量子通信实用化发展探析

石梦柔

（陕西省通信服务有限公司中天信息分公司，西安 710068）

1 概念

量子通信近二十年来发展得很好，这是一门新型的交叉性的学科，主要是由信息论和量子论结合而成的现代新的研究讨论的领域。而在量子通信的领域主要是由三个大的方面组成：量子密布编码技术、量子暗码通讯技术和量子远程传态技术，这三种技术共同构成了量子通信领域发展推力，在现实生活中，近几年来，量子通信已经逐渐从理论研究的高塔中走出来，通过大量的实验研究，慢慢的走进了人们的生活。

2 量子通信在推广应用中存在的一些问题

2.1 现实安全性问题

在量子通信的理论实践中，信道节点、接收机和光源的一些特性很难满足实际生活里运用的QKD系统理论协议模型在安全性证明方面的要求，这样一来，如果被不法分子或者敌对势力和国家掌握到这个信息和技术，那么，这个问题很有可能发展为一个窃听信息的安全漏洞。还有，根据当今现有的最高层面上的长距离量子通信在信息的传输过程中，量子通信在可信中继续节点的转发和密钥存储根本无法达到无条件安全性证明等方面的要求，因此在量子通信的使用过程中这个问题也有可能成为整个QKD系统的安全问题点。

2.2 成本高，使用环境有限

因为量子通信的特性使得它主要面向国防、政务和金融等对长久信息安全有很高要求的特殊领域，而且在这些领域之中的市场规模也是相对有限的、并且分散性很高，市场不集中。因为量子通信出现时间较短，没有很多的市场经验，而且对于人们来说相对太高科技了，所以传统的通信行业对于电子通信的使用仍然是一旁观望的态度，而且想参与的想法和热情度也不是很高。如果相对当下使用的通信系统进行量子通信的改造升级也是需要花费大量的金钱，导致成本过高，并且量子通信中的QKD系统里装配有大量的精确性很高的光学器件，这就需要安装了量子通信的企业或者公司平时也要投入大量的金钱用于日常的使用维护。

2.3 技术和性能上有待进一步突破

在量子系统使用的QKD系统是典型的光纤传输的系统，在当今的技术条件下，QKD系统很难实现在传输距离达到百公里长距离时进行对信号的一次一密加密，在这种长距离的条件下，QKD系统的可用的安全码率大概在10kbit/s量级左右；而且即使在数十公里量级的这种短距离信号传输，QKD系统能达到的安全码率也只约为2Mbit/s量级，就是因为这种系统的器件性能和协议处理机制的限制性高。QKD系统想要得到更高在技术上和性能上的突破，想要发展新型器件和改进协议方面使得QKD系统的技术和性能方面的到提升仍然是很困难的。并且在当下，量子通信的纠缠操控技术和量子态存储技术仍然不是很成熟，所以，想要通过使用纠缠交换和量子存储的方案仍然很难实现。

3 量子通信的绝对安全性

但是相对于量子计算的缺点来说，量子计算有着其他同类无可比拟、相距如同天堑的优势。在国际上有科学家说：量子计算的威力与核武器的威力可能不相上下，如果在战争中，一个国家能使用量子计算，而另一个国家不能使用量子计算，那么将导致的是这个不能使用量子计算国家的机密将会被那个能使用量子计算的国家看的一干二净。 量子技术的开发和发展在不久的将来会给国家的甚至世界的信息通讯行业带来划时代的改变，相信在不远的未来，军事斗争的舞台上将会出现任何技术和手段都破译不了的密码。当今，大多数国家和地区使用的密码几乎都是使用单项数学函数的方式，就目前来说，使用单项数学函数的RSA密码是当今很难破解的密码。但是量子计算方法的提出打破了单项数学函数计算方式辉煌，因为量子计算具有的并行性，量子计算可以快速分解大数的质因子，所以，以单项数学函数计算为方式的密码将会很快的就被量子计算机所破解。

4 量子系通信实用化发展的对策

4.1 稳定并增大研究投入

一方面要保证对量子通信基础研究的持续稳定的投入，另一方面也要加大对量子通信中一些特别重要的器件及技术的研究，降低量子计算机的制造和运行的成本，这样才能保证量子通讯的大规模使用。

4.2 重视专利和标准，未雨绸缪占先机

鉴于我国的社会现象和以往的信息产业在标准和专利之争的经验教训，我国要想大力发展量子通信领域和扩大量子计算机的市场就必须制定一系列相关的政策规则，未雨绸缪，保护量子技术和相关产品的专利，这样才能是量子通信得到更大的发展，使国家和个人的利益得到更充分全面的保护。

5 结束语

近年来，虽然量子通信技术的出现和发展很是迅速，但是由于多方面的局限的瓶颈，所以至今量子通讯还没有大范围大规模的推广和使用。但是一旦量子通信在技术、标准和产品制造方面得到突破，那么，量子通信将对我国的国家利益的保障和国际地位提升会发挥不可估量的重要作用。

[1] 王金东，张智明.量子密钥分发系统的现实无条件安全性[J].量子电子学报，2014，31（4）：449-458.