勇闯“无人区” 实现量子科技产业自立自强

近年来，量子科技发展突飞猛进，成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。依托中科大的人才优势，安徽正在成为量子科技创新的枢纽重地，全力打造“量子科学”“量子产业”双高地。

　　怀揣着科技报国的梦想，科大国盾量子技术股份有限公司副总裁、副总工程师唐世彪勇闯“无人区”、敢啃“硬骨头”，十余年来坚持不懈深耕量子信息技术领域，巩固了我国在全球量子通信领域的技术声誉和标准话语权。

　　怀揣梦想与“量子”结缘

　　2000年，唐世彪来到合肥，就读于中国科学技术大学近代物理系。2009年，唐世彪博士毕业，也正是当年，在国家鼓励“科技成果转化”的号召下，安徽量子通信技术有限公司（国盾量子前身）成立，成为率先从事量子科技产业化的企业。

　　那时候，量子科技还鲜少人知，国内在核心器件、关键技术等方面都存在“卡脖子”的难题。唐世彪义无反顾地投身到还是“无人区”的量子科技产业化事业中。“能够推动百年量子物理在新世纪持续改造世界，实现技术革命，令我心潮澎湃。”多年后，唐世彪回想起来，依然非常庆幸自己当初的选择，也更加坚定科技报国的信念。

　　十多年来，唐世彪在技术攻关和设备研制的第一线，先后主持完成了公司4代量子通信产品的研发，参与推动了我国量子通信产业发展的数个标志性事件。

　　2010年，牵头首款城域量子通信产品研发，完成“合肥城域量子通信试验示范网的产品开发和建设”，为当时国际上最大的量子通信城域网。

　　2016年，我国建成世界首条千公里级量子保密通信干线“京沪干线”，牵头完成核心的远距离量子通信技术突破。之后，该技术又直接支撑建设国家广域量子保密通信骨干网络一期工程。依靠该技术的突破，作为第一完成人带领团队荣获2022年度安徽省科技进步奖一等奖。

　　2020年，完成国际首款小型化量子通信产品，助力我国量子通信技术实现从“跟跑”到“领跑”，并在2021年取得国内首款商密证书，直接推动了量子通信商用化进程。该成果荣获中央办公厅密码科技奖，也是量子技术的首个密码科技进步奖。

　　2023年，经过多年技术攻关，成功突破下一代量子通信芯片化技术，并实现首款基于光量子芯片的量子通信模卡，体积大为缩小，为量子通信技术的融合发展与规模化推广奠定基础。

　　突破核心技术实现国际领跑

　　在国盾量子成立之初，科研、工作环境与今天天差地别。当时国盾正在进行一款重要产品——高速量子密钥分发（QKD）设备研制，其中的重要元器件——单光子探测器需要从国外进口，且需要液氦制冷维持运转。

　　液氦为稀缺资源，需要从美国进口，为了防止美国了解研制进展，公司想办法从俄罗斯进口了超导单光子探测器，并经中国科学技术大学协调，得以使用科学岛上的液氦。

　　一个液氦杜瓦瓶只能使用一周，在这一周里，唐世彪就带领团队连轴转，吃住都在实验室，抓紧时间做技术攻关验证。如此连轴转了6个月，终于完成第一代高速QKD设备原型机研发。

　　作为在“无人区”里探索并成长起来的企业，唐世彪和团队经历了太多类似的情况。“因此我们深知关键器件、核心技术自主可控的重要性，决心要下大力气，花功夫突破‘卡脖子’难关。”唐世彪说。

　　下决心容易，操作起来却需要克服理论、工艺等重重难关。以单光子探测需要制冷环境为例，密封性不佳会导致水汽进入APD管进而严重影响探测效率，唐世彪带领团队研究了低温安装、低温胶密封管壳、双级管壳搭接、制冷组件密封等工艺，确定了一套单光子探测一体化的制冷盒工艺。用时4年，APD芯片和密封制冷工艺的相互磨合，每年大概要做上千次的验证试验，不断发现问题和解决问题，从无到有，终于实现了单光子探测核心器件及制冷工艺的全面国产化。

　　但国盾的目标不能止步简单的国产化替代，而是要持续创新，不仅要能用更要好用。因此唐世彪和团队又花了3年时间，一方面继续提升APD芯片性能，研究增加“金属-介质反射层”提升光子吸收能力、分腔隔离的串扰抑制技术抑制暗计数和降低制冷要求，另一方面发展小体积的集成制冷工艺，解决了影响探测器长期可靠性的低温密封劣化、玻璃绝缘子低温开裂、器件静电耐受性差等问题，最终实现了集成度和性能的大幅提升，单光子探测体积整整缩小40倍以上，性能远超国外进口器件，可靠性、成本、体积也大幅领先。

　　基于核心器件的突破，唐世彪带领团队快速迭代了量子通信产品，支撑了世界首条千公里级量子保密通信“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网（一期）、“天地一体”量子保密通信网。在专利方面，目前唐世彪已有91项专利授权，其中国外专利3项，并荣获安徽省专利金奖。他还培养出40余名技术骨干，不少人已成长为各领域的技术或工艺带头人。

　　“走过国内外行业推广的‘无人区’，布局市场、拓展应用，根据客户和社会需求提供产品和服务，是国盾量子的社会责任。”唐世彪自豪地说，随着“国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程”、全国最大的城域网“合肥量子城域网”等量子网络基础设施建设的进一步完善，曾让外界感觉“陌生”的量子信息技术已经服务各个行业和领域。合肥市大数据平台、统一办公平台等电子政务业务已使用“量子加密”；中国电信已推出量子安全通话、量子视频会议服务；国盾量子携手中国电信、华为推出的“OTN融量子加密专线”创新方案，进一步提升了OTN精品专线的安全性能，适用于金融、政府、医疗、大企业等高价值用户。在量子计算方面，国盾量子还完成了可以比肩“祖冲之号”的量子计算机云平台搭建，即将开放给全球用户提供量子计算云服务。

　　在追求卓越、精益求精和注重细节等工匠精神的引领下，唐世彪本着“干一行、爱一行、钻一行”的专心精神，在量子产业这个“无人区”孜孜不倦、艰苦奋斗，推动了量子产业的发展，巩固了我国在全球量子通信领域的技术声誉和标准话语权。