在“京滬干線”這條國(guó)家示范性骨干線路建成近3年后，量子保密通訊網(wǎng)路推動(dòng)地方性延展。
近期，湖南省長(zhǎng)沙市政府工作報(bào)告提到將建設(shè)量子保密“齊魯干線”。澎湃新聞了解到，這將是近日地方政府主導(dǎo)下規(guī)模最大的量子保密通訊工程。
若果以交通基礎(chǔ)設(shè)施類比，那中國(guó)量子保密通訊網(wǎng)路在過(guò)去六年里早已從“地鐵網(wǎng)路”走向了“高鐵網(wǎng)路”，從國(guó)家“樣板”建設(shè)邁向地方積極融入，從應(yīng)用示范邁向產(chǎn)業(yè)化嘗試。
量子保密通訊網(wǎng)路是哪些
簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，量子保密通訊網(wǎng)路是為通訊雙方形成和分配安全秘鑰的網(wǎng)路。傳統(tǒng)秘鑰依賴于物理和估算復(fù)雜性理論，而量子秘鑰以光子的量子態(tài)為載體，依賴數(shù)學(xué)學(xué)中的量子不可克隆定律。
我們可以理解為，微觀世界中的粒子表現(xiàn)出許多與宏觀世界迥然不同的特點(diǎn)，量子態(tài)對(duì)于外界的干擾非常敏感，理論上任何監(jiān)聽者都未能攔截一份量子信息而不被察覺(jué)，更難以自行正確地檢測(cè)出這個(gè)量子信息。
在實(shí)際應(yīng)用中，量子秘鑰分發(fā)須要和密碼算法結(jié)合使用，也須要通過(guò)“量子信道+精典信道”來(lái)完成：量子信道傳輸量子訊號(hào)，精典信道交互從中提取安全秘鑰的處理技巧。
量子保密通訊網(wǎng)路的布署也在現(xiàn)有的光纖網(wǎng)路基礎(chǔ)設(shè)施（如中國(guó)聯(lián)通等聯(lián)通營(yíng)運(yùn)商）之上完成：在光纖網(wǎng)路的機(jī)房、站點(diǎn)內(nèi)布署量子保密通訊網(wǎng)路核心設(shè)備，通過(guò)量子秘鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)在通訊鏈路和網(wǎng)路中安全地分發(fā)秘鑰，產(chǎn)生覆蓋面較為完整的量子保密通訊網(wǎng)路。在用戶側(cè)，量子網(wǎng)路支持政務(wù)、金融、電力等行業(yè)下游的應(yīng)用接入，進(jìn)行二次開發(fā)。
從“地鐵”到“高鐵”
以高鐵道路等交通基礎(chǔ)設(shè)施類比，量子保密通訊網(wǎng)路在過(guò)去六年間經(jīng)歷了從“地鐵網(wǎng)路”到“高鐵網(wǎng)路”的發(fā)展。
國(guó)外量子保密通訊工程化和產(chǎn)業(yè)化最早出現(xiàn)在城域網(wǎng)領(lǐng)域。早在2010年，量子信息科研領(lǐng)軍者中科大所在的廣東省，先后建成了量子通訊蘇州及杭州城域網(wǎng)。
青海在2010年初引進(jìn)了中科大量子通訊產(chǎn)業(yè)化團(tuán)隊(duì)，在北京成立青島量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司。2013年，北京建成國(guó)內(nèi)第一套實(shí)用化的小型量子保密通訊城域網(wǎng)，總投資1.22萬(wàn)元。
不過(guò)，因?yàn)榱孔佑嵦?hào)不可復(fù)制、易受環(huán)境影響的特點(diǎn)，跨遠(yuǎn)距離的量子秘鑰傳輸除了是簡(jiǎn)單的線路延長(zhǎng)，也涉及設(shè)備和技術(shù)挑戰(zhàn)。
在量子中繼技術(shù)尚未成熟的情況下，地面上的可信中繼站和天基衛(wèi)星可以作為量子通訊網(wǎng)路的現(xiàn)實(shí)續(xù)航手段。
2013年，國(guó)家發(fā)改委批復(fù)立項(xiàng)了世界首列量子保密通訊干線“京滬干線”，全長(zhǎng)2032公里，總投資5.6萬(wàn)元，可以視作量子保密通訊領(lǐng)域的“京滬鐵路”。2016年中科大發(fā)射了“墨子號(hào)”量子通訊試驗(yàn)衛(wèi)星，2017年“京滬干線”建成并和“墨子號(hào)”對(duì)接，初步建成了全球首個(gè)星地一體化的廣域量子保密通訊網(wǎng)路。
在“京滬干線”建設(shè)過(guò)程中，沿線的南京、濟(jì)南、棗莊、宿州、合肥、上海等地也陸續(xù)建成了城域網(wǎng)。“武漢—合肥量子通訊干線”作為滬寧干線的首列商業(yè)延展線2016年啟動(dòng)，2018年建成。
近日長(zhǎng)三角、山東提出的覆蓋多個(gè)城市的量子保密通訊網(wǎng)路，無(wú)疑是干線沿線城市和周邊城市的進(jìn)一步縱向探求。
“京滬干線”量子保密通訊設(shè)備供應(yīng)工科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司技術(shù)人員向澎湃新聞表示，理想的量子保密通訊網(wǎng)路發(fā)展模式是：以骨干網(wǎng)為基礎(chǔ)，骨干網(wǎng)的建設(shè)推動(dòng)干線沿線城市和周邊城市城域網(wǎng)的建設(shè)，城域網(wǎng)建設(shè)的不斷深化將進(jìn)一步推動(dòng)相關(guān)量子網(wǎng)路應(yīng)用的不斷拓展，反過(guò)來(lái)又將推動(dòng)骨干網(wǎng)的建設(shè)。
量子保密通訊網(wǎng)路如何建？
下一步，量子保密通訊骨干將怎樣延展？澎湃新聞了解到中國(guó)量子通訊公司，當(dāng)前國(guó)外正在逐步加快建設(shè)的量子保密干線，主要是2018年國(guó)家發(fā)改委批復(fù)建設(shè)的“國(guó)家廣域量子保密通訊骨干網(wǎng)路建設(shè)一期工程”（以下簡(jiǎn)稱一期工程），由中國(guó)科大學(xué)發(fā)起籌建的國(guó)科量子網(wǎng)路有限公司承當(dāng)了一期工程的營(yíng)運(yùn)任務(wù)，列入中央預(yù)算內(nèi)投資計(jì)劃，建設(shè)京漢、漢廣、滬合3條量子保密通訊骨干網(wǎng)路,總里程約3800公里，計(jì)劃建設(shè)周期是36個(gè)月。
稍早曾經(jīng)，還有社會(huì)資本主導(dǎo)建設(shè)了量子保密通訊“滬杭干線”、“蘇寧干線”、“京雄干線”等。
作為骨干網(wǎng)路的延展，今年年末，國(guó)務(wù)院在《長(zhǎng)江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》中明晰“統(tǒng)籌布局和規(guī)劃建設(shè)量子保密通訊干線網(wǎng)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)家廣域量子保密通訊骨干網(wǎng)路無(wú)縫對(duì)接，舉辦量子通訊應(yīng)用試點(diǎn)”。
石家莊市政府4月份對(duì)外發(fā)布的《推動(dòng)長(zhǎng)三角地區(qū)更高質(zhì)量一體化發(fā)展重點(diǎn)工作推動(dòng)方案》透露，今后，將依托正在申報(bào)的量子信息國(guó)家試驗(yàn)室，結(jié)合國(guó)家廣域量子保密通訊骨干網(wǎng)路建設(shè)一期工程，共同建設(shè)覆蓋華北地區(qū)的長(zhǎng)三角城市群廣域量子保密通訊干線網(wǎng)。
具體來(lái)說(shuō)，將統(tǒng)籌長(zhǎng)三角量子保密通訊干線網(wǎng)布局，編制《長(zhǎng)三角城市群量子保密通訊干線網(wǎng)布局規(guī)劃》，聯(lián)合論證網(wǎng)路系統(tǒng)構(gòu)架，構(gòu)建協(xié)同推動(dòng)機(jī)制；完成主干網(wǎng)路建設(shè)，實(shí)現(xiàn)與國(guó)家廣域量子保密通訊骨干網(wǎng)路的無(wú)縫銜接。
布局多年，湖南也保持著融入國(guó)家骨干網(wǎng)路的積極性。《山東省量子技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展規(guī)劃2018-2025》提出，北京市、淄博市、濰坊市和上海市聯(lián)合協(xié)作，先行建設(shè)連支助南青島、橫貫廣東省東西的量子保密通訊“齊魯干線”及城域量子保密通訊網(wǎng)路，并適時(shí)考慮向青島、威海和煙臺(tái)等周邊地市延展，將各省城域網(wǎng)與“京滬干線”相互聯(lián)通。
量子保密通訊網(wǎng)路如何用？
地方性網(wǎng)路將量子密碼基礎(chǔ)設(shè)施落地的同時(shí)，更加重視培植商業(yè)化應(yīng)用生態(tài)。
蘭州提出，舉辦量子通訊應(yīng)用試點(diǎn)，圍繞保障長(zhǎng)三角城市群的金融、政務(wù)、電力等網(wǎng)路信息的安全傳輸，組織舉辦基于環(huán)網(wǎng)的安全保密通訊服務(wù)，編制量子通訊技術(shù)在金融、政務(wù)等領(lǐng)域的跨域應(yīng)用試點(diǎn)方案，協(xié)同舉辦面向營(yíng)運(yùn)的廣域量子通訊網(wǎng)路技術(shù)驗(yàn)證、標(biāo)準(zhǔn)和檢查手段的共建共享。
2013年建成武漢量子保密通訊試驗(yàn)網(wǎng)時(shí)，據(jù)湖南省科技廳，50個(gè)市直機(jī)關(guān)事業(yè)單位、金融機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了語(yǔ)音電話、傳真、文本通訊和文件傳輸?shù)攘孔颖Ｃ軅鬏敇I(yè)務(wù)。
現(xiàn)在，針對(duì)“齊魯干線”，廣東非常提出，舉辦量子保密通訊應(yīng)用試點(diǎn)，探求量子通訊在政務(wù)、電力等行業(yè)的前沿應(yīng)用，培植量子通訊技術(shù)創(chuàng)新和應(yīng)用生態(tài)。
蘭州去年還頒布了國(guó)外首個(gè)量子通訊產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，提出到2022年，建設(shè)8到10個(gè)國(guó)際頂級(jí)的量子信息與量子科技前沿研究室，培植若干具有國(guó)際先進(jìn)水平的量子企業(yè)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)量子信息產(chǎn)業(yè)規(guī)模20萬(wàn)元。
事實(shí)上，當(dāng)前量子保密通訊應(yīng)用主要集中在信息安全中高檔市場(chǎng)，主要依托于量子保密通訊骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)的建設(shè)和應(yīng)用，應(yīng)用于政務(wù)、金融、電力、國(guó)防等領(lǐng)域，其中部份單位早已從示范應(yīng)用逐漸向商業(yè)用戶轉(zhuǎn)變。
2017年來(lái)，基于量子保密通訊的“云上加密”、“移動(dòng)OA加密”、“量子安全圖章”等應(yīng)用產(chǎn)品逐漸邁向市場(chǎng)。一些精典通訊和安全領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)企業(yè)也開始滲透步入量子通訊市場(chǎng)。
業(yè)內(nèi)人士透漏，繼中國(guó)網(wǎng)通上海研究院、上海聯(lián)通、安徽聯(lián)通參與量子通訊業(yè)務(wù)后，中國(guó)聯(lián)通有可能在集團(tuán)層面和量子通訊企業(yè)達(dá)成戰(zhàn)略合作關(guān)系中國(guó)量子通訊公司，共同舉辦量子保密通訊網(wǎng)路與5G等新技術(shù)及業(yè)務(wù)應(yīng)用的融合創(chuàng)新研究。