划。
上世纪末，美国政府便将量子信息列为“保持国家竞争力”计划的重点支持课题。而隶属于政府的美国国家标准与技术研究所（NIST）则将量子信息作为三个重点研究方向之一。随后，美国加州理工大学、麻省理工学院和南加州大学联合成立了量子信息与计算研究所，直接归美国军队研究部门管辖，从属于美国国防部高级研究计划局超大规模计算工程系统。体制上的规划与布局，为各机构与部门间的研发铺平了道路。
早在1989年，美国IBM公司在实验室中以10bit/s的传输速率成功实现了世界上第一个量子信息传输，虽然传输距离只有32公分，但却拉开了量子通信实验研究的序幕。1994年，美国国防高级研究计划局便开始着手，用3到5年的时间全面推进量子通信技术方面的研究，而且已经通过军队实施了相应方式的向战场和向全球传输报文能力的量子通信计划。
在大量科研资源与研发力量投入的情况下，美国在量子通信研究方面取得了一系列的突破。2000年，Los Alamos国家实验室宣布，他们于全日照条件下实现了1.6公里自由空间的量子密钥分发，使量子通信向实用工程化迈进了一大步。不仅如此，在美国国防部2013年至2017年科技发展“五年计划”中，“量子信息与控制技术”已被列为未来重点关注的六大颠覆性研究领域，同时将IBM、美国国防部高级研究计划局、中国科学技术大学、美国洛克希德马丁公司和日本NTT公司列为该领域的重要研究机构；美国国防部支持的“高级研究与发展活动”（ARDA）计划到2014年将量子通信应用拓展到卫星通信、城域以及长距离光纤网络。
如今，量子技术已经成为美国军方六大技术方向之一，即对未来美军的战略需求和军事任务行动能产生长期、广泛、深远、重大的影响。量子通信产业已渗透到美国国家发展的各个层面，包括国防、外交、经济、信息、社会等不同领域的内容。
当前，以美国为代表的世界主要军事强国关注的量子科技发展动向主要涉及量子通信、量子计算及量子密钥等领域。美国国防部高级研究计划局启动了多项量子通信方面的相关研究计划，对其开展了广泛探索。可以说，量子通信技术在军事应用方面有着无与伦比的广阔前景。
在量子通信领域未来发展规划下，美国Los Alamos国家实验室正在创建一套辐射状的量子互联网，同时美国非常重视量子计算机领域的技术拓展，谷歌、微软、IBM都已投入研究量子计算机技术，以量子计算机技术研究为突破点，延伸到物质科学、生命科学、能源科学领域，形成规模优势。
欧盟：联合攻关共建量子互联网
提前“操练”，打牢根基，政策法规护航，并贯穿到与国家利益、国家安全以及国家对内对外战略影响相关的不同环节，这是欧盟在量子通信领域发展方面采取的主要手段。
早在20世纪90年代，欧洲就意识到量子信息处理和通信技术的巨大潜力，充分认定其高风险性和长期应用前景，从欧盟第五研发框架计划（FP5）开始，就持续对泛欧洲乃至全球的量子通信研究给予重点支持。
紧接着，欧盟发布了《欧洲研究与发展框架规划》，专门提出了用于发展量子信息技术的《欧洲量子科学技术》计划以及《欧洲量子信息处理与通信》计划。与此同时，还专门成立了包括英国、法国、德国、意大利、奥地利和西班牙等国在内的量子信息物理学研究网。
2008年，欧盟发布《量子信息处理与通信战略报告》，提出欧洲在未来五年和十年的量子通信发展目标。同年9月，欧盟发布了关于量子密码的商业白皮书，启动量子通信技术标准化研究，并联合了来自12个欧盟国家的41个伙伴小组成立了“基于量子密码的安全通信”（SECOQC）工程。这是继欧洲核子中心和国际空间站后又一大规模的国际科技合作。自1993年开始，欧盟就加强了对量子通信技术领域的研究和开发，在理论研究和实验技术上均取得了重大突破，涉及的领域包括量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等。利用欧盟国家的联合技术力量，在多个研究机构之间形成有效的合作体制，是欧洲量子通信领域一直走在前列的“制胜法宝”。
在量子信息物理学研究网的框架下，1993年至2011年期间，英国、瑞士、奥地利、德国、法国、瑞典等国的科学家曾连续创造了量子密钥分发、量子密码通信、太空绝密传输量子信息及量子信息存储等一系列的根本性突破，为下一步量子互联网的全面建设铺平道路。
从2007年至2014年，欧盟开始致力于量子密码通信和量子密集编码研究，实现了量子漫步、太空和地球之间的信息传输，为卫星之间以及卫星与地面站之间进行量子通信提供了可能性。
发展量子通信技术的终极目标就是为了构建广域乃至全球范围的绝对安全的量子通信网络体系。2008年以来，欧盟加紧推进星载量子通信计划。一场世界范围的技术与才智竞赛已悄然拉开帷幕。欧洲不应落后，更不能让人才和知识流失。于是，就在今年4月19日，欧盟委员会正式宣布，计划启动总额10亿欧元的量子技术旗舰项目，目标是建立极具竞争性的欧洲量子产业，包括量子通信、量子计算及量子测量等，以增强欧洲在量子研究方面的科学领导力和卓越性。
日本：紧跟大势有所作为
日本政府和科技界一贯重视量子科技领域的研发攻关，并将量子技术视为本国占据一定优势的高新科技领域进行重点发展、重点引导。
美国和欧盟在量子通信领域的一连串突飞猛进，使日本备感形势紧迫。
早在2000年，日本邮政省就将量子通信技术作为一项国家级高技术列入开发计划，预备10年内投资400多亿日元，主要致力于研究光量子密码及光量子信息传输技术，并专门制订了跨度为10年的中长期定向研究目标，计划到2020年使保密通信网络和量子通信网络技术达到实用化水平，最终建成全国性高速量子通信网，实现通信技术应用上的飞跃，在竞争中占据先机。
在当年题为《创造面向21世纪划时代的量子信息通信技术》的报告中曾明确指出，国家应该充实及完善该领域的研究开发体制， 并促进民间企业和大学等进行研究开发。在接到该报告书后，邮政省正式启动了研究和开发量子信息通信的活动。该技术的实用化预计会发生在2030年至2100年期间。
尽管日本对量子通信技术的研究晚于美国和欧盟，但相关研究发展迅速。在国家科技政策和战略计划的支持和引导下，日本科研机构的研发积极性高涨，投入了大量研发资本积极参与和承担量子通信技术的研究工作，实际地介入到量子通信技术的研发和产业化开发当中。
数年前，日本提出了以新一代量子通信技术为对象的长期研究战略，并计划在2020～2030年间建成绝对安全保密的高速量子通信网。目前，日本每年投入2亿美元，规划在5至10年内建成全国性的高速量子通信网。不仅如此，日本的国家情报通信研究机构（NICT）也启动了一个长期支持计划。日本国立信息通信研究院也计划在2020年实现量子中继，到2040年建成极限容量、无条件安全的广域光纤与自由空间量子通信网络。
高强度的研发投入，“产官学”联合攻关的方式极大推进了研究开发，推动了量子通信的关键技术如超高速计算机、光量子传输技术和无法破译的光量子密码技术的攻关和实用化、工程化探索，在量子通信专利申请上成绩显著。比如NEC、东芝、日本国立信息通信研究院、东京大学、玉川大学、日立、松下、NTT、三菱、富士通、佳能、JST等，各大企业和科研机构在量子通信领域的专利申请量居全球领先，专利质量较高，技术水平突出。
就目前而言，在量子通信领域的研究优势上，日本主要集中在延长量子通信传输距离、提高信息传输速度和改进量子通讯的加密协议等方面。
由量子通信申请的专利来看，其主要特征表现为：量子通信的应用技术繁多，特定技术领域的专利占有率高，海外专利申请意识较强，且相关技术大多可直接根植于通信产品中，具有很强的实用性和市场推广潜力。
此外，日本格外注重采用积极的专利保护策略，通过全面申请PCT专利对其持有的量子通信核心技术进行保护。