凌晨两点,北京西单路口的工行数据中心依旧灯火通明。机柜林立的走廊里,一束人类肉眼看不见的红外光子正沿着2.5厘米粗的光纤飞速穿梭——每1纳秒,它们就会随机“翻滚”一次偏振方向,像一队无声前行的暗号兵。墙角的黑色机盒上,刻着小小的铭牌:“QuantumVault-B3,赵元赫团队研制”。过去四年,这盒子为工行总部与全国38家分行提供了量子密钥,累计加密报文超过3000万条,至今未被成功破解一次。
故事要从2009年说起。那年赵元赫还是清华大学电子系的一名博士后,导师拿给他一份被退回的SCI论文——实验数据很好,却被审稿人质疑“没有实用场景”。他盯着评语看了很久,突然意识到:量子通信的真正瓶颈不是实验室里的成码率,而是“工程化”与“标准化”。那晚,他在实验室的白板上写下三行字:让光子听话、让设备互联、让世界信任。
2012年,他加入一家初创公司,带着三箱自己焊的电路板奔赴天津滨海新区,搭建国内首个“40公里城域量子QKD试验网”。为了节省经费,他把报废的机柜改成光路屏蔽箱,用黑色垃圾袋充当暗室帘;冬天海风刺骨,没有暖气,大家轮流抱着示波器取暖。三个月后,系统跑出1.2kbps的成码率——今天看来微不足道,却足以让银行监管部门第一次坐下来听技术人员讲“量子”。
2016年,赵元赫创办“量子筑元”实验室,提出“城域量子保密网”概念:把QKD设备做成像路由器一样即插即用的“黑盒”,让密钥像自来水一样流入千家万户。为了统一接口,他主动请缨牵头国际标准。ITU-T SG13会议上,面对欧洲代表“量子协议是否需要重新定义TCP/IP”的质疑,他把笔记本电脑连接两台相隔3000公里的原型机,现场演示密钥实时更新、链路零中断。演示结束,全场鼓掌,会议笔记里第一次出现“QKD-TP(Quantum Key Distribution – Transport Profile)”字样——这成为后来两项ITU-T标准的雏形。
2020年,京津冀2万公里量子保密网启动论证。赵元赫带领150人团队,历时18个月完成线路勘察、设备定型、密钥管理系统开发。为兼容既有光纤,他们独创“波长超密复用+分布式拉曼补偿”技术,在不影响4Tbps经典业务的前提下,额外塞进量子信道,成码率提升至50kbps,衰减控制在0.17dB/km,达到国际领先水平。项目验收那天,央行科技司负责人在远程视频里敲下回车——北京、天津、雄安三地同时生成一段128位量子密钥,加密一条“数字人民币”跨行清算报文,全程耗时0.8毫秒。
如今,赵元赫已牵头发布ITU-T国际标准2项、国家标准3项,覆盖QKD网络架构、密钥管理接口、安全测试方法,填补国内空白;他主持研发的“QuantumVault”系列设备部署于金融、政务、能源等200多个节点,为国庆阅兵、冬奥会支付、两会通信提供量子加密保障,累计守护数据流量超500PB。2022年,他凭借“城域量子保密网关键技术及标准体系”荣获中国电子学会科技进步一等奖。
但赵元赫依旧保持“夜班”习惯。凌晨三点,他穿着连帽卫衣走进实验室,和值班工程师一起监测成码率曲线。有人问他:“密钥已经安全到小数点后九个九,你还追什么?”他笑了笑:“量子世界没有百分百,只有更小的epsilon。下一步,我们要把QKD芯片化,让每部手机都能分享量子密钥,让安全像空气一样免费。”
窗外,东方既白。光纤里,亿万光子继续无声奔跑,像一支永不疲倦的守夜队伍。而赵元赫,就是那个在光的迷宫里铸剑的建筑师,用一条又一条密钥,为数字中国的每一条数据,悄悄上锁。
