杭州有家研發(fā)投入超90%的公司，要打造量子計(jì)算機(jī)都打不開(kāi)的“保險(xiǎn)箱”

編者按：早在黨的二十大報(bào)告里，習(xí)近平總書(shū)記就指出：“當(dāng)代中國(guó)青年生逢其時(shí)，施展才干的舞臺(tái)無(wú)比廣闊，實(shí)現(xiàn)夢(mèng)想的前景無(wú)比光明。”去年，九千光年推出“尋找新質(zhì)生產(chǎn)力青年”系列報(bào)道，記錄了一群致力于用科技改變世界的青年才俊。

在浙江這片創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)沃土上，有一批官方認(rèn)證的懂科學(xué)、有能力、具備國(guó)際化視野的創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)者，他們有個(gè)共同名稱(chēng)：科技型企業(yè)家，正在打破科學(xué)技術(shù)與市場(chǎng)開(kāi)拓的壁壘，成為推動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的核心力量。

從今天開(kāi)始，九千光年聯(lián)合杭州市科協(xié)，圍繞青年科技型企業(yè)家推出系列報(bào)道，講述他們?cè)谔焯霉韫纫虻刂埔税l(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力的故事。

凌晨4點(diǎn)，大多數(shù)人還在睡夢(mèng)中，劉哲已經(jīng)醒來(lái)。他拿起手機(jī)，給團(tuán)隊(duì)發(fā)去幾條信息，多數(shù)時(shí)候是關(guān)于某個(gè)抗量子密碼算法的優(yōu)化思路，有時(shí)是幾天后與電網(wǎng)客戶(hù)技術(shù)對(duì)接的要點(diǎn)。

“他們可以等到上班時(shí)間再回復(fù)，但我想到了什么就盡量立刻記下來(lái)。”這是他多年來(lái)的習(xí)慣，想得越多越需要及時(shí)留存。

從1925年德國(guó)科學(xué)家海森堡在黑爾戈蘭島上建立矩陣力學(xué)算起，到今年，量子力學(xué)剛好走過(guò)100年。有人在推動(dòng)量子計(jì)算機(jī)走到臺(tái)前的研發(fā)之路上廢寢忘食，也有人未雨綢繆，要為量子時(shí)代的信息安全保駕護(hù)航。

劉哲，便屬于后者。

作為杭州量安科技創(chuàng)始人、浙江大學(xué)軟件學(xué)院教授，這位85后密碼學(xué)專(zhuān)家正在量子計(jì)算浪潮來(lái)襲前，爭(zhēng)分奪秒地鑄造一個(gè)個(gè)“打不開(kāi)的保險(xiǎn)箱”，為國(guó)家、企業(yè)、個(gè)人的數(shù)字安全筑起堅(jiān)固的防線。

密碼世界的“翻譯官”

“密碼技術(shù)的加解密，你可以簡(jiǎn)單理解為它是把我們?nèi)祟?lèi)能看得懂的信息，轉(zhuǎn)化為看不懂的；然后再把看不懂的，變回能看懂的過(guò)程。”劉哲一邊放下雙肩背包，一邊打開(kāi)空調(diào)，很快進(jìn)入老師的狀態(tài)。

他將采訪安排在了周日下午——乘坐中午12點(diǎn)29分的高鐵從南京出發(fā)到杭州西站，再過(guò)半小時(shí)就能出現(xiàn)在位于中電海康集團(tuán)海創(chuàng)園區(qū)的辦公室。采訪結(jié)束后，他還要趕往浙大玉泉校區(qū)和學(xué)生交流、吃晚飯，再搭最晚一班高鐵去寧波。

在量安科技的開(kāi)放式展廳里，若干長(zhǎng)方匣狀的設(shè)備錯(cuò)落陳列。抗量子密碼機(jī)、抗量子密碼簽名驗(yàn)簽服務(wù)器、數(shù)據(jù)封存銷(xiāo)毀系統(tǒng)一體機(jī)……正應(yīng)用于銀行、電力、金融等系統(tǒng)，成為隱藏在流動(dòng)信息后面的守護(hù)者。

不少人對(duì)密碼的好奇，來(lái)自麥家的小說(shuō)《解密》及其同名電視劇。但密碼的意義遠(yuǎn)不止于諜戰(zhàn)故事。在日常的工作與生活場(chǎng)景中，密碼技術(shù)幾乎等同于信息安全。

數(shù)學(xué)家們基于某些數(shù)學(xué)難題設(shè)計(jì)出密碼算法，也就是實(shí)現(xiàn)信息“明-密”轉(zhuǎn)換的特定規(guī)則。而將這套規(guī)則高效集成進(jìn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)與網(wǎng)絡(luò)協(xié)議中，需要一批既懂?dāng)?shù)學(xué)、又通曉計(jì)算機(jī)和微電子的復(fù)合型人才。

“我們知道怎么把密碼算法高效的轉(zhuǎn)化成計(jì)算機(jī)能理解和執(zhí)行的代碼，這個(gè)過(guò)程就是密碼工程要做的事。”劉哲解釋。

此前，擺在他面前的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題是：許多設(shè)備，比如街邊的攝像頭，我們使用的筆記本電腦、手機(jī)等，運(yùn)算和存儲(chǔ)能力有限。

如何在資源受限的物聯(lián)網(wǎng)芯片上實(shí)現(xiàn)輕量化、高性能、高安全的密碼算法？劉哲設(shè)計(jì)了一系列密碼高效和安全的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，可有效保護(hù)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)據(jù)安全。

打造量子計(jì)算機(jī)

都打不開(kāi)的“保險(xiǎn)箱”

劉哲和團(tuán)隊(duì)正在做的另一項(xiàng)工作，是設(shè)計(jì)量子計(jì)算機(jī)普及后也能安全使用的密碼算法。用他的話(huà)說(shuō)，要“打造連量子計(jì)算機(jī)都打不開(kāi)的‘保險(xiǎn)箱’”。

量子計(jì)算機(jī)可突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)的算力桎梏，高效解決很多當(dāng)代科學(xué)難題。然而，這場(chǎng)算力革命也動(dòng)搖了傳統(tǒng)信息安全的基礎(chǔ)。現(xiàn)今普遍使用的加密技術(shù)，在未來(lái)量子計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大算力面前，將如同紙糊般不堪一擊。

當(dāng)量子計(jì)算機(jī)能夠輕松破解現(xiàn)有加密算法時(shí)，大多數(shù)人的銀行賬戶(hù)、郵箱密碼，甚至手機(jī)里的私人照片都將處于毫無(wú)防護(hù)的狀態(tài)。

“更鋒利的矛來(lái)了，我們的盾也應(yīng)當(dāng)更加堅(jiān)固。”劉哲和團(tuán)隊(duì)希望通過(guò)設(shè)計(jì)與部署能夠抵抗量子攻擊的密碼算法與密碼設(shè)備，建立起更可靠的信息安全系統(tǒng)。

以電廠調(diào)度系統(tǒng)為例，現(xiàn)有的加密方式可能被量子計(jì)算機(jī)破解導(dǎo)致停電。“抗量子密碼技術(shù)通過(guò)底層安全架構(gòu)升級(jí)，就像給調(diào)度指令加了一把‘超級(jí)密碼鎖’，確保即便未來(lái)量子計(jì)算機(jī)真正問(wèn)世，電網(wǎng)系統(tǒng)仍能免于攻擊。”

憑借在這一領(lǐng)域的持續(xù)深耕，劉哲先后入選2019年第二屆阿里巴巴達(dá)摩院青橙獎(jiǎng)，以及《麻省理工科技評(píng)論》2020年度中國(guó)區(qū)“35歲以下科技創(chuàng)新35人”，并連續(xù)5年上榜美國(guó)斯坦福大學(xué)與愛(ài)思唯爾數(shù)據(jù)庫(kù)聯(lián)合發(fā)布的“全球前2%頂尖科學(xué)家”。

密碼學(xué)家是人類(lèi)的守門(mén)員

回望密碼學(xué)發(fā)展史，2004年是一個(gè)值得被銘記的年份。那一年，山東大學(xué)教授王小云成功破解國(guó)際著名通用密碼算法MD5，在全球?qū)W術(shù)界引起轟動(dòng)。

彼時(shí)，考上山東大學(xué)軟件工程專(zhuān)業(yè)的劉哲，還是一名大一新生。他從校報(bào)上看到了這則新聞，密碼學(xué)第一次落進(jìn)他的視野。這個(gè)出生于山東孔孟之鄉(xiāng)的年輕人，從小便對(duì)數(shù)理邏輯和計(jì)算機(jī)世界展現(xiàn)出濃厚興趣。

2008年物聯(lián)網(wǎng)時(shí)代開(kāi)啟，信息安全逐漸成為計(jì)算機(jī)安全領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。研究生階段的劉哲作為交流生前往盧森堡大學(xué)，師從國(guó)際著名密碼學(xué)家讓·塞巴斯蒂安·科隆教授，完成碩博士學(xué)業(yè)。其間，他時(shí)常深夜起身寫(xiě)論文，保持著一天12小時(shí)、一周6天的科研節(jié)奏。最終，他獲得盧森堡國(guó)家自然科學(xué)基金委2016年唯一杰出博士畢業(yè)論文獎(jiǎng)，也成為首位獲得該獎(jiǎng)項(xiàng)的中國(guó)人。

真正推動(dòng)劉哲深耕這一領(lǐng)域的，是2013年的斯諾登事件。“它讓我意識(shí)到，沒(méi)有自主可控的密碼技術(shù)，就沒(méi)有真正的國(guó)家安全。技術(shù)雖無(wú)國(guó)界，但密碼安全必須有國(guó)家根基。”盧森堡讀博期間導(dǎo)師的一句話(huà)“密碼學(xué)家是人類(lèi)的守門(mén)員”，也始終激勵(lì)著他。

博士期間和畢業(yè)后，劉哲先后在比利時(shí)魯汶大學(xué)、美國(guó)微軟研究院和加拿大滑鐵盧大學(xué)量子研究中心從事訪問(wèn)和研究工作，研究方向逐漸延伸至抗量子密碼學(xué)領(lǐng)域。

2018年4月，劉哲回國(guó)，結(jié)識(shí)了日后共同創(chuàng)業(yè)的伙伴方黎明教授。

在多次深夜長(zhǎng)談中，兩人逐漸達(dá)成共識(shí)：抗量子密碼不能只停留在論文階段，要?jiǎng)?chuàng)辦一家公司，將實(shí)驗(yàn)室的技術(shù)真正用起來(lái)，守護(hù)現(xiàn)實(shí)世界。他們的想法，也得到了資本方的高度認(rèn)可，從技術(shù)孵化到天使輪融資，一路護(hù)航。劉哲說(shuō)，這種“科研-產(chǎn)業(yè)-資本”聯(lián)動(dòng)的模式，成為量安快速起步的關(guān)鍵。

2022年4月，在之江實(shí)驗(yàn)室的支持下，杭州量安科技有限公司正式成立，成為國(guó)內(nèi)首家專(zhuān)注于抗量子密碼技術(shù)研究與技術(shù)遷移產(chǎn)業(yè)落地的國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)。顧名思義，“量安”寓意守護(hù)量子時(shí)代的信息安全。此時(shí)的劉哲，已身兼之江實(shí)驗(yàn)室高級(jí)研究專(zhuān)家、浙江大學(xué)兼職教授/博導(dǎo)等多重身份。

一家研發(fā)投入超過(guò)90%的公司

5個(gè)月后，之江實(shí)驗(yàn)室首次舉辦重大成果的集中發(fā)布，量安科技和之江實(shí)驗(yàn)室聯(lián)合研發(fā)的“天權(quán)”抗量子密碼平臺(tái)首次發(fā)布。作為國(guó)內(nèi)首個(gè)完全自主研發(fā)的高性能抗量子密碼平臺(tái)，它支持當(dāng)下主流標(biāo)準(zhǔn)算法的同時(shí)，更能有力支持NIST抗量子密碼、國(guó)內(nèi)的優(yōu)秀抗量子密碼算法，以及同態(tài)加密、代理重加密、屬性基加密等新型密碼。

目前，“天權(quán)”已主要應(yīng)用在電力、金融、航天、政務(wù)等領(lǐng)域。

從實(shí)驗(yàn)室算法到產(chǎn)業(yè)級(jí)應(yīng)用，技術(shù)轉(zhuǎn)化之路充滿(mǎn)挑戰(zhàn)。最大的難點(diǎn)在于，如何將抗量子密碼技術(shù)與現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)無(wú)縫耦合。“這就像在高速行駛的汽車(chē)上換輪胎。”劉哲解釋?zhuān)氨仨氃诓挥绊懴到y(tǒng)正常運(yùn)行的前提下實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。”

團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地提出“傳統(tǒng)密碼與抗量子密碼融合”的新型融合解決方案，在現(xiàn)有密碼產(chǎn)品中增添抗量子密碼模塊，通過(guò)混合加密、密鑰交換等技術(shù)實(shí)現(xiàn)雙體系協(xié)同工作。這也是“天權(quán)”能快速落地的關(guān)鍵。

公司成立的第三年上半年便實(shí)現(xiàn)盈利，早期客戶(hù)主要集中在電力和金融兩大領(lǐng)域。“比如國(guó)家電網(wǎng)的某些電廠改造項(xiàng)目、某頭部銀行的交易加密系統(tǒng)升級(jí)等。他們對(duì)數(shù)據(jù)安全有剛性需求，也愿意為‘未來(lái)安全’提前布局。”劉哲說(shuō)，公司穩(wěn)步發(fā)展的背后，“也離不開(kāi)省里、區(qū)里，以及之江實(shí)驗(yàn)室、浙江大學(xué)軟件學(xué)院、浙大寧波科創(chuàng)中心對(duì)產(chǎn)學(xué)研用一體化的重視和鼓勵(lì)。”

眼下，量安已構(gòu)建起抗量子密碼平臺(tái)、高性能?chē)?guó)密系列產(chǎn)品和數(shù)據(jù)安全產(chǎn)品三大核心產(chǎn)品體系，完成三輪融資，并入選2025年浙江未來(lái)獨(dú)角獸TOP100。50人左右的團(tuán)隊(duì)，平均年齡不到35歲，研發(fā)人員占比超80%、碩博比例超50%。

公司的技術(shù)研發(fā)投入占比高達(dá)超90%，劉哲說(shuō)，這既是創(chuàng)業(yè)初期的必然選擇，也源于行業(yè)特性。“密碼技術(shù)是底層能力，沒(méi)有核心技術(shù)就沒(méi)有話(huà)語(yǔ)權(quán)。未來(lái)，我們也會(huì)持續(xù)保持高研發(fā)投入，尤其是在算法、芯片、協(xié)議等底層環(huán)節(jié)，構(gòu)建更多的技術(shù)壁壘。”

“守界人”與“造橋者”

隨著量子計(jì)算技術(shù)的快速發(fā)展，全球處于“標(biāo)準(zhǔn)制訂產(chǎn)業(yè)試點(diǎn)”的關(guān)鍵階段。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）正在推動(dòng)抗量子密碼標(biāo)準(zhǔn)落地，中國(guó)也在同步制訂自己的標(biāo)準(zhǔn)。

“這是一場(chǎng)時(shí)間戰(zhàn)爭(zhēng)。”劉哲表示，“越早準(zhǔn)備，越安全。”他認(rèn)為，中國(guó)在全球抗量子密碼技術(shù)研發(fā)中不再是跟隨者，而是重要的參與者和推動(dòng)者。

在這一背景下，量安科技正在積極布局抗量子密碼與AI的深度融合，聚焦研發(fā)抗量子密碼大模型。該系統(tǒng)通過(guò)“量子攻擊特征實(shí)時(shí)識(shí)別+加密策略動(dòng)態(tài)調(diào)整”的創(chuàng)新架構(gòu)，實(shí)現(xiàn)安全防護(hù)的智能化升級(jí)。

在智能網(wǎng)聯(lián)新能源汽車(chē)等智能終端上，團(tuán)隊(duì)正研發(fā)基于抗量子密碼的納秒級(jí)加密解決方案。“實(shí)驗(yàn)室原型已能在微秒級(jí)時(shí)間內(nèi)完成抗量子加密，為物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)備提供兼具輕量化與高效能的安全解決方案。”

“從2022年開(kāi)始，基本上就沒(méi)有所謂的個(gè)人時(shí)間了。”劉哲坦言已習(xí)慣這樣的節(jié)奏，“閑下來(lái)可能反而不習(xí)慣。”

在他看來(lái)，科技創(chuàng)新企業(yè)與傳統(tǒng)企業(yè)的最大區(qū)別，在于即便建立起技術(shù)壁壘，也無(wú)法高枕無(wú)憂(yōu)。“行業(yè)始終處于你追我趕、不斷迭代的狀態(tài)，所以我們必須確保自己的技術(shù)與科研能力始終處于國(guó)際一流水準(zhǔn)。一家科技企業(yè)的生命力，必然來(lái)自持續(xù)的科研創(chuàng)新。”

采訪接近尾聲，劉哲用兩個(gè)詞來(lái)概括自己：“守界人”與“造橋者”。“守的是國(guó)家與產(chǎn)業(yè)的安全邊界，造的是從實(shí)驗(yàn)室到產(chǎn)業(yè)、從中國(guó)到世界的技術(shù)之橋。”

“國(guó)家需要DeepSeek等‘六小龍’企業(yè)去沖擊智能上限，也需要像我們這樣的企業(yè)筑牢安全底線。”他說(shuō)愿意繼續(xù)做那個(gè)“信息安全的守護(hù)者”，因?yàn)榭萍紕?chuàng)新既在于探索未知，也在于守護(hù)所知。

文 | 童蔚

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