量子通信技術(shù)在航天系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊 勇，石玲玲，賈學(xué)先，嚴(yán)晞雋，吳 強(qiáng)

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京，100076）

量子通信技術(shù)在航天系統(tǒng)中的應(yīng)用研究

楊 勇，石玲玲，賈學(xué)先，嚴(yán)晞雋，吳 強(qiáng)

（北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京，100076）

較傳統(tǒng)保密技術(shù)而言，量子通信技術(shù)在信息安全方面具有更大的優(yōu)勢，在軍事通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。在簡要介紹量子通信原理、研究進(jìn)展的基礎(chǔ)上，對量子通信技術(shù)在航天系統(tǒng)中的應(yīng)用進(jìn)行了初步設(shè)想，為推動量子通信技術(shù)在航天領(lǐng)域的應(yīng)用提供參考。

量子通信；信息安全；航天系統(tǒng)；密鑰分發(fā)

0 引 言

未來戰(zhàn)爭是信息化戰(zhàn)爭，圍繞信息及信息系統(tǒng)的爭奪和攻擊已成為信息化戰(zhàn)場中獲取戰(zhàn)場主動權(quán)，達(dá)成敵方“戰(zhàn)略性癱瘓”的關(guān)鍵。由于自身的敏感性和脆弱性，信息化條件下的軍事信息系統(tǒng)所面臨的信息安全保密形勢更加嚴(yán)峻，威脅種類更加多樣，迫切需要推進(jìn)安全保密技術(shù)在航天軍事領(lǐng)域的深化應(yīng)用和快速發(fā)展。

傳統(tǒng)信息對抗中的信息安全保密手段較多采用加、解密技術(shù)，隨著計(jì)算機(jī)密碼破譯能力的不斷提升，傳統(tǒng)加密通信在軍事網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中面臨被監(jiān)聽、破譯、偽造、篡改等威脅。量子通信是一種新型的、革命性的安全保密技術(shù)，從原理上保證了信息傳輸?shù)慕^對安全。因此，較傳統(tǒng)保密技術(shù)而言，量子通信技術(shù)在信息安全方面更有優(yōu)勢，在軍事、民用安全等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。

1 量子通信原理

量子通信技術(shù)充分利用了量子力學(xué)的特點(diǎn)，以不可克隆原理、海森堡測不準(zhǔn)原理等為基礎(chǔ)，在原理上保證了非授權(quán)方無法復(fù)制和竊聽量子信道中傳輸?shù)男畔ⅲM(jìn)而確保信息傳輸?shù)陌踩玔1]。

量子通信技術(shù)包含量子密鑰分發(fā)技術(shù)和量子隱形傳態(tài)技術(shù)。

1.1 量子密鑰分發(fā)技術(shù)

量子密鑰分發(fā)技術(shù)利用經(jīng)典信道和量子信道相結(jié)合的形式進(jìn)行經(jīng)典信息的安全傳輸。其中，經(jīng)典信道在密鑰協(xié)商時用于傳輸校驗(yàn)信息（主要包括基矢比對信息），在密鑰協(xié)商后則用于加密信息的傳輸；量子信道則用于傳輸處于量子態(tài)的微觀粒子（如單光子），完成量子密鑰的安全協(xié)商生成與安全分發(fā)。

假設(shè)量子信道中信息載體為單光子，量子密鑰分發(fā)技術(shù)的安全性原理如下：a）單個光子在物理上不可再分，竊聽者無法通過竊取少于1個光子并測量其狀態(tài)的方法獲得密鑰信息；b）假設(shè)竊聽者可以在截取單光子后測量其狀態(tài)，然后根據(jù)測量結(jié)果發(fā)送一個新光子給接收方，但根據(jù)海森堡測不準(zhǔn)原理，該過程將引起光子狀態(tài)的擾動，發(fā)送方和接收方通過基矢比對信息可檢測到竊聽者對光子的測量，從而確保通信雙方密鑰協(xié)商生成的安全性；c）假設(shè)竊聽者試圖在截取單光子后，通過復(fù)制單光子量子態(tài)以竊取信息，但不可克隆原理保證了未知的量子態(tài)不能被精確復(fù)制；d）量子密鑰分發(fā)協(xié)議（如BB84協(xié)議）保證了密鑰分發(fā)的安全性，不需要第三方進(jìn)行密鑰的傳送。

基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的安全保密通信模式如 圖1所示。

圖1 基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的安全保密通信示意

由于基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的保密通信方式在實(shí)際工程中易于實(shí)現(xiàn)，并且可以保證信息傳輸?shù)慕^對安全性，因此，基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的量子通信技術(shù)已逐步走向?qū)嵱没嚓P(guān)產(chǎn)品在金融、政府等領(lǐng)域得到了較為廣泛的應(yīng)用。

1.2 量子隱形傳態(tài)技術(shù)

量子隱形傳態(tài)技術(shù)同樣需要經(jīng)典信道與量子信道相結(jié)合才能完成信息的安全傳輸，但與量子密鑰分發(fā)技術(shù)不同，量子隱形傳態(tài)技術(shù)是利用量子糾纏對（簡稱EPR對）的非定域特性完成量子態(tài)的傳輸，從而完成信息的安全傳輸。圖2為量子隱形傳態(tài)示意。在圖2中，發(fā)送端粒子A處于未知量子態(tài)，需傳送到接收端；粒子B1和粒子B2為EPR對，它們之間任一方粒子量子態(tài)的變化會導(dǎo)致另一方粒子量子態(tài)的變化，并且這種關(guān)聯(lián)與空間距離無關(guān)。因此，在發(fā)送端對粒子A和粒子B1的進(jìn)行Bell基聯(lián)合測量時，接收端粒子B2將會坍塌到相應(yīng)的量子態(tài)，同時接收端通過經(jīng)典信道接收發(fā)送端的Bell基測量結(jié)果，結(jié)合粒子B2的量子態(tài)，通過幺正變換獲得發(fā)送端的正確信息。由此可見，在量子隱形傳態(tài)技術(shù)中，只有共享EPR對的雙方才能正確通信，并且以量子態(tài)為信息傳輸載體，微觀粒子并不直接傳輸?shù)浇邮斩恕Ｍ瑫r，經(jīng)典信道只用于傳輸Bell基測量信息，雙方之間的有效通信信息經(jīng)量子信道傳輸，實(shí)現(xiàn)了量子信息的直接傳輸。

圖2 量子隱形傳態(tài)示意（B1，B2）

1.3 小 結(jié)

通過上述分析可知，從信息傳輸機(jī)制上來說，量子密鑰分發(fā)技術(shù)與量子隱形傳態(tài)技術(shù)的主要區(qū)別在于：量子密鑰分發(fā)技術(shù)的信息載體為微觀粒子本身，而量子隱形傳態(tài)技術(shù)的信息載體則為量子態(tài)。表1為量子密鑰分發(fā)技術(shù)與量子隱形傳態(tài)的技術(shù)特點(diǎn)分析。

表1 量子密鑰分發(fā)技術(shù)與量子隱形傳態(tài)技術(shù)特點(diǎn)分析

總體來說，量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)技術(shù)均可保證信息傳輸?shù)慕^對安全，在軍事通信領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，并且量子密鑰分發(fā)技術(shù)正逐步走向?qū)嵱没磥韺⒌玫酱笠?guī)模應(yīng)用。而量子隱形傳態(tài)技術(shù)尚處于預(yù)研階段，很多關(guān)鍵技術(shù)仍有待進(jìn)一步突破，距離實(shí)用化還有較長一段距離。

2 研究進(jìn)展

Bennett等在1984年提出了BB84協(xié)議，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的可行性，開始進(jìn)行量子保密通信技術(shù)研究。1993年，Bennett等提出了基于量子隱形傳態(tài)技術(shù)的量子保密通信技術(shù)方案。經(jīng)過30多年的發(fā)展，量子通信技術(shù)在理論、實(shí)驗(yàn)及工程應(yīng)用方面不斷取得突破，是當(dāng)前國際上量子物理和信息科學(xué)的研究熱點(diǎn)。

目前，量子通信技術(shù)在通信協(xié)議方面以BB84協(xié)議、E91協(xié)議及B92協(xié)議為主，在此基礎(chǔ)上，研究人員提出了差分相移協(xié)議、六態(tài)協(xié)議等量子密鑰分發(fā)協(xié)議[2]。除通信協(xié)議的研究與發(fā)展外，量子通信技術(shù)在實(shí)驗(yàn)和實(shí)用化方面也得到快速發(fā)展。

1997年，奧地利科學(xué)家首次在實(shí)驗(yàn)室實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)，證實(shí)了基于隱形傳態(tài)的安全保密通信技術(shù)的可行性[3]；2001年，瑞士一家公司推出基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的商用保密通信系統(tǒng)[4]；2002年，德國和英國科學(xué)家以自由空間為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了長達(dá)23 km的量子密鑰分發(fā)記錄，證實(shí)了通過近地衛(wèi)星進(jìn)行量子密鑰分發(fā)的可行性[5]。

2004年，美國一家商用公司在馬薩諸塞州建立了全球首個基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的保密通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)擁有6個節(jié)點(diǎn)，點(diǎn)對點(diǎn)傳輸距離約為10 km，以光纖為傳輸介質(zhì)，能夠與現(xiàn)有Internet技術(shù)兼容，具備良好的實(shí)用性與可擴(kuò)展性[6]。

2005年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉等以自由空間為傳輸介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)了量子糾纏分發(fā)與量子密鑰生成，通信距離長達(dá)13 km，證實(shí)了糾纏光在通過大氣層后仍能保持良好的糾纏特性[7]。

2006年，美國、中國及歐洲的研究小組各自獨(dú)立實(shí)現(xiàn)了黃元英等提出的基于誘騙態(tài)的量子密鑰分發(fā)方案，實(shí)驗(yàn)通信距離超過100 km[8]。

2009年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)和清華大學(xué)聯(lián)合實(shí)現(xiàn)了自由空間的量子態(tài)隱形傳輸，通信距離達(dá)16 km[9]。

2010年，日本在東京建成名為Tokyo QKD Network的城域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)共有6個節(jié)點(diǎn)，基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)[10]。

2012年，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)搭建了基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的城域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，該網(wǎng)絡(luò)共46個節(jié)點(diǎn)；以及面向金融行業(yè)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)[11]。

此外，據(jù)公開報(bào)道，中國在2016年8月16日發(fā)射了第1顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星采用量子密鑰分發(fā)技術(shù)，與地面站共同完成量子密鑰協(xié)商生成及密鑰安全分發(fā)。該衛(wèi)星的研制，標(biāo)志著中國已經(jīng)掌握了星地遠(yuǎn)距離量子安全保密通信的相關(guān)核心技術(shù)，為中國的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供了技術(shù)基礎(chǔ)。

目前，歐洲、美國、日本及中國等國家和地區(qū)已開展量子通信技術(shù)理論及其工程實(shí)踐化的研究，并得到政府的大力支持，希望以此推動量子通信技術(shù)的實(shí)用化進(jìn)程，掌握核心技術(shù)以保障其在未來信息對抗中處于有利位置。中國主要以中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)為主開展量子通信技術(shù)研究，相關(guān)研究成果已處世界前列，為量子通信技術(shù)在中國大規(guī)模應(yīng)用奠定了扎實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。

3 應(yīng)用模型

量子通信技術(shù)主要用于確保信息傳輸?shù)陌踩裕诖耍渣c(diǎn)對點(diǎn)通信為例對量子密鑰分發(fā)技術(shù)與量子隱形傳態(tài)技術(shù)的應(yīng)用模式進(jìn)行簡要介紹。

3.1 基于對稱加密機(jī)制的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)

量子密鑰分發(fā)技術(shù)能夠確保密鑰安全分發(fā)，從根本上解決對稱加密機(jī)制中密鑰安全分發(fā)的問題；此外，量子密鑰分發(fā)技術(shù)能夠檢測是否被第三方竊聽，可以有效防止信息泄露，可據(jù)此設(shè)計(jì)基于對稱加密機(jī)制的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)，確保信息的安全傳輸。

以點(diǎn)對點(diǎn)通信為例，基于對稱加密機(jī)制的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)如圖3所示。系統(tǒng)包含量子信道和經(jīng)典信道，加密密鑰利用量子信道進(jìn)行傳遞，加密數(shù)據(jù)則利用經(jīng)典的信息鏈路進(jìn)行傳輸。量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)包括：量子信號處理模塊，用于對量子信號的處理；經(jīng)典信號處理模塊，用于對經(jīng)典信號的處理。2個模塊之間的交互信息分別為“加密請求”和“密鑰”。信息交互流程如下：

a）當(dāng)收發(fā)雙方需要進(jìn)行保密通信時，經(jīng)典信號處理模塊發(fā)起“加密請求”，在請求允許后，通過量子信道，收發(fā)雙方量子信號處理模塊采用相應(yīng)的協(xié)議（如BB84協(xié)議）進(jìn)行密鑰協(xié)商生成本次通信的“密鑰庫”（即對稱加密機(jī)制中的密碼本），并釋放經(jīng)典信道；

b）經(jīng)典信號處理模塊獲得密鑰后，采用基于對稱加密機(jī)制的算法完成數(shù)據(jù)的加密并通過經(jīng)典信道發(fā)送出去，接收端采用相應(yīng)的“密鑰”進(jìn)行解密即可得到發(fā)送端的信息；

c）在信息傳輸速率與量子密鑰生成速率（或密鑰庫密鑰數(shù)量充足）匹配的條件下，可實(shí)現(xiàn)“一次一密”的安全保密通信。

圖3 基于對稱加密機(jī)制的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的通信示意

3.2 基于量子隱形傳態(tài)技術(shù)的點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)

量子隱形傳態(tài)技術(shù)利用量子糾纏對的非定域關(guān)聯(lián)特性實(shí)現(xiàn)量子信息的傳輸，并且只有擁有量子糾纏對的雙方才能進(jìn)行正確通信，在保證信息傳輸絕對安全的前提下，提高了通信能力。以EPR對為例，基于量子隱形傳態(tài)技術(shù)的點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)示意如圖4所示。

圖4 基于量子隱形傳態(tài)技術(shù)的點(diǎn)對點(diǎn)通信系統(tǒng)示意

基于量子隱形傳態(tài)技術(shù)的系統(tǒng)終端仍包括量子信號處理模塊與經(jīng)典信號處理模塊，但與量子密鑰分發(fā)技術(shù)不同，在該系統(tǒng)中，當(dāng)終端處于發(fā)送狀態(tài)時，量子信號處理模塊主要用于完成粒子間的Bell基測量，而量子信息在測量的同時通過量子糾纏信道傳輸至接收端；當(dāng)終端處于接收狀態(tài)時，量子信號處理模塊根據(jù)接收到的Bell基測量結(jié)果進(jìn)行幺正變換，實(shí)現(xiàn)信息的正確接收；經(jīng)典信號處理模塊與經(jīng)典信道則分別用于處理和傳輸Bell基測量結(jié)果。

根據(jù)超密編碼理論，量子隱形傳態(tài)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)：傳輸1 qbit就可完成2 bit的經(jīng)典信息傳輸[12]。因此，量子隱形傳態(tài)技術(shù)可大幅提高通信速率以及容量，滿足信息化體系作戰(zhàn)大容量通信的應(yīng)用需求。

利用隱形傳態(tài)技術(shù)進(jìn)行信息傳遞的通信方式，能夠檢測是否被竊聽，且隱蔽性好、信息效率高，將其應(yīng)用于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、指揮信息系統(tǒng)，構(gòu)建作戰(zhàn)體系中各級指揮系統(tǒng)之間及指揮系統(tǒng)與導(dǎo)彈武器系統(tǒng)之間的量子通信系統(tǒng)，可保證信息的絕對安全傳輸，提高核安控體系的通信安全與信息保密能力、核安控系統(tǒng)的通信速率與容量、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)及指揮信息系統(tǒng)的生存能力。

3.3 量子通信技術(shù)在航天系統(tǒng)應(yīng)用中的關(guān)鍵技術(shù)

根據(jù)前量子通信技術(shù)特點(diǎn)，量子通信技術(shù)在航天系統(tǒng)中應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：

a）量子安全保密系統(tǒng)效能評估技術(shù)。

量子安全保密系統(tǒng)效能評估技術(shù)實(shí)現(xiàn)對量子安全保密系統(tǒng)效能的準(zhǔn)確評估，并與傳統(tǒng)安全保密系統(tǒng)進(jìn)行對比，為系統(tǒng)論證、設(shè)計(jì)與優(yōu)化提供支撐，也是檢驗(yàn)量子安全保密系統(tǒng)保障信息安全傳輸能力的重要手段。

b）量子安全保密網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)技術(shù)。

量子通信技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中需要經(jīng)典信道與量子信道配合共同完成量子密鑰生成與安全分發(fā)，這將改變現(xiàn)有航天系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，并在一定程度上增加了網(wǎng)絡(luò)的復(fù)雜性。因此，在實(shí)際應(yīng)用中需根據(jù)現(xiàn)有航天系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，結(jié)合量子通信技術(shù)的特點(diǎn)，開展通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議、架構(gòu)等設(shè)計(jì)，在盡可能減少現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜性的條件下，充分發(fā)揮量子通信技術(shù)的優(yōu)勢，確保信息傳輸?shù)陌踩浴?/p>

c）自由空間遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)。

在航天系統(tǒng)中，需構(gòu)建天地、空地等長距離無線鏈路，實(shí)現(xiàn)天基、空基以及地基網(wǎng)絡(luò)之間信息的安全交互。因此，自由空間遠(yuǎn)距離量子通信技術(shù)是實(shí)現(xiàn)航天系統(tǒng)中各信息節(jié)點(diǎn)間信息安全有效傳輸?shù)幕A(chǔ)，也是量子通信技術(shù)走向大規(guī)模應(yīng)用的劃時代技術(shù)。

d）高碼率量子密鑰生成技術(shù)。

量子密鑰生成速率是衡量量子安全保密系統(tǒng)性能的重要指標(biāo)，是實(shí)現(xiàn)“一次一密”大容量安全保密通信的基礎(chǔ)。受限于元器件及量子密鑰生成協(xié)議等因素，在工程應(yīng)用中量子密鑰生成速率不大于105bit/s。因此，提升量子密鑰的生成速率，從而大幅度提高量子安全保密通信速率，是量子安全保密通信技術(shù)的重要方向之一。

4 后續(xù)發(fā)展啟示與建議

4.1 量子通信對未來信息技術(shù)的作用

量子通信技術(shù)能夠在原理上確保信息傳輸?shù)慕^對安全。目前，關(guān)于量子通信的基礎(chǔ)理論研究以及實(shí)驗(yàn)工作取得了極大的突破，基于量子密鑰分發(fā)技術(shù)的量子通信系統(tǒng)已經(jīng)走向?qū)嵱没⑶译S著量子隱形傳態(tài)技術(shù)的逐漸成熟，量子通信技術(shù)將對傳統(tǒng)的通信領(lǐng)域產(chǎn)生顛覆性影響，是未來戰(zhàn)爭爭奪制信息權(quán)的關(guān)鍵。為確保航天系統(tǒng)中信息傳輸?shù)陌踩裕瑠Z取體系對抗中的信息優(yōu)勢，應(yīng)抓住量子通信技術(shù)發(fā)展的機(jī)遇，在航天系統(tǒng)中應(yīng)用量子通信技術(shù)，變革航天系統(tǒng)現(xiàn)有保密通信技術(shù)，進(jìn)一步提升信息傳輸?shù)陌踩裕瑸閵Z取制信息權(quán)、贏得戰(zhàn)爭的最終勝利提供強(qiáng)有力的保障。

4.2 探索量子通信在航天領(lǐng)域中的工程化應(yīng)用模式

在信息化戰(zhàn)爭的激烈對抗中，信息網(wǎng)絡(luò)必然是敵方精確打擊和信息攻擊的首要目標(biāo)。信息安全技術(shù)是保障信息及信息系統(tǒng)在復(fù)雜戰(zhàn)場環(huán)境下穩(wěn)定運(yùn)行的重要技術(shù)，對提高武器裝備在信息戰(zhàn)中的實(shí)戰(zhàn)能力具有重要意義。量子通信作為一種新型的通信技術(shù)，在軍事信息系統(tǒng)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。量子通信技術(shù)提供了極為安全的保密通信，能夠做到密鑰安全分發(fā)，并能有效檢測竊聽，實(shí)現(xiàn)隱蔽通信，且信息效率高、信息容量大，為解決導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的信息傳輸安全問題提供了有力保障。積極開展量子通信技術(shù)在導(dǎo)彈武器信息化系統(tǒng)中的工程化應(yīng)用研究，將極大地提升導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的信息安全水平和抗干擾能力，提高導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的作戰(zhàn)能力和生存、對抗能力。量子通信技術(shù)不僅可以應(yīng)用于導(dǎo)彈武器系統(tǒng)、指揮信息系統(tǒng)，提高核安控能力，還可以拓展到綜合保障信息系統(tǒng)領(lǐng)域、信息化作戰(zhàn)體系領(lǐng)域，提高未來導(dǎo)彈武器系統(tǒng)的體系作戰(zhàn)能力。

4.3 促進(jìn)量子通信與現(xiàn)有航天裝備的有效融合

航天系統(tǒng)是由多個信息系統(tǒng)組成的復(fù)雜軍事系統(tǒng)，實(shí)際作戰(zhàn)過程中大量的機(jī)密信息在系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中快速流轉(zhuǎn)、傳遞，而密碼系統(tǒng)可以為涉密信息的保密傳輸提供安全保障。密鑰作為密碼系統(tǒng)的核心，其安全性保障是實(shí)現(xiàn)保密通信安全的重點(diǎn)。量子密鑰分發(fā)技術(shù)相對成熟，并逐步走向?qū)嵱没瑢⑵鋺?yīng)用于現(xiàn)有導(dǎo)彈武器裝備中，構(gòu)建安全、可信的量子密鑰產(chǎn)生與分發(fā)系統(tǒng)，能夠有效檢測竊聽，確保密鑰的絕對安全分發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的保密通信。由于光量子密碼具有“不可破”和“竊聽可知性”，且光量子密碼設(shè)備可與現(xiàn)在的光纖通信設(shè)備融合，因此，可以在現(xiàn)有通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的基礎(chǔ)上，通過增加相應(yīng)的量子密鑰產(chǎn)生與分發(fā)設(shè)備、量子光纖鏈路等方式，改善軍用網(wǎng)絡(luò)信息傳輸保密性，從而提高信息保護(hù)和信息對抗能力。

4.4 構(gòu)建未來信息化作戰(zhàn)體系的軍事保密通信網(wǎng)絡(luò)

未來戰(zhàn)爭是信息化條件下的體系對抗，這種作戰(zhàn)模式下，有效防止信息被敵方竊取、泄露，建立絕對安全的信息鏈路是保障體系間建立高速無縫、安全可靠信息鏈路的關(guān)鍵，也是戰(zhàn)略導(dǎo)彈武器實(shí)現(xiàn)最終作戰(zhàn)意圖的核心。未來信息化作戰(zhàn)體系中，通過利用量子通訊衛(wèi)星、天基/空基量子密鑰生成與分發(fā)系統(tǒng)，構(gòu)建空間遠(yuǎn)距離量子通信網(wǎng)絡(luò)，向戰(zhàn)場覆蓋區(qū)域內(nèi)的用戶分發(fā)量子密鑰，形成信息化作戰(zhàn)體系的安全通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)信息的絕對安全、保密傳輸，提高體系對抗能力。

軍事信息網(wǎng)絡(luò)需要大容量、高速率傳輸處理及按需共享能力。量子隱形傳態(tài)技術(shù)利用量子糾纏對的非定域關(guān)聯(lián)特性可實(shí)現(xiàn)量子信息的無障礙、任意距離的傳輸，使其能夠在信息對抗中實(shí)現(xiàn)在任何時間、任何地點(diǎn)建立可靠通信鏈路的目的，有效提高通信能力。隨著量子通信技術(shù)的研發(fā)突破和日趨成熟，可以利用量子隱形傳態(tài)以及超大信道容量、超高通信速率和信息高效安全等特點(diǎn)，建立未來軍事信息網(wǎng)絡(luò)。

5 結(jié)束語

在未來信息化戰(zhàn)爭中，制信息權(quán)是爭奪戰(zhàn)爭勝利的關(guān)鍵，而量子通信技術(shù)在信息安全保密傳輸方面有著無可比擬的優(yōu)勢，是確保未來信息化體系作戰(zhàn)中奪取信息優(yōu)勢的利器。有效探索量子通信技術(shù)的工程化應(yīng)用模式，將量子通信技術(shù)成功應(yīng)用于指揮信息系統(tǒng)、導(dǎo)彈武器系統(tǒng)，乃至未來信息化作戰(zhàn)體系中，能夠?yàn)槲磥硇畔⒒鲬?zhàn)條件下獲得戰(zhàn)場制信息權(quán)爭取有力優(yōu)勢，從而大大提高航天系統(tǒng)裝備的信息對抗能力和實(shí)戰(zhàn)化能力。

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Application of Quantum Communication Technology in Space System

Yang Yong, Shi Ling-ling, Jia Xue-xian, Yan Xi-jun, Wu Qiang
(Beijing Institute of Astronautical Systems Engineering, Beijing, 100076)

Compared with the traditional security technology,quantum communication technology has a great advantage in information security,with a broad application in the field of military communication. Based on introducing the principle and the research progress of quantum communication technology,this paper gives application conceive of quantum communication technology in space system,in order to provide support for promoting the practical process of quantum communication and enhancing the ability of security protection of space information system.

Quantum communication; Information security; Space system; Key distribution

TJ761.1

A

1004-7182(2016)05-0048-05

10.7654/j.issn.1004-7182.20160511

2016-03-30；

2016-08-01

楊 勇（1987-），男，工程師，主要研究方向?yàn)殡姎庀到y(tǒng)總體設(shè)計(jì)