科研產出連續三年世界第一，北京“創新高地”崛起

北京量子信息科學研究院的一間實驗室里，一張照片被攝像頭隨機拍下，科研人員輕點鼠標，僅僅30秒后，這張照片就被“安全”地呈現在了用10多公里光纜連接的另外一臺計算機屏幕上。“用量子光傳送，極難被第三方竊取。”量子院研究員、清華大學教授龍桂魯自豪地說，這是他帶領團隊研發的“量子直接通信”技術的經典應用。

近年來發展起來的量子通信，憑借出色的防范竊聽能力，受到各國用戶的青睞。目前，國際上將量子保密通信分為量子密鑰分發、量子秘密共享、量子直接通信三種主要理論。其中量子密鑰分發和秘密共享都是先用量子信道協商密鑰，再用經典保密通信傳輸信息，最后再用密鑰實施解密。

“按照傳統方法，經典保密通信的信息極難破解，但近年來高速發展的量子計算機技術，極大提升了破密速度，傳統計算機上千年才能解密的密碼，如果用4000個比特的量子計算機幾分鐘就能搞定。”龍桂魯說，按照目前的發展速度，4000個比特的量子計算機在未來20年內有望實現，這意味著很多信息到時候將無密可保。

未雨綢繆。早在2000年，龍桂魯就帶領團隊創新提出了“量子直接通信”理論，量子直接通信無需密鑰分發，直接在量子信道傳輸信息，“直接用光量子進行信息傳輸，可以感知和阻止竊聽。”龍桂魯說，與經典保密通信的原理不同，在量子直接通信中，竊聽者取不走加密信息，因而無密可破。

如今，龍桂魯團隊已經成功研制出了國際上第一臺具有實用價值的樣機，實現了10公里光纖鏈路每秒4千比特通信速率的量子保密電話，推動了量子直接通信的實用化發展。預計明年，團隊將在北京建設世界上首個量子直接通信電話示范系統。未來，量子直接通信將與量子計算機連接，組建全量子互聯網絡，進一步保護國家信息安全和民眾個人隱私。

龍桂魯團隊是量子院一批科學家科研攻關的縮影。自2017年成立以來，北京量子信息科學研究院瞄準世界量子物理與量子信息科技前沿，在量子物態科學、量子計算、量子通信、量子材料與器件、量子精密測量等領域開展科技攻關，已經在量子直接通信技術、超導量子計算研究等領域取得成果。“我們組建了由10位國際頂級科學家組成的學術顧問委員會，其中包括兩位諾貝爾物理學獎獲得者。”量子院相關負責人說。

量子院的建設發展又是北京不斷夯實科技創新中心根基的一個縮影。記者從北京市科委了解到，“十三五”期間，北京圍繞信息技術、生命科學等重點領域，建設了量子信息科學研究院、腦科學中心、智源人工智能研究院等5家新型研發機構，集聚了薛其坤、姚期智、王中林、王曉東等一批世界頂尖科學家。如今，北京已經擁有包括超算中心、全球算力500強的超級計算機以及鳳凰工程、高能同步輻射光源等一批大科學基礎設施，為打造全球科技創新中心奠定堅實基礎。《自然》雜志“自然指數-科研城市”中，北京的科研產出連續3年位列全球第一。

同時，北京推出一系列改革攻堅舉措，發布實施“科創30條”、《北京市促進科技成果轉化條例》，出臺《北京市優化營商環境條例》，打造全球首屈一指的創新生態。世界銀行全球營商環境報告2020顯示，北京評分名列全球第28位，超過東京。獨角獸企業在京數量達93家，居全球獨角獸城市榜單第一位。

如今，北京這片“創新高地”已經迅速崛起。2019年，全社會研究與試驗發展(R&D)經費支出達到2233.6億元，比2014年增長76.0%，占地區生產總值比重達6.31%，位列全國第一。五年來，北京國家高新技術企業數、發明專利授權量、萬人發明專利擁有量實現翻番，分別是2014年的2.71倍、2.29倍、2.74倍。數字經濟發展全球領先，占本市地區生產總值比重超過50%。人工智能領域有效發明專利存量每百萬人842件，居全球首位。

今年9月19日，施普林格·自然與清華大學聯合發布的《全球科技創新中心指數2020》顯示，北京在全球科技創新中心中位列第五。世界知識產權組織《全球創新指數2020》顯示，北京位列全球科技集群第4位，初步成為具有全球影響力的科技創新中心。張航