2023年度四川省杰出青年科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎獲得者——
徐兵杰深耕量子通信 為信息安全帶上“保護盾”
徐兵杰。 圖片由受訪者供圖
初見徐兵杰,是在中國電子科技集團公司第三十研究所辦公室。辦公室干凈整潔,白紙文件堆放得整整齊齊,桌椅板凳書柜沙發(fā)之外,找不出多余的飾物。
交談間發(fā)現(xiàn),他說話既提綱挈領(lǐng)、層次分明,又不失歡快灑脫、風(fēng)趣幽默。
對于榮獲2023年度四川省杰出青年科學(xué)技術(shù)創(chuàng)新獎,徐兵杰倍感驕傲,“這是對我18年來在量子通信領(lǐng)域‘從一而終’的認可。”
量子被稱為“微觀世界的小精靈”,愛因斯坦-玻爾論戰(zhàn)為人類開啟了量子世界之門。如今,量子科技引領(lǐng)著新一輪科技革命與產(chǎn)業(yè)變革方向。量子科研現(xiàn)有三大應(yīng)用方向——量子計算、量子通信和量子傳感/量子精密測量,其中的量子保密通信是一大熱門。
傳統(tǒng)的通信方式,有被竊聽的風(fēng)險,而量子通信就好像信息安全傳輸?shù)摹氨Wo盾”,讓竊聽者“無處遁形”。個中關(guān)竅——量子隨機數(shù)發(fā)生器技術(shù)與量子密鑰分發(fā)技術(shù),是量子通信的重中之重、難中之難。
徐兵杰所在的中國電子科技集團公司第三十研究所,是四川較早涉足量子通信的科研機構(gòu);他本人從事該領(lǐng)域研究時,國際上相關(guān)研究也僅僅是“小荷才露尖尖角”。
一場會議
敲開量子通信的科學(xué)大門
與量子通信結(jié)緣,是2006年的一場會議。彼時,徐兵杰正讀大學(xué)三年級,保研在即,但繼續(xù)深造的方向,他遲遲未定。本科學(xué)習(xí)電子信息科學(xué)技術(shù),讓徐兵杰的深造選擇頗多。
無意中,他參加了一場量子科學(xué)的學(xué)術(shù)研討會,對此領(lǐng)域的興趣驟然而生,“量子通信是迄今唯一被嚴格證明無條件安全的信息傳輸方式。因為隨機產(chǎn)生數(shù)列,目前還沒有人能夠破譯,是世界上最高級別的安全保密通信。”
心生向往的他,隨即進一步查詢信息得知:量子通信概念1984年才開始提出,1992年后逐步得到重視、日漸發(fā)展。在他看來,“這是一個新領(lǐng)域,意味著‘摘星’不無可能。”
而真正讓徐兵杰堅定選擇量子通信方向,則是“量子科技發(fā)展具有重大科學(xué)意義和戰(zhàn)略價值”。以量子密鑰分發(fā)和量子隨機數(shù)發(fā)生器為代表的量子保密通信技術(shù),是量子信息時代網(wǎng)絡(luò)安全防護的核心,對確保我國信息安全底線、增強網(wǎng)絡(luò)空間安全防御能力均具有重大戰(zhàn)略意義。
2012年,徐兵杰從北京大學(xué)博士畢業(yè)后,順利進入中國電科三十研究所,投身量子保密通信研究事業(yè)。
初來三十所,一切從零開始。最初兩年時間,徐兵杰是所里唯一的量子領(lǐng)域研究者。他如同摸著石頭過河,時刻提醒自己要謹慎努力。那些年,徐兵杰向業(yè)界靠攏的方式,是一周飛一次北京,“向先進學(xué)習(xí),向前沿看齊”。他在不斷與國內(nèi)外頂尖科研人員交流合作中獲益良多,更清楚研究的方向和當(dāng)下的境遇。
“對于量子研究,國內(nèi)外都處在同一起跑線上,量子或?qū)⒊蔀橹袊萍紡澋莱嚨闹匾铀倨鳌!毙毂芙忉專?dāng)前,經(jīng)典計算機的發(fā)展已到天花板,量子或許是“打開下一場科技革命的‘鑰匙’”,“在量子時代來臨時,我們必須率先占領(lǐng)這項技術(shù)高地。當(dāng)前正是全力以赴做好準備的階段。”
一項精密研究,要進行無數(shù)次的驗算。過程中,每個設(shè)備工具、每項工序流程,都要確保萬無一失,其艱辛可想而知。基于此,2014年,徐兵杰組建團隊,系統(tǒng)性開展量子保密通信基礎(chǔ)理論探索、關(guān)鍵器件研制、系統(tǒng)集成及組網(wǎng)應(yīng)用研究。
如今,徐兵杰團隊所代表的中國電科,在連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)(CV-QKD)和量子隨機數(shù)產(chǎn)生技術(shù)方向上的研究已處于國際先進水平,其研發(fā)出的系列量子保密通信樣機,已構(gòu)建起覆蓋量子態(tài)制備、傳輸控制、探測及數(shù)據(jù)處理等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完備知識產(chǎn)權(quán)保護體系。
一篇論文
夯實求實嚴謹?shù)膶W(xué)術(shù)風(fēng)格
徐兵杰與量子通信同行的18年,離不開一位關(guān)鍵人物——中國量子技術(shù)領(lǐng)域的“領(lǐng)軍人”郭弘。
2007年,徐兵杰被保送北大,成為郭弘教授的博士生。初見導(dǎo)師,謙謙君子的溫潤形象讓徐兵杰印象深刻,也讓他在學(xué)術(shù)道路上,懂得保持謙卑。在跟隨郭弘教授學(xué)習(xí)的過程中,郭弘“極其干凈”的做事為人風(fēng)格,讓徐兵杰獲益匪淺。
“極其干凈”意味著在能力范圍內(nèi)追求極致、追求精煉,前提則意味著需要花費大量的時間和精力去梳理呈現(xiàn),并且達到去粗取精、去繁就簡的效果。在徐兵杰記憶里,老師的PPT永遠一目了然,“找不出半點含糊其詞處,連標點符號也不容有失。”
郭弘“clean、clear、clever”的教學(xué)、科研模式,對徐兵杰影響深遠,“3C”也因此成為他一以貫之的風(fēng)格。“對待科研,要以百分百的認真態(tài)度。”徐兵杰說,文檔、文件干凈整潔,沒有不舒服的“小毛刺”;邏輯條理清晰簡潔、綱舉目張,不會東拉西扯;聰明、精巧、全面地展示寫作的思維和風(fēng)格,有的放矢,不遮遮掩掩。這些都需要長期的堅持和對事物有力的把控。
徐兵杰清楚地記得,2010年,博士時期發(fā)表的第一篇文章,關(guān)于“量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)光源實際安全性”,前前后后經(jīng)過一年半的修改。其間,老師郭弘幫助他潛心打磨,“修改了26稿!”哪怕老師出差期間,也會悉心批注修改意見,及時回傳給他。
讀博5年,徐兵杰一篇論文貫穿三分之一的學(xué)習(xí)生涯,不僅培養(yǎng)了他在基本科研方法、積累實踐經(jīng)驗方面的扎實功底,還為他眼界的拓展提升、看問題角度的靈活切換等提供了諸多可能性。
對徐兵杰科研的嚴謹之風(fēng),相處十年的老同事黃偉頗有感觸。“每周團隊例會,即使再忙,徐老師也會抽時間一絲不茍地幫大家修改文檔,甚至?xí)〉綌嗑渫nD,他都要逐一仔細指導(dǎo)、答疑解惑。”
如今,徐兵杰也成為導(dǎo)師。對他來說,授人以魚不如授人以漁,“要給學(xué)生一套‘工具箱’,做任何科研,涉及任何主題,都能從這套思維邏輯來解構(gòu),遠比直接給予‘正確答案’更有成效。”
作為領(lǐng)頭人,徐兵杰在管理自己的科研團隊時,也注重通過身體力行的示范作用,培養(yǎng)團隊嚴謹干凈的行事風(fēng)格。他尤為在意溫故而知新。每個月、每一年,徐兵杰都會讓團隊成員“回頭看”,發(fā)現(xiàn)對錯、總結(jié)得失,提出問題的解析、展示下步的規(guī)劃。為此,年輕人經(jīng)常叫苦不迭,徐兵杰干脆直言:“科研很多時候是‘摸著石頭過河’,事前事后都下真功夫,更能讓大家清晰明白地前行。”
一條道路
堅守“頂天立地”的科研目標
把科研瞄準國家重大戰(zhàn)略需求,把論文寫在世界科技前沿陣地。從踏入三十所開始,徐兵杰便為自己定下“頂天立地”的科研目標——要向上,目標高遠,朝國家重大需求靠攏,向世界一流前行;要向下,科創(chuàng)成果走出“書房”,落在廣闊天地。
早期,在量子密鑰分發(fā)領(lǐng)域,以離散變量量子密鑰分發(fā)協(xié)議為主。2014年組建團隊后,徐兵杰不愿在科研上拾人牙慧,希望有所建樹,于是不斷往科學(xué)更深處探尋、向未知領(lǐng)域出發(fā)。當(dāng)徐兵杰敏銳地洞察到連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)具有的巨大潛力和廣闊的應(yīng)用前景時,立即率領(lǐng)團隊著手布局。
對三十所來說,這是一個全新的研究方向,毫無經(jīng)驗積累和技術(shù)儲備;對團隊來說,這是前所未有的挑戰(zhàn),本就是一群急需成績穩(wěn)住腳跟的新進人員,偏偏踏入一條湍急莫測的河流。
彼時身為團隊總工程師,徐兵杰的壓力可想而知,“單位要成績,團隊要未來。”
上千個日夜,他投身到相關(guān)基礎(chǔ)理論和關(guān)鍵技術(shù)的突破中去,節(jié)假日加班加點是家常便飯。面對一個個科學(xué)難題和技術(shù)瓶頸,當(dāng)萬家燈火在除夕夜亮起時,他辦公室的燈也不曾熄滅。
連續(xù)5年,沒有成果產(chǎn)出、坐冷板凳時有發(fā)生,團隊成員也發(fā)出不同聲音。妻子笑評徐兵杰“擁有超絕鈍感力”——一心投入科研,周遭的冷眼、銳評,統(tǒng)統(tǒng)可以置之不理。
功夫不負有心人。2020年,徐兵杰團隊厚積薄發(fā),迎來新技術(shù)突破:研制的高性能城域CV-QKD系統(tǒng)刷新同類方案的世界紀錄。相關(guān)成果振奮人心,并迅速引起國內(nèi)外同行的廣泛關(guān)注。
攻城難,守城更難。面對國際同行的激烈競爭,徐兵杰不敢有絲毫懈怠,率領(lǐng)團隊持續(xù)開展CV-QKD技術(shù)的實用化攻關(guān)。2022年,團隊在世界上首次實現(xiàn)了城域范圍內(nèi)百兆量級量子密鑰分發(fā),并完成高速城域網(wǎng)CV-QKD系統(tǒng)的研制,相關(guān)成果作為2022年度國內(nèi)外量子通信方向代表性成果,被列入工信部中國量子信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟發(fā)布的《量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展報告(2022年)》白皮書;這也是公開報道成果中,目前傳輸速率最快的CV-QKD系統(tǒng)。
目前,徐兵杰正在開展實用化設(shè)備研制,包括連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)和量子隨機數(shù)發(fā)生器。但就現(xiàn)有條件而言,這兩類設(shè)備性能并不完備,機箱達到4U(高178mm,寬437mm,深648mm)的體積,能耗較高。
他的目標是,提升性能的同時,將囊括關(guān)鍵技術(shù)的設(shè)備做到只有一個手機大小,“這在應(yīng)用上將是極其難得的突破。”
□四川日報全媒體記者 蘭珍
分享讓更多人看到