网络与算力是二十一世纪智能社会的显著特征,在信息经济时代,算力是经济建设的新动能,算力网络为实现智能社会提供强大推动力。
2019年2月,国际互联网工程任务组(IETF)成立了网内计算研究组(COINRG),该研究组致力于研究算力和网络的深度融合,以改善网络和应用程序性能及用户体验。算力和网络深度融合,相互赋能,实现算网一体,将有利于数据与算力的业务级互联,并为数据处理提供算力路由服务和可信保障,如边缘计算、分布式计算等。基于分布式的、开放的算网协议构建,可实现面向业务的动态需求调整,并具备100ms级实时传输(超低时延)和随需的特征。
量子技术的赋能,可为算力网络提供最高级别的信息安全技术保障,加速算力网络在各业务领域的应用。作为北京中关村科学城的新锐公司,国开启科量子技术(北京)有限公司(以下简称“启科量子”)确立了“量子计算与量子通信相融合,着力构建构建量子网络”的发展战略。近日,启科量子与重庆连芯光电技术研究院有限公司(以下简称“连芯光电”)签订战略合作伙伴协议,依托双方技术、资源等优势,共同合作国家战略项目。
据悉,此次合作将重点布局天基量子网络,并积极参与东数西算工程,双方计划合作推出全国首个民营天基量子网络“QuSky”和首个民营东数西算项目“QuSky+”,积极响应2021年国家发改委公布的支持民营企业参与国家重大战略的意见方针。
民营公司参与国家战略:天基量子网络与东数西算
天基量子网络是天地一体化信息网络的重要组成部分。天地一体化信息网络是由空间信息网络与地基信息网络组成的一体化信息网络,是网络强国的重要标志,是信息时代的战略性基础设施,是“国家利益到哪里,信息网络覆盖到哪里”的战略选择,对拓展国家利益、维护国家安全、保障国计民生、促进经济发展具有重大意义,是我国信息网络实现信息全球覆盖、宽带传输、军民结合、自由互联的必由之路。
“天地一体化信息网络”是首批启动的国家科技创新2030重大项目之一,该项目按照“天基组网,地网跨代,天地互联”思路,以地面网络为基础、空间网络为延伸,覆盖太空、空中、陆地、海洋,为天基、陆基、海基各类用户活动提供信息保障。在太空领域,美国马斯克的 SpaceX 公司推出了“星链计划”,该计划在 2024 年之前要完成 12000 颗卫星的发射,在更长远的计划中,SpaceX 将发射 42000 颗卫星。当前,这些卫星主要应用于卫星通信、卫星传输、遥感、卫星成像及帮助外太空宇航员提供卫星通信等服务。
“东数西算工程“于今年正式启动,这是继南水北调、西电东送、西气东输之后,我国第四个跨区域资源调配超级工程。在“东数西算”中,“数”指的是数据(大数据),“算”指的是算力,即对数据的处理能力、计算能力。通过构建数据中心、云计算、大数据一体化的新型算力网络体系,将东部算力需求有序引导到西部,优化数据中心建设布局,促进东西部协同联动。“东数西算”工程让西部的算力资源更充分地支撑东部数据的运算,优化我国算力资源空间布局,加快打造全国算力“一张网”,不仅为我国数字化发展赋能,还将对未来全球数字经济的发展产生重大而深刻的影响。
两大“带头人”:老兵和少帅合作国家战略工程
此次战略合作由两位航天与光电领域的大咖执掌——航天领域的老兵眭君钦博士和光电技术的少帅马晓燠博士。
眭博士多年从事航天规划计划和重大工程项目管理工作,推动启科量子布局量子通信和量子计算融合的天基量子网络全栈式开发。2021年启科量子与西藏宁算科技开展战略合作,将量子技术与IDC应用结合,并针对智能网联汽车、电力物联网、智慧城市等需要海量算力的应用场景展开联合创新实践。此次与连芯光电联手,共同推动民营天基量子网络和民营东数西算项目的发展。
启科量子在“量子云存储”方面拥有丰富的实践经验和领先的技术储备,相关技术已获得到科技“国家队”相关专家的认可。同时,公司自主研发的量子密钥分发设备、光量子交换机以及波分复用终端量等是量子保密通信的重要组成,相应成果为我国构建天地一体化广域量子通信网,实现覆盖全球的量子保密通信网络提供了一定的支持。
马博士是一位兼具技术研发能力与工程实践经验的复合型人才,他专注于单光子测量、信号与信息处理等领域的研究并取得了一系列创新成果,解决暗弱天体高精跟踪等多项国际难题,研究单光子探测阵列技术,打破国外技术封锁,更是解决了我国在弱光探测领域被“卡脖子”的问题。除此之外,他还主持过多项国家重点科研项目,在光电探测领域等已发表数十篇论文,申请专利五十多项。
连芯光电在弱光探测、高分辨力成像、空间光通信等多个方向上打破了国外的技术垄断,掌握了弱光探测技术(特别是单光子探测技术)、光束控制技术(特别是光束波前探测与整形技术)、高精度光学加工技术,并形成光电设备设计、加工、装调为一体的运营体系,为天文观测、量子操控、高能物理、国防军工等领域的多个国家重大项目提供了自主可控的核心技术支持。
量子强强联手: 搞“天大”的事
“东数西算”是数字经济时代的“南水北调”,是为了优化我国算力供给结构,对算力进行的供给侧改革。2022年2月17日,“东数西算”工程正式全面启动,专家预测“东数西算”工程每年将带动千亿元投资,对相关产业拉动作用较高,远超“南水北调”和“西气东输”等大型工程。
启科量子作为国内首家兼具量子计算、量子通信核心技术储备与产品研发能力的科技型企业,未来将设计并构建新一代量子互联网。启科量子2019年成立,目前已完成城域网络量子保密通信10余款产品的研制,具有构建城域网量子保密通信组网能力,并在大湾区进行部署量子保密通信网络应用,为地方电力系统、政务系统等提供服务。启科量子已经在大湾区布局量子算力中心,通过实现长距离量子通信,可以将分布于不同地点的量子计算机进行互联,形成量子互联网。量子互联网不仅可用来传输加密信息,还能支持基于云的量子计算,有望在多个领域大显身手。
量子互联网是一步一步向前演进的,通过不断把量子计算、量子传感、测量等各类功能融入进来,最终将形成包括量子安全网络、分布式量子计算和量子传感网络在内的“全量子网络”。针对纠缠分布的不同技术的量子计算节点,量子网络能够将其进行组网。这些节点包括如量子互联、量子存储器、量子模拟器、量子计算机,实现量子态转换、互联量子器件、量子逻辑运算等,从而进行量子互联网新用例探索,促进材料科学、电子工程、量子计算和计量学等多学科的进展。随着新冠疫情蔓延,远程交流成为常态,通信基础设施要实现前所未有的安全性也是促进该技术开发的原动力之一。
2022年启科量子携手连芯光电开启天基量子网络产品研发,双方预计2023年完成基于自由空间、全国产化量子保密通信,拟组建天地量子保密通信网络,构建新一代天基量子保密通信网络。
启科量子聚焦于自由空间量子保密通信的QKD系统研制以及天基量子网络的构建;连芯光电重点突破自由空间量子通信系统中激光通信技术瓶颈以及量子通信中核心组件的研制,如单光子探测器、激光器、硅光芯片等。根据合作协议,双方将秉承“技术先行、市场运作;优势互补、共同发展”的原则,围绕天基量子网络与东数西算等方面开展合作,实现互惠互利,共同发展。双方已就量子安全技术与空间网络、东数西算等融合进行了深入的技术探讨,目前进入了设计阶段,预计在今年第二季度可完成量子空间通信产品样机,为军民融合战略发展赋能,开启未来科技新引擎。
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