量子通信應用方案

◎張卓崔炳勝李雙良

量子通信應用方案

◎張卓1崔炳勝2李雙良3

關于量子通信技術

上世紀八十年代以來，量子物理與信息技術相結合，開拓了與經典方式具有本質區別的全新的信息處理和通信方式，一門新興的學科“量子信息科學”開始迅猛發展，成為近年來物理學和信息科學領域最活躍的研究前沿之一。

量子信息處理技術利用量子力學原理，運用一種全新的方式對信息進行編碼、存儲、傳輸和操縱，實現經典方式無法完成的信息處理過程，在提高運算速度、確保信息安全、增大信息傳輸容量等方面有著突出優勢。其中，量子通信技術克服了傳統信息安全技術內在的安全隱患，是目前唯一的安全性得到嚴格證明的通信安全技術，也是目前唯一實現了實用化、達到產業化水平的量子信息技術。

量子保密通信主要取決于量子秘鑰技術，其量子密鑰分發不依賴于計算的復雜性來保證通信安全，從原理上保證了一旦存在竊聽就必然被發現。換言之，一旦成功在通信雙方建立了密鑰，這組密鑰就是安全的，而這種具有絕對隨機性的密鑰從原理上是無法被破解的。

量子通信的意義

信息技術不斷進步，傳統的密鑰加密及傳輸方式，隨著人類計算能力的不斷提高、解密算法研究的不斷進步，已經開始顯現出信息保密可靠性降低的趨勢。

伴隨著我國經濟的飛速發展和綜合國力的不斷提高，高速、安全數據傳輸的需求也正在不斷增長。例如，在金融業、工商業和政務等各領域中，虛擬專網通信、遠距離數據災備等通信應用十分普遍，新技術和應用模式在不斷出現，對于數據傳輸的安全需求和要求也正在不斷擴大和提高。由于經典密碼學的安全性依賴計算復雜性，并不能完全滿足信息安全的需求，尤其是在國家層面的信息安全上，對于關鍵部門的信息系統而言，即使專網通信的安全性，往往也不讓人感到完全可靠。

量子密碼系統的安全性不會受到計算能力和數學水平不斷提高的威脅，是人類已知唯一被嚴格證明具有無條件安全性的、不依賴于算法、具有長期安全性保障的安全通信解決方案。量子通信可以在關鍵的點和面上填補國家安全以及社會經濟發展中對信息安全日益增長的需求和現有保護能力之間的缺口，對于我國提高國家信息傳輸和網絡安全保障能力具有格外重要的戰略意義，在國防、政務、金融等對通信保密性要求高的領域具有極其重要的應用價值。

量子通信被國際上廣泛認為是未來信息社會的安全基石，已成為世界主要發達國家優先發展的科技方向。目前，世界各國在量子保密通信技術領域的產業化布局已經展開，國際競爭更加激烈, 實用化的推進步伐明顯加快，市場應用快速顯現。歐洲和美國、日本等都已經開始把量子通信技術用在國防、政務、金融、能源等領域，探索量子通信的商業和運營模式。

圖1 量子通信方案

量子通信在金融領域的應用

量子通信在金融領域的用戶主要包括各銀行和證券公司等，其主要應用包括：金融機構數據中心災備、銀行生產系統網絡通信、銀行自助終端、證券營業廳現場交易系統等。

金融領域在日常生活中是和社會及人民息息相關的，在現代經濟中，也起到重要的功能和作用：一是聚斂功能，有利于迅速籌措巨額建設資金；二是配置功能，有利于提高社會資金使用效率；三是命脈功能，有利于企業自主經營、自負盈虧；四是反映功能，有利于人們正確認識和應對形勢變化；五是調節功能，有利于市場機制功能的發揮；六是信用功能，有助于培養社會的法制觀念和誠信氛圍。

相對于金融領域在現代生活中的重要功能和作用，其每日的通信也相當頻繁，通信內容所需的保密程度也相對較高，一旦其通信內容被不法分子截獲或者透析，將給人民群眾帶來一定的財產損失，對金融機構的信譽造成一定程度的影響，甚至對社會安定氛圍帶來一定的危害。而傳統的通信保密方式是有可能使得金融領域的通信內容被截取或者竊聽的，在現階段，只有量子保密通信技術能保證該領域內的通信成為絕對安全。

目前上海張江開發區與上海電信合作2016年底全面建成量子通信網，主要為金融系統提供絕對安全的通信，合肥市的公安系統已經建成量子保密通信網，濟南市電子政務網也建成量子保密通信網，項目也已列為國家十三五規劃重要推廣項目。

濱海新區量子通信方案

如圖1所示，濱海新區量子通信方案采用營業商既有光纖資源，在原有的經典光纖線路的基礎上，再使用兩芯光纖作為量子光纖線路；兩條線路分別進行通信內容和安全秘鑰的傳遞，采用量子保密通信技術對各金融機構中的通信進行安全性保密，放置不法分子通過截取通信內容的方式進行違法犯罪等對社會人民有害的事情。

安全是金融信息系統的生命。在金融信息系統日益發展，信息越來越向上集中，規模越來越大，金融業對它的依賴性不斷增加的同時，金融信息化系統安全的重要性也與日俱增。它關系到金融機構的生存和經營的成敗，所以，應把金融信息化系統的安全視同資金的安全一樣，看作是金融機構的生命。金融信息系統的安全不僅是金融行業本身的問題，它與我國的經濟安全、社會安全和國家安全緊密相連，是保障金融業穩定發展、增強競爭力和生存能力的重要組成部分，金融信息系統的安全已成為我國金融信息化建設中具有戰略意義的關鍵問題。

在金融領域信息化的不斷發展過程中，量子通信的絕對保密性將是金融業信息安全的重要保障，為金融業的發展提供一個安全穩定的通信環境。

（作者單位：1，2.北京鐵路局北京通信段；3.天津瑞利通科技有限公司）