通信业的量子时代

甘学斌

（公诚管理咨询有限公司，广州 510630）

量子通信是一种综合性较强的新型学科，是通信信息学与量子力学相碰撞的结晶。这种通信技术由量子密布编码、量子暗码通讯技术和量子远程传态技术组成，它突破了传统信息传输过程中加密方法的束缚，理论上确保数据传输过程中“绝对安全”，这是现代通信技术的又一项伟大突破。在现实生活中，量子通信已经慢慢渗透到人民的各方面，引起了世界各国广泛关注和高度重视。我国抓住了时代发展的机遇，大力研究通信量子产业，虽然研发起步较晚，但在关键技术上取得重大突破，成为世界上量子通信的领跑者。同时，量子通信作为一种新型科学技术，产业化的普及仍然漫长。

1 量子通信发展历程

物理界中最小的单元就是量子，而我们所处的这个世界也可以说是由量子构成的。量子通信的原理就是基于量子叠加和量子纠缠特征，以量子态作为信息传输载体。其实现的过程类似两个人的心灵感应，无论两个粒子形态的量子相距多远，也能够互相影响对方。当一个粒子接受到另一个粒子发出的信号，两者产生“精神”交互，而本身“躯体”所处位置、当下状态并没有改变，这种现象被称为量子的纠缠特性。因此，相关研究人员正是利用了量子独特的性质进而开发出量子通信技术，使远距离的两种粒子产生产生信息传递的交互共鸣。相对来说，这种数据传输方式比传统信息传递更加安全可靠。

2 量子通信发展现状

蒸汽机的发明引发了一次世界革命，而量子态的通信应用，也必将打破传统通信现状。相比来说，量子通信更具有独特的一面。其具有传输高效率、传输数据量庞大、信息防护性高、更加安全等特点，在通信行业大放光彩。目前，量子通信技术已经渗透到各个方面，如航空航天、卫星导航等领域，这种技术无论在性能和用途方面，都是传统通信技术不可比拟的。随着技术的不断成熟，量子通信技术产业化不久便会普及，届时量子通信需求原料、服务项目等，必将受到国际热议。因此，世界各国开始了量子通信技术的研发竞赛，以求实现最大化商业价值，为国家安全防护做出巨大贡献。

3 量子通信技术发展所面临的问题

3.1 通信保密性不高

从理论来讲，量子通信技术依据量子纠缠特性可以实现传输信息安全。但从实际情况出发，量子通信技术仍达不到传输信息绝对安全。这需要从量子通信技术的细节思考，量子之间的信息交互需要借助外界设备，如接收机、信号节点等，这些载体元件很难与数学模型中系统理论相契合。这样直接决定了量子通信技术的严重漏洞，如果被不法分子加以利用，可能会对信息的传递造成监视。另一方面，量子通信不能做到自主进行，需要专业人士进行操控，由于第三方人员的介入，仍会导致传输信息的泄露。量子通信是根据密钥来变换密码，若传输过程中受到拦截，密钥会发生变化致使拦截失败，确保数据安全传输。但这种量子密钥会受到光源等外物的干扰和影响，进而对量子通信产生不良效果。

3.2 成本高，使用环境有限

当下，量子通信技术的面向对象是国家科研、国防、航天等领域，所覆盖的范围仍旧局限，不能够进行大规模开展。这种形式表明量子通信技术分散性很高，进而增加了量子通信的建设成本。然而，量子通信技术的传输需要两条介质，其一是信息传输网络，其二是量子密钥，这种传输方式必然对量子通信建设成本造成一定影响。对于这种新兴科技，国内许多开发商一直处于观望角度，并没有投入大量资金进行传统通信技术改造升级，这也成为量子通信技术普及的重要障碍。另一方面，量子通信的传输对传输载体要求较为苛刻。若双方传输距离较远，则需要借助中转站或者卫星基站来实现。普通的人工智能手机根本无法实现这一要求，而传输所需要的光学元件生产成本较高，所需精度严格，这些情况进一步限制了量子通信技术的发展。

3.3 技术方面的成熟度不高

经过多年的研究进步，量子作为新型传输技术正是未来通信业前进、发展的方向。作为世界上安全性最高的传输线路，具有传统通信不可媲美的独立特性。在当今技术下，量子通信的关键技术仍旧不成熟，传输细节不够完善、市场规模较为分散。但是，这种新型通信技术仍旧保持着世界领头羊的位置。所谓存在不足就有巨大的发展空间，在不久的将来，量子通信会做到信息传输的绝对安全。从目前的研究结果来看，量子通信采取了QKD光纤传输系统，这种系统并不完全与量子传输条件相匹配，进而出现了一系列的问题。这种系统无法满足量子密钥的“一次一密”特性，原因在于该系统的传输安全码达不到量子传输需求，大大的限制了数据传递。所以，要想实现量子通信传递的绝对安全仍需要在单光子的发送和QKD系统的制定协议上加以改进，使得量子纠缠和量子存储特性全面发挥作用。

3.4 对量子通信的标准化研究难有突破性进展

量子通信技术早在20世纪90年代就被提出，近几年才取得突破性发展得以大放异彩。这是新时代科学技术的结晶，究其技术复杂，协议制定要求严格，建设成本较高，难以形成量子通信技术的产业化普及。同时，量子通信是一种综合性较强的项目，其中容纳了数学、物理、电子、互联网等一系列相关知识，给有关人员增加了许多开发难度。如今，多数公司了解量子通信的发展潜力，但仍处于观望状态。且各个公司掌握的资料相对保密，彼此这件联系并不广泛，这也大大限制了该技术的推行与普及。

4 量子通信未来趋势

4.1 量子通信技术发展前景

前文着重分析了量子通信技术的传输原理、发展历程及其该技术所面临的一系列问题。不难看出，如果克服有关难题，量子通信技术必将在不久的将来大放光彩，势必引起人民的巨大响应。立足当下，我们应该对量子通信有所规划：

首先，航空航天等军事领域发展空间较为广泛。众所周知，军事是确保一个国家的安全前提，量子通信技术的高强度安全性直接决定了其应用价值。这种价值已经被社会所认同，未来必将会大批量、大范围的应用到军事领域中，确保国家机密信息安全可靠。大力发展航空航天等科学技术，量子通信具有信息跨区域传递的准确性和快速性，防止信息传递过程中被不法分子窃听、盗取。根据量子通信技术的独特性质，可以断定不久的将来这种新型技术必定会在航空航天等军事领域取得重大突破。

其次，国家信息的存储需要量子通信技术保驾护航。国家信息涉及到一个国家的安危，高机密的信息存储不仅需要高强度的安全性，还需要大容量的存储空间。量子信息库可以满足这一系列要求，并设置“一次一密”的密钥。若有外物想要修改这种状态，量子就会发生改变，产生新的密钥，从而保障国家信息存储的安全。

最后，量子通信与互联网应当相辅相成。现如今，网络发展速度远超量子技术的发展，大数据、人工智能、云计算等新型互联网产物应运而生，搭建了全新的网络架构。而大数据所含的庞大数据库需要一种快速、准确检索的传输介质，特别适合量子通信技术的一大特性。

4.2 量子通信产业化建议

（1）制度化保障

首先是投入大量资金。量子通信产业化的普及需要大量资金的投入，对量子技术所涉及到的光学器件进行高精度要求，对有关物理元件进行高标准制定，进一步降低量子通信过程中不稳定因素发生概率，从而提高系统的稳定性。

其次是完善税收激励政策。针对量子通信技术企业实施税收减免或优惠政策，鼓励量子通信企业积极从事量子通信技术的研发和应用推广工作，研究制定鼓励金融机构对量子通信技术产业投资的税收支持政策。

最后是加快标准体系建设。量子通信技术的发展参差不齐，各国有各国的发展目标及其动向。一套完整的体系建设标准会直接影响相关人员发展动向，从而与各个企业开展合作交流，从而大力推进量子通信产业普及。

（2）促进规模化发展

一是建立量子通信技术研究所。在北京、武汉等地设立有关技术研究所，鼓励相关企业以及学校进行量子通信技术的研发。

二是搭建相关平台。设置量子通信奖项，鼓励企业、学校、个人从事量子通信技术研究，大力推动量子技术发展。构建交流学习平台，供有关人士进行学习、研究，实现良好的合作交流，不断提升自身素养。

三是推动量子通信技术试点示范工程。在量子通信技术发展较好的省份，选取金融、政务等重点领域开展量子通信技术试点工作，推动量子通信技术的开发应用，起到带头示范作用。

（3）强化国际合作

一是推进国际合作交流。每个国家都有研发的技术强项，搭建一个良好的合作交流平台可以推进量子通信技术健康发展，也能够制定一套完整的量子通信技术标准，让量子通信技术更好的造福人类。

二是引进人才。国家应制定相关的法律政策，对人才需要广泛吸收、破格录用。鼓励国外企业及其科研机构在我国设立研发站点。

三是建立人才互访机制。建立人员互访机制，定期选派优秀人才赴国外进修和培训，学习国外先进的技术和管理经验。

5 结束语

立足当前，虽然量子通信技术市场规模分散，且存在着众多问题。但是展望未来，量子通信将不只是一种全新的加密通信手段，而且将是新一代信息网络安全的关键技术，将成为越来越普遍的电子服务的安全基石。，随着在军事、企业、高校等积极推广，公司将进一步扩大量子保密网应用，实现量子通信产业规模化发展，实现量子通信产业规模化发展，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。