通信業的量子時代

甘學斌

（公誠管理咨詢有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引 言

量子通信是一種綜合性較強的新型學科，是通信信息學與量子力學相碰撞的結晶。這種通信技術由量子密布編碼、量子暗碼通信技術和量子遠程傳態技術組成，突破了傳統信息傳輸過程中加密方法的束縛，理論上可確保數據傳輸過程的絕對安全，是現代通信技術的又一項偉大突破?，F實生活中，量子通信已經慢慢滲透到人們的各個方面，引起了世界各國的廣泛關注和高度重視。我國抓住時代發展機遇，大力研究通信量子產業，雖然研發起步較晚，但在關鍵技術上取得了重大突破，已經成為世界上量子通信的領跑者。同時，量子通信作為一種新型科學技術，產業化的普及仍然漫長[1]。

1 量子通信發展歷程

物理界中的最小單元是量子，而人們所處的世界可以說是由量子構成的。量子通信的原理是基于量子疊加和量子糾纏特征，以量子態作為信息傳輸載體。實現的過程類似兩個人的心靈感應，無論兩個粒子形態的量子相距多遠，都能夠互相影響對方。當一個粒子接收到另一個粒子發出的信號時，兩者產生“精神”交互，而本身“軀體”所處位置、當下狀態并沒有改變，這種現象被稱為量子的糾纏特性[2]。因此，相關研究人員利用量子獨特的性質提出量子通信技術，使遠距離的兩種粒子產生信息傳遞的交互共鳴。相對來說，這種數據傳輸方式比傳統信息傳遞更加安全可靠。

2 量子通信發展現狀

蒸汽機的發明引發了一次世界革命，而量子態的通信應用也必將打破傳統通信現狀。相比來說，量子通信更具有獨特的一面，具有傳輸高效率、傳輸數據量龐大、信息防護性高、更加安全等特點。目前，量子通信技術已經滲透到社會生活的各個方面，如航空航天、衛星導航等領域。這種技術無論在性能和用途方面，都是傳統通信技術不可比擬的。隨著技術的不斷成熟，量子通信技術產業化不久便會普及，屆時量子通信需求原料、服務項目等必將受到國際熱議。因此，世界各國開始了量子通信技術的研發競賽，以求實現最大化商業價值，為國家安全防護做出貢獻。

3 量子通信技術發展面臨的問題

3.1 通信保密性不高

從理論來講，量子通信技術依據量子糾纏特性可以實現傳輸信息安全。但從實際情況出發，量子通信技術仍達不到傳輸信息的絕對安全，需要從量子通信技術的細節思考。量子之間的信息交互需要借助外界設備如接收機、信號節點等，這些載體元件很難與數學模型中的系統理論相契合，直接決定了量子通信技術的嚴重漏洞。如果被不法分子加以利用，可能會對信息的傳遞造成監視。另外，量子通信不能做到自主進行，需要專業人士進行操控。由于第三方人員的介入，仍會導致傳輸信息的泄露。量子通信根據密鑰來變換密碼，若傳輸過程中受到攔截，密鑰會發生變化致使攔截失敗，確保數據安全地傳輸。但是，這種量子密鑰會受到光源等外物的干擾和影響，進而對量子通信產生不良效果。

3.2 成本高，使用環境有限

當下，量子通信技術的面向對象是國家科研、國防、航天等領域，所覆蓋的范圍依舊局限，不能夠大規模開展。這種形式表明量子通信技術分散性很高，增加了量子通信的建設成本。然而，量子通信技術的傳輸需要兩條介質，一是信息傳輸網絡，二是量子密鑰。這種傳輸方式必然對量子通信建設成本造成了一定影響。對于這種新興科技，國內許多開發商一直處于觀望態度，并沒有投入大量資金進行傳統通信技術的改造升級，成為量子通信技術普及的重要障礙。另外，量子通信的傳輸對傳輸載體要求較為苛刻。若雙方傳輸距離較遠，則需要借助中轉站或者衛星基站來實現。普通的人工智能手機根本無法實現這一要求，而傳輸所需要的光學元件生產成本較高，所需精度嚴格。這些情況進一步限制了量子通信技術的發展。

3.3 技術方面的成熟度不高

經過多年研究，量子作為新型傳輸技術正是未來通信業前進、發展的方向。作為世界上安全性最高的傳輸線路，具有傳統通信不可媲美的獨立特性。當今技術下，量子通信的關鍵技術仍舊不成熟，傳輸細節不夠完善，市場規模較為分散。但是，這種新型通信技術仍舊保持在世界領頭羊的位置。存在不足就有巨大的發展空間，不久的將來，量子通信會做到信息傳輸的絕對安全。從目前的研究結果來看，量子通信采取QKD光纖傳輸系統，并不完全與量子傳輸條件相匹配，出現了一系列問題。這種系統無法滿足量子密鑰的“一次一密”特性，原因在于該系統的傳輸安全碼達不到量子傳輸需求，大大限制了數據傳遞[3]。所以，要想實現量子通信傳遞的絕對安全，仍需要在單光子發送和QKD系統的制定協議上加以改進，使得量子糾纏和量子存儲特性全面發揮作用。

3.4 對量子通信的標準化研究難有突破性進展

量子通信技術早在20世紀90年代被提出，近幾年才取得突破性發展。這是新時代科學技術的結晶，技術復雜，協議制定要求嚴格，建設成本較高，難以形成量子通信技術的產業化普及。量子通信是一種綜合性較強的項目，容納了數學、物理、電子、互聯網等一系列相關知識，給有關人員增加了開發難度。如今，多數公司了解量子通信的發展潛力后仍處于觀望狀態，且各個公司掌握的資料相對保密，大大限制了該技術的推行與普及。

4 量子通信的未來趨勢

4.1 量子通信技術發展前景

前文著重分析量子通信技術的傳輸原理、發展歷程和該技術所面臨的一系列問題。不難看出，如果克服有關難題，量子通信技術必將在不久的將來大放光彩[4]。立足當下，應該對量子通信進行規劃。

首先，航空航天等軍事領域發展空間較為廣泛。眾所周知，軍事是確保一個國家安全的前提，量子通信技術的高強度安全性直接決定了其應用價值。這種價值已經被社會所認同，未來必將會大批量、大范圍應用到軍事領域中，確保國家機密信息安全可靠。大力發展航空航天等科學技術，量子通信具有信息跨區域傳遞的準確性和快速性，防止信息傳遞過程中被不法分子竊聽、盜取。根據量子通信技術的獨特性質可以斷定，不久的將來，這種新型技術必定會在航空航天等軍事領域取得重大突破。

其次，國家信息的存儲需要量子通信技術保駕護航。國家信息涉及到國家的安危，高機密的信息存儲不僅需要高強度的安全性，還需要大容量的存儲空間。量子信息庫可以滿足這一系列要求，并設置“一次一密”的密鑰。若有外物想要修改這種狀態，量子就會發生改變產生新的密鑰，從而保障國家信息存儲的安全。

最后，量子通信與互聯網相輔相成。網絡發展速度遠超量子技術的發展，大數據、人工智能、云計算等新型互聯網產物應運而生，搭建了全新的網絡架構。大數據所含的龐大數據庫需要一種快速、準確檢索的傳輸介質，特別適合量子通信技術的特性。

4.2 量子通信產業化建議

4.2.1 制度化保障

首先，量子通信產業化的普及需要大量資金投入，對量子技術涉及的光學器件進行高精度要求，對有關物理元件進行高標準制定，進一步降低量子通信過程中不穩定因素發生的概率，提高系統穩定性。

其次，完善稅收激勵政策。針對量子通信技術企業實施稅收減免或優惠政策，鼓勵量子通信企業積極從事量子通信技術的研發和應用推廣工作，研究制定鼓勵金融機構對量子通信技術產業投資的稅收支持政策。

最后，加快標準體系建設。量子通信技術的發展參差不齊，各國有各國的發展目標及其動向。一套完整的體系建設標準會直接影響相關人員發展動向。因此，需與各個企業開展合作交流，大力推進量子通信產業普及。

4.2.2 促進規?；l展

（1）建立量子通信技術研究所

在北京、武漢等地設立有關技術研究所，鼓勵相關企業和學校進行量子通信技術的研發。

（2）搭建相關平臺

設置量子通信獎項，鼓勵企業、學校、個人從事量子通信技術研究，大力推動量子技術發展；構建交流學習平臺，供有關人士進行學習、研究，實現良好的合作交流，不斷提升自身素養。

（3）推動量子通信技術試點示范工程

在量子通信技術發展較好的省份，選取金融、政務等重點領域開展量子通信技術試點工作，推動量子通信技術的開發應用，起到帶頭示范作用。

4.2.3 強化國際合作

（1）推進國際合作交流

每個國家都有研發的技術強項，搭建良好的合作交流平臺可以推進量子通信技術健康發展。因此，需要制定一套完整的量子通信技術標準，使量子通信技術更好地造福人類。

（2）引進人才

國家應制定相關的法律政策，廣泛吸收、破格錄用人才，同時鼓勵國外企業及其科研機構在我國設立研發站點。

（3）建立人才互訪機制

建立人員互訪機制，定期選派優秀人才赴國外進修和培訓，學習國外先進的技術和管理經驗。

5 結 論

當前，雖然量子通信技術市場規模分散，且存在成本過高等問題，但是未來量子通信將不只是一種全新的加密通信手段,而是新一代信息網絡安全的關鍵技術，同時也是越來越普遍的電子服務的安全基石。隨著它在軍事、企業、高校等領域的積極推廣，相關技術將不斷成熟與完善，必將實現量子通信產業的規模化發展，屆時將對國家利益的保障和國際地位的提升發揮不可估量的作用。