量子通信應(yīng)用方案

◎張卓崔炳勝李雙良

量子通信應(yīng)用方案

◎張卓1崔炳勝2李雙良3

關(guān)于量子通信技術(shù)

上世紀(jì)八十年代以來，量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，開拓了與經(jīng)典方式具有本質(zhì)區(qū)別的全新的信息處理和通信方式，一門新興的學(xué)科“量子信息科學(xué)”開始迅猛發(fā)展，成為近年來物理學(xué)和信息科學(xué)領(lǐng)域最活躍的研究前沿之一。

量子信息處理技術(shù)利用量子力學(xué)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(xiàn)經(jīng)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(yōu)勢。其中，量子通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)信息安全技術(shù)內(nèi)在的安全隱患，是目前唯一的安全性得到嚴(yán)格證明的通信安全技術(shù)，也是目前唯一實現(xiàn)了實用化、達到產(chǎn)業(yè)化水平的量子信息技術(shù)。

量子保密通信主要取決于量子秘鑰技術(shù)，其量子密鑰分發(fā)不依賴于計算的復(fù)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(fā)現(xiàn)。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(shù)不斷進步，傳統(tǒng)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(jīng)開始顯現(xiàn)出信息保密可靠性降低的趨勢。

伴隨著我國經(jīng)濟的飛速發(fā)展和綜合國力的不斷提高，高速、安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠舱诓粩嘣鲩L。例如，在金融業(yè)、工商業(yè)和政務(wù)等各領(lǐng)域中，虛擬專網(wǎng)通信、遠距離數(shù)據(jù)災(zāi)備等通信應(yīng)用十分普遍，新技術(shù)和應(yīng)用模式在不斷出現(xiàn)，對于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩枨蠛鸵笠舱诓粩鄶U大和提高。由于經(jīng)典密碼學(xué)的安全性依賴計算復(fù)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(guān)鍵部門的信息系統(tǒng)而言，即使專網(wǎng)通信的安全性，往往也不讓人感到完全可靠。

量子密碼系統(tǒng)的安全性不會受到計算能力和數(shù)學(xué)水平不斷提高的威脅，是人類已知唯一被嚴(yán)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(guān)鍵的點和面上填補國家安全以及社會經(jīng)濟發(fā)展中對信息安全日益增長的需求和現(xiàn)有保護能力之間的缺口，對于我國提高國家信息傳輸和網(wǎng)絡(luò)安全保障能力具有格外重要的戰(zhàn)略意義，在國防、政務(wù)、金融等對通信保密性要求高的領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)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(fā)達國家優(yōu)先發(fā)展的科技方向。目前，世界各國在量子保密通信技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化布局已經(jīng)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(yīng)用快速顯現(xiàn)。歐洲和美國、日本等都已經(jīng)開始把量子通信技術(shù)用在國防、政務(wù)、金融、能源等領(lǐng)域，探索量子通信的商業(yè)和運營模式。

圖1 量子通信方案

量子通信在金融領(lǐng)域的應(yīng)用

量子通信在金融領(lǐng)域的用戶主要包括各銀行和證券公司等，其主要應(yīng)用包括：金融機構(gòu)數(shù)據(jù)中心災(zāi)備、銀行生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信、銀行自助終端、證券營業(yè)廳現(xiàn)場交易系統(tǒng)等。

金融領(lǐng)域在日常生活中是和社會及人民息息相關(guān)的，在現(xiàn)代經(jīng)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(shè)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(yè)自主經(jīng)營、自負盈虧；四是反映功能，有利于人們正確認識和應(yīng)對形勢變化；五是調(diào)節(jié)功能，有利于市場機制功能的發(fā)揮；六是信用功能，有助于培養(yǎng)社會的法制觀念和誠信氛圍。

相對于金融領(lǐng)域在現(xiàn)代生活中的重要功能和作用，其每日的通信也相當(dāng)頻繁，通信內(nèi)容所需的保密程度也相對較高，一旦其通信內(nèi)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(chǎn)損失，對金融機構(gòu)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(tǒng)的通信保密方式是有可能使得金融領(lǐng)域的通信內(nèi)容被截取或者竊聽的，在現(xiàn)階段，只有量子保密通信技術(shù)能保證該領(lǐng)域內(nèi)的通信成為絕對安全。

目前上海張江開發(fā)區(qū)與上海電信合作2016年底全面建成量子通信網(wǎng)，主要為金融系統(tǒng)提供絕對安全的通信，合肥市的公安系統(tǒng)已經(jīng)建成量子保密通信網(wǎng)，濟南市電子政務(wù)網(wǎng)也建成量子保密通信網(wǎng)，項目也已列為國家十三五規(guī)劃重要推廣項目。

濱海新區(qū)量子通信方案

如圖1所示，濱海新區(qū)量子通信方案采用營業(yè)商既有光纖資源，在原有的經(jīng)典光纖線路的基礎(chǔ)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(nèi)容和安全秘鑰的傳遞，采用量子保密通信技術(shù)對各金融機構(gòu)中的通信進行安全性保密，放置不法分子通過截取通信內(nèi)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(tǒng)的生命。在金融信息系統(tǒng)日益發(fā)展，信息越來越向上集中，規(guī)模越來越大，金融業(yè)對它的依賴性不斷增加的同時，金融信息化系統(tǒng)安全的重要性也與日俱增。它關(guān)系到金融機構(gòu)的生存和經(jīng)營的成敗，所以，應(yīng)把金融信息化系統(tǒng)的安全視同資金的安全一樣，看作是金融機構(gòu)的生命。金融信息系統(tǒng)的安全不僅是金融行業(yè)本身的問題，它與我國的經(jīng)濟安全、社會安全和國家安全緊密相連，是保障金融業(yè)穩(wěn)定發(fā)展、增強競爭力和生存能力的重要組成部分，金融信息系統(tǒng)的安全已成為我國金融信息化建設(shè)中具有戰(zhàn)略意義的關(guān)鍵問題。

在金融領(lǐng)域信息化的不斷發(fā)展過程中，量子通信的絕對保密性將是金融業(yè)信息安全的重要保障，為金融業(yè)的發(fā)展提供一個安全穩(wěn)定的通信環(huán)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）