量子通信及其在電力通信的應用

羅彬

（廣東電網有限責任公司肇慶供電局，廣東肇慶，526000）

1 量子通信技術的基本概述

從廣義角度分析，所謂的量子通信主要是把量子態進行傳遞，涉及到的內容中包括了量子密集編碼、量子密鑰分發、量子隱形傳態其中，對于量子密集編碼而言，需要借助于量子計算機，而量子密鑰分發則主要是在量子態傳送過程當中，光子會經過光纖傳送到接收方，量子隱形傳態則在量子態消失之后于另一處重現，且光子不會被傳送；從狹義角度上分析，所謂的量子通信技術主要是一種安全保密通信，量子密鑰分發是產生與分布通信中最為主要的載體，需要加密生成密文，然后經過經典信道加以傳輸，量子隱形形態則是利用經典信道將所測量的信息及時傳輸出去，以此實現量子信息與經典信息的相互整合，這樣一來，真正推動量子隱形傳態的有效發展。從某一個角度分析，量子通信技術所帶來的優勢眾多，但是不僅僅包括在竊聽檢測以及通信保密方面，其中在與經典通信系統的對比中，優勢眾多，比如通信速度、距離、抗干擾性能多明顯，優于經典通信。其中，量子通信的分類見圖1.從另外一個角度分析，量子通信的安全性已經得到了有效的控制，這是經典通信做不到，其中量子通信與經典通信安全性對比見圖2。

圖1 量子通信分類圖

圖2 不同通信方式安全性表示圖

2 現階段量子通信技術國內外研究現狀

正如上文所言，量子通信技術已經成為了現階段電力事業發展的關鍵所在，因具有高效率與安全性而受到人們的關注，甚至在美國、日本等國家紛紛成立了量子技術研究機構，并且眾多知名企業也加入到了量子通信研究之中。在1984年，國際上第一個量子密鑰分發協議誕生，這在一定程度上揭開了量子密鑰分發研究的序幕。并且在2001年瑞士相關公司積極推出了商用量子密鑰分發技術，不僅在國外備受關注，在國內量子通信研究同樣受到了相關部門的重視，其中，在我國各個地區已經實現了實時語音量子保密通信，并且也促使量子通信從理論到實踐，實現了質的飛躍。

3 電力系統中量子通信技術的應用

3.1 構建量子加密異地備份數據傳輸鏈路

圖3 量子加密通信數據傳輸圖

從某一個角度分析，積極構建量子加密異地備份數據傳輸鏈路是現階段電力系統應用量子通信技術的關鍵因素之一，且根據筆者的調查與分析，各個地區電力公司已經展開備用調用系統以及信息容災體系，并且還針對性的成立了異地數據容災中心，在新時期為從根本上保證數據傳輸的有效性，需要做好其加密工作。當然從整體角度分析，量子保密通信的安全性并非建立在計算機基礎之上的，而是從多個角度出發，尤其需要對自身的優勢加以重視，要加強對量子密鑰分發鏈路的應用，可以在主數據以及備數據中間進行量子密鑰分發以及交換，這樣才能從本質上構建高效且安全的異地數據備份傳輸系統。其中量子加密通信數據傳輸圖見圖3。

3.2 制定核心加密通信網

因為受到多方面因素所帶來的影響，大多數電力系統的電腦往往會被攻擊，甚至嚴重現象還會出現癱瘓，導致人們用電備受影響，如果還采取傳統的防火墻以及信息過濾技術是無法從本質上將黑客攻擊問題進行解決的，在近幾年，伴隨著量子通信距離以及多用戶量子通訊技術的有效發展，加強應用量子通訊機，并針對性的構建重要調度機構，加密通訊網，這樣不僅符合時代發展的要求，并且還能夠在網絡上實現量子密實的加密通信，保證其安全性與順暢性。

3.3 構建點對點量子加密保護通道

在電力生產當中線路保護是極其重要的業務，且對數據的實時性以及安全性，有著較高的要求，現階段主要采取專用光纖的方式，以此保證數據的實時性，但是從某一個角度分析，卻無法真正提高企業安全性與穩定性，在近幾年隨著量子通信研究的不斷加速，需要構建點對點量子加密保護通道，這樣一來能夠將光量子作為主要保護的載體，并且保障業務的安全性。

3.4 制定加密量子交換網絡

眾所周知，在生產指令上傳下達當中電話業務是主要的工具，也是現階段電網安全有序進行的關鍵所在，當前主要采取了交換機放號的方式，且在承載網層面上并沒有進行安全保障，積極利用量子交換機可以有效實現經典通信網絡交換控制，并且還可通過構建量子交換網絡的方式，避免電話到盜竊聽，隱私受到影響。

3.5 采取應急量子通訊

在出現冰災、地震等諸多自然災害的同時，會導致光纜以及傳輸設備受到大面積的破壞，甚至還會導致電力通信網絡出現癱瘓，對人們生產生活用電造成影響，所以需要進行應急搶修，但是在應急搶修過程當中效果不明顯，量子隱形傳態技術目前取得了令人矚目的成績，并且通過實驗已經獲得了良好的進步，尤其是在關鍵量子器件技術的不斷成熟下，量子隱形傳態技術逐漸邁入了應用階段，利用量子隱形傳態技術可以構建應急環境之下的量子衛星通信系統，這樣一來可以對未來的應急搶修提供基礎保障。

4 結語

量子通信技術結合了經典通信以及量子力學，具有眾多優勢，且在近多年的發展下，備受國內外專家的重視，并取得了良好的成績，從理論逐漸走向實踐，實用性與自動化程度也越來越高，在近幾年科技的不斷發展下，電力系統信息化程度不斷提升，電網的安全運營對電力通訊系統安全性的依賴也越來越大。量子通信技術因為具有安全性，所以在電力通信系統基礎設施建設方面扮演了極其重要的角色，但是從某一個角度分析，在應用過程當中還需加以分析與解決，多角度的進行探究，如此才能真正推動電力系統的有序發展。