CFS2024第十三届财经峰会暨Amazing 2024创新企业家节定于今年7月25日至26日在北京举行,主题为“向新而行,新质生产力激发新活力”。
作为中国经济领域最具影响力的思想盛会,CFS第十三届财经峰会将汇聚国内外颇具远见的商业领袖、经济学界翘楚、创业家及新青年代表,讲述中国故事,共享中国机遇,共促复苏增长。
以下是清华大学教授,北京量子信息科学研究院副院长 龙桂鲁在2024CFS第十三届财经峰会的精彩演讲,由云现场整理。
各位领导、各位专家、各位企业家,非常幸运到这儿做一个跨界演讲,我是搞科技量子信息的,今天到这个论坛我就汇报一下最新的进展,量子科技非常重要,引领新一轮科技革命和产业变革的方向,包括材料、器件、量子计算、通信和精密测量这四大部分。
量子信息最受关注的首先是它巨大的破坏作用,1980年就提出这个概念,大家觉得这个东西是兴趣,有意思的科学创新、概念创新,大家都没有认真对待,到1994年、1996年有两个算法取得了突破,一个是大数分解算法,一个是搜索算法。
第一个破坏了RSA,我们正在用的非对称算法;另外一个可以平方根加速量子搜索,降低对称密码安全,大家开始重视量子科技,量子科技从那个时候持续到现在一直是国际的研究前沿。
大数分解对RSA有影响,之前还没有着急,要破译我们正在用的RSA2048需要两千万个比特,二十亿步计算,而现在最好的技术只有一千个比特,一千步计算,还早着呢。
最近的情况有一些变化,2022年底,我们还有信息工程大学、清华大学、浙江大学、北京量子研究院等24位作者提出一个算法,这个算法在经典的Schmor算法中把它进行量子加速,用很小的资源在现在已有的或者是近期量子,美国军方机构DARPA,他以前不重视量子计算,在去年2月成立了一个项目,应用规模量子计算机,这是一个评论,当时富士通在做这个工作,不必担心量子计算机还破不了大数,这个评论说富士通可以不担心破译密码量子计算机的随时出现,并不意味着美国政府愿意冒这个风险,这里特意提到了算法,是今年年初一篇研究论文引起恐惧,中国人正处于破译RSA2048的边缘。
大家都知道,去年美国总统颁布禁令,禁止美国公司在中国投资AI、半导体、量子计算机,特意点出中国声称在量子发展已经取得部分成功,包括创造一个可以破译公开密钥加密算法,一年多过去了,发明公开密钥算法Diffie在文章中肯定了我们的算法有加速,包括IBM、微软他们在年初也发表一篇文章,小比特的情况下,这个算法肯定是可以加速的,是不是能够用于在RSA2048正在用的体系,现在并不肯定,不能否定,也不能肯定,怎么办?他们现在加速了密码迁移的速度,我们现在用的苹果手机在今年2月已经使用了升级抗量子密码版本,美国总统顾问在5月22日在英国说,他们最早在7月就会发布标准,后量子密码标准。
跟我们有关系的国际清算银行在去年紧急立了一个项目,LEAP项目,LEAP要把各国家银行之间的清算升级到抗量子版本,过去认为这个东西10-15年才可能出现,现在有可能随时出现,专门提到了我们这个工作。
这是第一个会改变我们金融的模式,一个紧急的情况,立刻要把银行和金融这里业务的保密升级成抗量子;第二个,凡是涉及到保密都要进行改造,密码迁移,这是2020年1000亿美元,世界上1000亿美元,最大市场是美国,咱们国家排名第二,也是不小的量,十年的时间,这样我们就可以估算有一万亿到两万亿美元大的市场,今后不管愿不愿意必须得升级,这是一个巨大的市场。
应对量子计算攻击有两种策略,一种策略右边是经典密码,经典密码升级成抗量子密码,原理让你听见但是听不懂,说暗语、黑话,还有一种量子技术,说悄悄话让你听不见来保证安全。右边那个是计算能力非常强,有可能破,你听不见再强大的计算能力也破译不了,这就是为什么量子通信有更好安全性的原因。
大家做的比较多的是量子密钥分发,中科大潘金伟院士做的,我们之前提出用量子直接传输信息的,经过这么多年的发展,取得了重要的进展,中国科学家在这里做出很大的贡献,国外科学家也做了贡献。
2014年提出QKD,美国和加拿大科学家发表了一篇论文,他们在做QKD之前最早做的就是量子直接通信,因为他们的文章被拒稿了,就没有发表,转而做更容易做的QKD,2014年是他们第一次发表这个文章,这个工作我们在2004年比他们早十年独立做出来,量子直接通信跟QKD是不同的方向,也是最早做的方向。
量子直接通信跟QKD量子直接通信特点有两个,第一个是用量子信号传输,它的信号弱,这样就可以有隐身通讯的功能,比如俄乌战争有一些俄罗斯军官因为使用手机被发现被定点清除,用量子通信就可以避免这个情况。
第二个是新型通信范式,安全和可靠传输信息,因为它是通信,跟现在互联网是兼容的,可以通过简单外挂的形式进行量子增强。
经过二十多年,原来他们放弃了不做量子直接通信,做QKD,两大困难都解决了,一个怎么解决传信息更难,用编码技术;第二个克服损耗掩膜增容技术都可以解决,这些这些问题,我们完成两代样机的研制,2020年第一代样机在中关村论坛做了重大成果发布,那时候是做十公里4kbps,打电话、发文件,2022年我们完成了第二代样机研制,在一百公里光纤传输5kbps,一百公里就可以打电话,已经达到了使用。
理论部分在2013年获得了国家自然科学二等奖,相应理论在国内外专著和教科书写了进去。
我们跟费进科,陆建华院士2018年提出了安全中继,现在传输距离是有限的,用量子计算传输,现在可以建设,未来量子中继有更先进的技术可以使用,现在可以使用,将来还可以继续使用,我们把这个技术在华夏银行和中国移动5G专网进行适用,取得了成功,现在我们还在进行自有空间量子直接通信,已经实现了1600米自由空间,室外自由空间量子直接通信,另外还有其他的研究,王魏院士在SG20卫星上实现量子态传输证明可行性,2021年欧洲提出星地量子直接方案,去年给出了设计。
后边就发现星地天地一体量子直接通信网络,实现全球无死角保密通信,助力跨界银行支付等问题,谢谢。