2009年,唐世彪博士毕业后,投身于量子技术成果转化事业,有幸见证、参与并推动了我国量子技术从跟跑到领跑的全过程。
十几年砥砺奋进,他投身于量子技术成果转化事业,有幸见证、参与并推动了我国量子技术从跟跑到领跑的全过程。
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。
带领团队突破关键核心技术
实现自主可控、国际领跑
唐世彪2000年来到合肥,就读于中国科学技术大学近代物理系;2009年安徽量子通信技术有限公司成立(国盾量子前身)时,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。
国盾量子成立于2009年,是国内率先从事量子科技产业化的企业。当时,国内对这一新技术的认知极为有限,在核心器件、关键技术等方面都存在“卡脖子”的难题。经过十年的发展,唐世彪和团队一起攻克了一系列难关,不仅推动了我国在量子通信的实用化、产业化方面领跑世界,还可以反哺于科研发展,助力空间环境监测、巡航测距等技术创新。
在国盾量子成立之初,科研、工作环境与今天天差地别。当时公司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)。
“为了防止美国了解我们的研制进展,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。” 国盾量子副总裁、副总工程师唐世彪告诉记者。
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。只在补充液氦期间休息两天,之后再继续连轴转,如此往复大概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,国盾量子深知关键器件、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。
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,唐世彪和同事们研究了低温安装、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。
此后,唐世彪和同事们又花了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,并作为“第一完成人”获得安徽省科技进步一等奖。
2021年,美国将国盾量子列入实体清单,得益于坚持自主可控的前瞻布局,公司量子保密通信相关产品及量子计算调控系统等产品的核心组件已实现国产化,少量通用进口元器件均有国产化替代方案。同年,公司还推出了国际首款1U的小型化量子密钥分发设备、全球首个小型化量子卫星地面站等开创性产品,进一步巩固了我国在量子通信领域的领先优势。
参与标准建设推动产业发展
抢占国际话语权
量子通信是一项新兴的密码技术,在产业化过程中除了技术突破之外,还要获得相应的产品资质与合规性检测证明。
在发展的过程中,唐世彪深深体会到了“产业发展,标准先行”,在国内通过参与标准建设为国盾量子也为其他量子企业发展“铺路架桥”,在国外为我国提高国际话语权贡献力量。
以往国家行业检测标准的制定,往往先借鉴国外的成功经验,再结合我国的行业特点加以修订形成我国的标准体系。反观量子通信领域,国内外检测标准都是空白,同样属于“无人区”。
作为第一个吃螃蟹的人,唐世彪带领团队大力配合主管单位推动国内检测标准的落地。前后历时4年,协同主管单位开始量子通信的技术规范研究、立项申请及标准制定,最终实现行业标准的发布。
在检测标准落地后,唐世彪又投身到商用密码资质认证工作中, 2021年,唐世彪带领团队拿到了主管单位签发的国内第一款量子产品的检测证书。
“我们不仅仅推动第一个完成了量子产品的资质认证工作,更重要的是打通了量子产业资质认证的产业流程链条,为后续的量子产品的资质认证制定了标准规范,国内其他厂家纷纷遵循此流程和规范开展资质认证工作。”唐世彪告诉记者。
依托于我国在量子通信领域的技术领先、产业领先的优势,唐世彪和同事们又在有关部门的指导下,投身到ISO、ITU等国际标准的制定中,主导或参与80余项国内外标准的研制工作,并牵头制定《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》国际标准,这是中国主导的首个系统性地规范量子密钥分发安全检测技术的国际标准,有力抢占了国际话语权。
在专利领域,唐世彪目前已有91项专利授权,其中国外专利3项,并荣获安徽省专利金奖;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。
(安徽商报融媒体记者 梁巍)