量子通信应用方案

◎张卓崔炳胜李双良

量子通信应用方案

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关于量子通信技术

上世纪八十年代以来，量子物理与信息技术相结合，开拓了与经典方式具有本质区别的全新的信息处理和通信方式，一门新兴的学科“量子信息科学”开始迅猛发展，成为近年来物理学和信息科学领域最活跃的研究前沿之一。

量子信息处理技术利用量子力学原理，运用一种全新的方式对信息进行编码、存储、传输和操纵，实现经典方式无法完成的信息处理过程，在提高运算速度、确保信息安全、增大信息传输容量等方面有着突出优势。其中，量子通信技术克服了传统信息安全技术内在的安全隐患，是目前唯一的安全性得到严格证明的通信安全技术，也是目前唯一实现了实用化、达到产业化水平的量子信息技术。

量子保密通信主要取决于量子秘钥技术，其量子密钥分发不依赖于计算的复杂性来保证通信安全，从原理上保证了一旦存在窃听就必然被发现。换言之，一旦成功在通信双方建立了密钥，这组密钥就是安全的，而这种具有绝对随机性的密钥从原理上是无法被破解的。

量子通信的意义

信息技术不断进步，传统的密钥加密及传输方式，随着人类计算能力的不断提高、解密算法研究的不断进步，已经开始显现出信息保密可靠性降低的趋势。

伴随着我国经济的飞速发展和综合国力的不断提高，高速、安全数据传输的需求也正在不断增长。例如，在金融业、工商业和政务等各领域中，虚拟专网通信、远距离数据灾备等通信应用十分普遍，新技术和应用模式在不断出现，对于数据传输的安全需求和要求也正在不断扩大和提高。由于经典密码学的安全性依赖计算复杂性，并不能完全满足信息安全的需求，尤其是在国家层面的信息安全上，对于关键部门的信息系统而言，即使专网通信的安全性，往往也不让人感到完全可靠。

量子密码系统的安全性不会受到计算能力和数学水平不断提高的威胁，是人类已知唯一被严格证明具有无条件安全性的、不依赖于算法、具有长期安全性保障的安全通信解决方案。量子通信可以在关键的点和面上填补国家安全以及社会经济发展中对信息安全日益增长的需求和现有保护能力之间的缺口，对于我国提高国家信息传输和网络安全保障能力具有格外重要的战略意义，在国防、政务、金融等对通信保密性要求高的领域具有极其重要的应用价值。

量子通信被国际上广泛认为是未来信息社会的安全基石，已成为世界主要发达国家优先发展的科技方向。目前，世界各国在量子保密通信技术领域的产业化布局已经展开，国际竞争更加激烈, 实用化的推进步伐明显加快，市场应用快速显现。欧洲和美国、日本等都已经开始把量子通信技术用在国防、政务、金融、能源等领域，探索量子通信的商业和运营模式。

图1 量子通信方案

量子通信在金融领域的应用

量子通信在金融领域的用户主要包括各银行和证券公司等，其主要应用包括：金融机构数据中心灾备、银行生产系统网络通信、银行自助终端、证券营业厅现场交易系统等。

金融领域在日常生活中是和社会及人民息息相关的，在现代经济中，也起到重要的功能和作用：一是聚敛功能，有利于迅速筹措巨额建设资金；二是配置功能，有利于提高社会资金使用效率；三是命脉功能，有利于企业自主经营、自负盈亏；四是反映功能，有利于人们正确认识和应对形势变化；五是调节功能，有利于市场机制功能的发挥；六是信用功能，有助于培养社会的法制观念和诚信氛围。

相对于金融领域在现代生活中的重要功能和作用，其每日的通信也相当频繁，通信内容所需的保密程度也相对较高，一旦其通信内容被不法分子截获或者透析，将给人民群众带来一定的财产损失，对金融机构的信誉造成一定程度的影响，甚至对社会安定氛围带来一定的危害。而传统的通信保密方式是有可能使得金融领域的通信内容被截取或者窃听的，在现阶段，只有量子保密通信技术能保证该领域内的通信成为绝对安全。

目前上海张江开发区与上海电信合作2016年底全面建成量子通信网，主要为金融系统提供绝对安全的通信，合肥市的公安系统已经建成量子保密通信网，济南市电子政务网也建成量子保密通信网，项目也已列为国家十三五规划重要推广项目。

滨海新区量子通信方案

如图1所示，滨海新区量子通信方案采用营业商既有光纤资源，在原有的经典光纤线路的基础上，再使用两芯光纤作为量子光纤线路；两条线路分别进行通信内容和安全秘钥的传递，采用量子保密通信技术对各金融机构中的通信进行安全性保密，放置不法分子通过截取通信内容的方式进行违法犯罪等对社会人民有害的事情。

安全是金融信息系统的生命。在金融信息系统日益发展，信息越来越向上集中，规模越来越大，金融业对它的依赖性不断增加的同时，金融信息化系统安全的重要性也与日俱增。它关系到金融机构的生存和经营的成败，所以，应把金融信息化系统的安全视同资金的安全一样，看作是金融机构的生命。金融信息系统的安全不仅是金融行业本身的问题，它与我国的经济安全、社会安全和国家安全紧密相连，是保障金融业稳定发展、增强竞争力和生存能力的重要组成部分，金融信息系统的安全已成为我国金融信息化建设中具有战略意义的关键问题。

在金融领域信息化的不断发展过程中，量子通信的绝对保密性将是金融业信息安全的重要保障，为金融业的发展提供一个安全稳定的通信环境。

（作者单位：1，2.北京铁路局北京通信段；3.天津瑞利通科技有限公司）