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　　2025年10月24日，中央新闻发布会宣布将量子科技纳入“十五五”规划未来产业首位，明确其作为国家战略支柱产业的地位，目标是推动量子通信、量子计算、量子精密测量三大领域突破，培育新经济增长点。

　　面向这一未来，全球包括中国都迈出了哪些关键步伐？量子科技背后究竟是什么技术原理？企业应如何利用量子革命打造新的竞争力？科尔尼将在本文中提供一些思路。

　　这则曾引发广泛关注的消息显示出国外市场和企业也在重视加码量子科技：一年前，苹果公司宣布将为其聊天服务采用新的加密协议，当时媒体反响强烈。多家行业媒体都报道了苹果的这一举措，该公司对此解释如下：“如今，随着 PQ3 协议的推出，我们宣布对 iMessage 加密安全进行史上最重要的一次升级。PQ3 是一项突破性的后量子加密协议，将端到端安全通信的技术水平提升至新高度。” 但所谓的后量子加密协议，其背后究竟是什么技术原理？这家科技公司口中的 “突破性” 举措，是否真的标志着数据安全向更高水平发展的不可逆进程已然开启？

　　这些问题既具有现实意义，又具备前瞻性。同时，它们所涉及的话题让不少人感到困惑，因为其核心是一种极为复杂的数学加密方法 —— 据称，量子计算机破解这种方法的难度远高于传统 RSA 加密法。与之不同的是，量子加密技术的核心载体，正是大多数人难以理解的神秘微观粒子：量子本身。听起来很复杂？确实如此。但这不应成为我们回避深入了解这些加密技术的理由。

　　那么，我们不妨一步一步来梳理：加密技术本身并非新鲜事物。如今，它早已无处不在，时刻围绕在我们身边。比如，我们每次登录互联网或进行在线购物时，数据都会被加密处理。这种加密能防止未授权人员获取敏感隐私信息，医疗场景中的数据保护同样依赖于此。

　　然而，随着新型量子计算机的问世，传统加密技术可能很快就会触及瓶颈。这是因为新型量子计算机具备同时处理多个变量的能力，能更精准、更快速地完成优化任务与模拟运算，性能远超传统计算机。换句话说，即便是当前加密体系中的 “黄金标准”—— 计算强度极高的非对称加密系统（又称公钥系统），量子计算机也能相对轻松地破解。这使得它们对敏感数据构成了严重威胁。

　　令人欣慰的是，就目前情况而言，尚未出现能实现这种计算能力的通用量子计算机。诚然，大众等汽车企业已在量子领域开展了数年研究 —— 例如将其用于模拟交通流量。但在需要利用微观物理现象的场景中，目前仅能使用所谓的 “量子退火器”。这类设备的结构相较于尚未问世的 “量子超级计算机” 更为简单，且只能用于特定任务。

　　量子计算机的工作原理与传统计算机截然不同。传统计算机依靠 “比特”（bit）运行，每个比特只能取 0 或 1 两种数值中的一种；而量子计算机使用的是所谓的 “量子比特”（qubit）。借助量子力学的特性，量子比特能处于 “叠加态”—— 也就是说，它们可以同时呈现 0 和 1 两种数值。正是这一原理，让量子计算机能够并行处理大量计算，并有潜力大幅加快特定结果的获取速度。

　　另一个关键原理是所谓的粒子相互缠绕。这是指两个或多个量子比特有可能通过量子力学的方式相互连接。这种现象具有极大的作用，因为处于缠绕态的量子比特发生的任何变化，都会立即影响到与之相连的粒子，无论它们相距多远。因此，这一运行原理也有助于实现标准量子计算机有朝一日将能够执行的极其强大的计算操作。

　　据许多专家估计，量子计算机的应用可能在大约 7 到 10 年内实现。例如，锡根大学实验量子光学主席、量子计算领域的顶尖专家克里斯托夫・温德利希（Christof Wunderlich）在《法兰克福汇报》的一篇客座文章中认为，量子计算最早可能在 2035 年就在研究、工业和经济领域发挥 “核心作用”。

　　量子计算机的应用领域极为广泛。温德利希表示，这种新型计算机有助于 “从根本上理解化学反应，并探索如何在生产流程中优化这些反应”。这位专家还认为，在创新电池研发、物流与供应链管理，以及能源分配网络优化等领域，量子计算机也将带来诸多优势。

　　量子计算机日常应用的进程已不再遥远，这一点可通过另一项进展得到印证：2024 年 12 月，谷歌借助一款名为 Willow 的计算机芯片，仅用 5 分钟就完成了一项计算任务。而当前的百亿亿次级超级计算机（Exascale Computer）若要完成这项任务，则需要 10 的 24 次方年。但这一壮举是如何实现的？美国加州谷歌量子人工智能实验室负责人、德国计算机科学家哈特穆特・内文（Hartmut Neven）在其公司博客中给出了唯一解释：他表示，Willow 之所以能拥有如此强大的计算能力，是因为它利用了平行宇宙的特性。

　　这便是常被提及的、充满神秘色彩且近乎 “魔幻” 的量子世界，它并不遵循传统的代数法则。而在其他地区，量子技术的研发也在不断推进。例如，卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruhe Institute of Technology (KIT)）正致力于量子网络的开发，并为此铺设了测试线路。令人惊叹的是，该线路所使用的光纤直径仅为 125 微米 —— 比人类头发丝略粗一点，其中传导光信号的纤芯直径更是只有 9 微米。科学家们计划以这条光纤线路为平台，推动量子加密技术的发展并提升其实用性，比如为加密密钥研发新型传输协议。

　　2024 年 8 月，德国发射了首颗量子卫星，这也顺应了这一发展趋势。这颗名为 QUBE 的卫星目前正在距离地球数百公里的高空轨道上运行，测试量子通信和量子密码技术，由维尔茨堡大学远程信息学中心进行控制和监测。该航天器以不同方向偏振的弱激光脉冲形式向德国航空航天中心的地面站传输代码。由于利用了量子技术，这些代码被认为是无法被窃听的。

　　中国在星地量子通信领域已实现跨洲际突破。2025 年 3 月，基于自主研发的 “济南一号” 量子微纳卫星，中国与南非科学家团队成功构建 1.3 万公里的洲际量子通信链路，刷新全球量子保密通信距离纪录，并通过实时密钥分发完成跨大洲加密图像传输，单次卫星过境期间实现每秒 107 万安全密钥比特的高效传输。

　　这便是微观粒子的另一个关键优势：一旦被观测，它们的极化状态就会发生改变。换句话说，任何试图窥探量子传输信息的行为，都会被立即察觉。另一方面，新的量子密钥可快速生成，确保机密通信持续进行。最关键的是，量子计算机也难以规避这种运作模式 —— 若它们试图窃取量子加密信息，同样会被检测到。

　　然而，这些微观粒子仍被认为极易产生误差 —— 尽管这对其在加密技术中的应用影响，远小于对未来量子计算机本身的影响。例如，大多数量子计算机并非依靠空气冷却，而是使用液态氦冷却，以求尽可能接近 - 273℃的绝对零度。量子在这种极端条件下的运行精度最高。但这种看似能让传统加密数据 “高枕无忧” 的情况，经不住仔细推敲。德国联邦信息安全办公室指出，量子计算机对信息安全构成的威胁，目前仍被广泛低估。

　　面向客户的企业尤其需要正视这一风险。毕竟，原则上任何处理敏感数据的企业，都可能成为量子计算机攻击的目标。即便当前加密效果良好的数据，也可能被犯罪组织或国家行为体收集存储，待量子技术成熟后再进行破解。这种操作虽需要较大的存储空间，但完全在可行范围内。

　　或许 10 年后首台通用量子计算机才会问世，但等到那时候再开始思考应对之策，显然为时已晚。因此，投入资源研发更强大的抗量子加密技术，并尽可能持续跟进相关进展，显得至关重要。”

　　量子密钥分发是量子技术的重要应用之一，可用于安全生成和传输加密密钥。得益于量子物理定律，这种方式具备防窃听特性，但同时也面临挑战，尤其是在高技术复杂度和所需基础设施建设方面。量子光学等专用硬件成本高昂，且在不使用量子中继器的情况下，其传输距离仍限制在 100 公里以内。目前，银行、军事设施、政府机构等安全敏感领域正重点研究该技术。此外，它还被视为医疗、自动驾驶、人工智能及电子商务领域未来安全加密的基准方案。

　　最新的发展趋势使得联合国将 2025 年宣布为 “量子年” 成为顺理成章之事。通过 “国际量子科学与技术年”，联合国正引导全球关注这项突破性技术 —— 此前，晶体管和激光等量子相关技术已改变了我们的通信方式、日常生活与经济形态。

　　聚焦政府层面：对于这项新兴的超级技术，政界出台了哪些监管规则和发展计划？在美国，主要由国家标准与技术研究院 (National Institute of Standards and Technology (NIST)）负责相关事宜。该机构已发布一份全球后量子加密标准清单，这些标准可抵御量子计算机的攻击。为此，来自全球的专家已敲定一套加密算法，专门用于防范这类攻击。后量子加密技术以数学原理为基础，旨在构建既能抵御量子计算机攻击、也能抵御传统计算机攻击的加密系统，同时还能与现有通信协议及网络保持兼容。而且，与量子加密方法不同，后量子加密系统可部署在传统硬件上。

　　已采用的首批三项后量子加密标准包括：ML-KEM 算法，一种用于通用加密的密钥封装机制；ML-DSA 算法，一种基于格密码的数字签名算法；以及 SLH-DSA 算法，一种无状态、基于哈希的数字签名方法。美国国家标准与技术研究院（NIST）计划在 2035 年前，将所有安全敏感系统全部迁移至抗量子加密体系。此外，该机构还在持续测试基于不同数学问题的通用加密算法，同时推进约 15 种数字签名算法的验证工作。

　　那么在大西洋彼岸的欧洲，情况又如何呢？欧盟委员会正通过一项名为 “量子旗舰计划”（Quantum Flagship Program）的倡议，为量子密码学领域的研究提供支持。该计划于 2018 年启动，是一项预算达 10 亿欧元的长期研究与创新项目，旨在推进欧洲的量子研究 —— 包括将研究成果应用于工业领域，以及推动量子互联网的发展。

　　“欧洲量子通信基础设施计划”（European Quantum Communication Infrastructure initiative）是另一项重要项目，其目标是为整个欧盟建立一套安全的量子通信基础设施。所有成员国均已签署相关声明。此外，“欧洲高性能计算联合机构” (European High Performance Computing Joint Undertaking）正致力于将量子计算机与传统计算机系统整合，为此已投入 1 亿欧元资金，由欧盟与其他参与国各承担一半。该机构的目标是在今年年底前，在欧洲实现首台量子加速超级计算机的落地。

　　而中国也已着手构建多层次量子安全政策体系，将量子科技纳入国家战略发展全局。在顶层设计上，明确将量子信息列为前沿科技攻关方向，重点部署天地一体化量子通信网络等重大工程，单项目投资规模达百亿量级。返回搜狐，查看更多