美國和歐盟在量子通信領(lǐng)域的一連串突飛猛進(jìn)，使日本備感形勢緊迫。
實際上，日本政府和科技界一貫重視量子科技領(lǐng)域的研發(fā)攻關(guān)，并將量子技術(shù)視為本國占據(jù)一定優(yōu)勢的高新科技領(lǐng)域進(jìn)行重點(diǎn)發(fā)展，重點(diǎn)引導(dǎo)。
制定長期發(fā)展路線圖
早在2000年，日本郵政省就將量子通信技術(shù)作為一項國家級高技術(shù)列入開發(fā)計劃，預(yù)備10年內(nèi)投資400多億日元，主要致力于研究光量子密碼及光量子信息傳輸技術(shù)，并專門制訂了跨度為10年的中長期定向研究目標(biāo)，計劃到2020年使保密通信網(wǎng)絡(luò)和量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到實用化水平，最終建成全國性高速量子通信網(wǎng)，實現(xiàn)通信技術(shù)應(yīng)用上的飛躍，在競爭中占據(jù)先機(jī)。
在當(dāng)年題為“創(chuàng)造面向21世紀(jì)劃時代的量子信息通信技術(shù)”的報告中曾明確指出，國家應(yīng)該充實及完善該領(lǐng)域的研究開發(fā)體制, 并促進(jìn)民間企業(yè)和大學(xué)等進(jìn)行研究開發(fā)。
在接到該報告書后，郵政省正式啟動了研究和開發(fā)量子信息通信的活動。該技術(shù)的實用化預(yù)計會發(fā)生在2030~2100年。
當(dāng)時，郵政省官員曾表示，量子信息技術(shù)開發(fā)單靠民間力量是難以推動的,應(yīng)該由國家建立能夠使研究人員向同一方向、同一目標(biāo)進(jìn)行研究的體制。
事實上, 當(dāng)時日本國內(nèi)關(guān)于量子信息通信的研究, 已經(jīng)由各通信設(shè)備制造商、大學(xué)及研究機(jī)構(gòu)展開。不過當(dāng)時的研究規(guī)模小，而且研究者之間并沒有建立橫向聯(lián)系。為此，郵政省成立了專門的“圓桌會議”來管理和協(xié)調(diào)整體的開發(fā)活動。
2000年以來，日本的一些著名大公司和高校，始終在堅持不懈地研發(fā)量子通信的高端技術(shù)與系統(tǒng)，即使是難度較大的量子密鑰生成攻關(guān)，亦進(jìn)展顯著。
2002年，日本NTT公司曾研發(fā)出了差動移相量子密碼發(fā)送協(xié)議，并應(yīng)用到試運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)上。
2004年，日本研究人員用防盜量子密碼技術(shù)傳送信息獲得成功，傳遞距離可達(dá)87公里。在這一年，日本NEC公司采用固化干涉裝，并改進(jìn)了單光子探測器信噪比，使得量子密碼傳輸距離達(dá)到150公里。
隨后2005年，日本電氣公司開發(fā)出了一種即使氣溫與光纖長度等通信環(huán)境發(fā)生異常變化，其性能也不會降低的量子加密通信系統(tǒng)。同一年，日本松下電器產(chǎn)業(yè)和日本玉川大學(xué)利用光的量子擾動現(xiàn)象，試制出了一套防竊聽性能更高的光通信系統(tǒng)，傳輸距離為20公里。
2007年，日本一研究團(tuán)體開發(fā)的量子密鑰技術(shù)，在現(xiàn)實條件下實現(xiàn)了信息經(jīng)光纖的安全傳輸。2008年，日本東芝公司研究人員在量子密碼通信中將密鑰的傳輸速度成功提高，使其更實用化。
2009年，日本日立公司和東京大學(xué)科學(xué)家又共同開發(fā)出了可利用下一代高速大容量光通信的“相位調(diào)制技術(shù)”。
2010年，由日本NICT主導(dǎo)，聯(lián)合當(dāng)時歐洲和日本在量子通信技術(shù)上開發(fā)水平最高的公司和研究機(jī)構(gòu)，在東京建成了6節(jié)點(diǎn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)——“Tokyo QKD Network”。東京網(wǎng)在全網(wǎng)演示了視頻通話，并演示網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。
2011年，日本研究小組將量子密碼技術(shù)應(yīng)用于電視會議系統(tǒng)，充分實現(xiàn)了世界上最快的密鑰生成速度。
盡管日本對量子通信技術(shù)的研究晚于美國和歐盟，但相關(guān)研究發(fā)展迅速。在國家科技政策和戰(zhàn)略計劃的支持和引導(dǎo)下，日本科研機(jī)構(gòu)的研發(fā)積極性高漲，投入了大量研發(fā)資本積極參與和承擔(dān)量子通信技術(shù)的研究工作，實際地介入到量子通信技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)當(dāng)中。
專利量大質(zhì)優(yōu)
數(shù)年前，日本提出了以新一代量子通信技術(shù)為對象的長期研究戰(zhàn)略，并計劃在2020~2030年間建成絕對安全保密的高速量子通信網(wǎng)。
目前，日本每年投入2億美元，規(guī)劃在5至10年內(nèi)建成全國性的高速量子通信網(wǎng)。不僅如此，日本的國家情報通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）也啟動了一個長期支持計劃。日本國立信息通信研究院也計劃在2020年實現(xiàn)量子中繼，到2040年建成極限容量、無條件安全的廣域光纖與自由空間量子通信網(wǎng)絡(luò)。
高強(qiáng)度的研發(fā)投入，“產(chǎn)官學(xué)”聯(lián)合攻關(guān)的方式極大推進(jìn)了研究開發(fā)，推動了量子通信的關(guān)鍵技術(shù)如超高速計算機(jī)、光量子傳輸技術(shù)和無法破譯的光量子密碼技術(shù)的攻關(guān)和實用化、工程化探索，在量子通信專利申請上成績顯著。
比如NEC、東芝、日本國立信息通信研究院、東京大學(xué)、玉川大學(xué)、日立、松下、NTT、三菱、富士通、佳能、JST等，各大企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)在量子通信領(lǐng)域的專利申請量居全球領(lǐng)先，專利質(zhì)量較高，技術(shù)水平突出。
就目前而言，在量子通信領(lǐng)域的研究優(yōu)勢上，日本主要集中在延長量子通信傳輸距離、提高信息傳輸速度和改進(jìn)量子通訊的加密協(xié)議等方面。
由量子通信申請的專利來看，其主要特征表現(xiàn)為：量子通信的應(yīng)用技術(shù)繁多，特定技術(shù)領(lǐng)域的專利占有率高，海外專利申請意識較強(qiáng)，且相關(guān)技術(shù)大多可直接根植于通信產(chǎn)品中，具有很強(qiáng)的實用性和市場推廣潛力。
此外，日本格外注重采用積極的專利保護(hù)策略，通過全面申請PCT專利對其持有的量子通信核心技術(shù)進(jìn)行保護(hù)。■