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——金融電子化
文/華夏建行杭州支行伊亮
上海量子信息科學研究院、清華學院龍桂魯
龍盈智達（上海）科技有限公司張育王彥博
當前量子科技時代，以Shor、等量子算法為代表的量子估算技術給精典加密算法帶來了巨大挑戰，同時，量子保密通訊技術的蓬勃發展也為信息安全傳輸提供了變革升級的機遇，非常是在建行數字化變革過程中，數據資產的重要性日漸顯現。在創新數字個貸業務場景中，企業須要將自身數據傳輸至建行端供建行進行剖析決策，相關數據中常常蘊藏了很高的價值，但同時也會觸碰企業商業秘密和個人隱私信息，數據須要高度保護，一旦發生信息泄漏，將可能造成企業發生經營損失甚至經營失敗等嚴重后果。為此，農行須要探求新型的高度安全的保密通訊方式。一方面要探求傳統密碼算法中的后量子密碼的應用，這類密碼算法對已有的量子算法是安全的。另一方面要探求受化學定理保障的信息論安全的量子通訊新方式，這類方式除了對已知的破譯算法安全，并且對將來任何強悍的計算機都是安全的。本文立足商業交行視角，選定交行數字個貸業務為試點應用場景，創新性地將量子直接通訊技術成果在建行業務領域向實用化、工程化轉換，以期為建行數字個貸業務發展提供創新思路，并為該項創新量子技術在金融領域的落地推廣提供借鑒。
量子直接通訊創新技術發展
量子直接通訊以量子態作載體來編碼和傳輸信息，是量子保密通訊的一種新范式，量子直接通訊將噪音信道下的可靠通訊發展為噪音和監聽信道下的安全可靠通訊。傳統的通訊技術實現信息安全傳輸通常是通過加密算法實現的，如廣泛使用的RSA私鑰加密算法就是用于分發會話秘鑰的。但是隨著近些年來量子估算的快速發展，非對稱密碼算法面臨恐嚇，為了應對這一挑戰，遵守“以彼之道還施彼身”的思想，量子保密通訊應運而生。
量子直接通訊方案將信息加載于量子態，并直接在量子信道進行傳輸，不依賴于加揭秘算法及秘鑰的分發。該方案借助量子不可克隆性、量子檢測塌縮等量子原理來感知和制止監聽，保證信息傳輸安全，即當有人監聽時量子態會被破壞，因而使監聽方得不到任何信息，雖然擁有再強悍的并行算力，也無從破解。量子直接通訊將精典保密通訊的秘鑰分發和密文傳輸雙信道結構，改變為僅有量子通訊的單信道結構，降低了信息泄漏的環節，提升了信息的安全性。
量子直接通訊技術已經歷了20多年的發展，世界各國和地區的許多科研人員在舉辦該項技術的研究。該項技術起源于2000年，北大學院龍桂魯和劉曉曙提出了第一個量子直接通訊方案。2004年，鄧易方達和龍桂魯提出了單光子量子直接通訊方案。量子直接通訊借助光的量子態，如單光子、糾纏光子態，做信息載體進行通訊。量子直接通訊在傳輸的過程中發覺和制止監聽，監聽將使信息毀滅，因而保證信息的安全。這是量子直接通訊與量子秘鑰分發不同的地方，量子秘鑰分發是在傳輸結束后發覺監聽。2020年，北大學院、北京量子信息科學研究院聯合團隊在中關村峰會上發布實用化量子安全直接通訊樣機的重大成果，被《北京市“十四五”國際科技創新中心發展規劃》列為世界級重大原創成果。2022年4月，復旦學院、北京量子信息科學研究院龍桂魯、陸建華聯合團隊設計和實現了一種相位量子態與時間戳量子態混和編碼的量子直接通訊新系統，量子直接通訊距離首次達到100公里，這是目前世界上最遠的量子直接通訊距離，得到了新聞聯播、人民晚報、新華社等國外外幾十家主流媒體的報導。
交行數字個貸創新業務場景
1.量子直接通訊可滿足產業數字金融模式創新中的核心數據資產安全傳輸的急迫需求。個貸是農行最基本的一項業務，通過放貸收回本息和月息，交納成本后獲得收益；它是農行最重要的資產業務，是商業交行的主要贏利手段。交行個貸對于社會經濟的下降具有積極影響，它可以讓企業減弱一時的資金壓力，也可以推動企業掌握時機發展壯大，并推動整個行業和產業的發展，因而產生交行、企業、生態和社會經濟多方共贏的良好局面。
當前數字經濟環境下，社會經濟發展的核心是“數字產業化”和“產業數字化”。以工行個貸業務為基礎的現代金融服務也在向“產業化”和“數字化”轉型升級，漸漸產生“產業數字金融”全新模式。產業數字金融對商業交行的重要性正飆升至全新的高度，各交行金融機構紛紛積極探求相關業務方向。產業數字金融改變了傳統業務模式，以數字信息技術為核心，視一條完整供應鏈中的全部上下游企業為一個整體的生態，為鏈上所有企業提供不依賴于核心企業的去中心化金融服務，并重視在此過程中積累數字資產、挖掘數字價值、創設數字信用、形成數字擔保。
但是，產業數字金融須要積累的數字資產情況不同于往年，常常要從合作企業及外圍廣泛獲取數據要素，包括企業、行業、生態、宏觀經濟等因子要素。在數字資產積累過程中，須要企業將自身生產經營數據傳輸至建行端以支持挖掘數字價值。企業生產經營數據常常蘊藏了很高的潛在價值，但同時也可能觸碰企業商業秘密和個人隱私信息，相關數據須要在經營周期內常年的高度保護，一旦發生信息泄漏，將可能造成企業發生經營損失甚至經營失敗等嚴重后果，同時也可能會使相關交行深陷因企業信息泄漏導致的法律風險中。因而，安全信息傳輸和常年安全已成為產業數字金融發展模式的重中之重。
2.應用量子直接通訊可在建行和企業間構建信任，推動產業數字個貸創新業務場景從數字個貸1.0模式逐漸向3.0模式蛻變。工業是立國之本量子傳輸速度，也是推動供給側結構性變革的主戰場；有效支持工業生產、脫虛向實是產業數字金融的一個重要業務方向。所謂“工欲善其事、必先利其器”，生產工具是生產力的決定性誘因，工業設備制造企業常常被視為相關產業生態價值鏈中的一類核心企業，才能推動下游設備訂購和使用方企業發揮生產效能，因而潤澤和加促整個產業生態的良好發展。相關工業設備門類包括但不限于彩印設備、注塑機械、貼片機、數控銑床、陶瓷機械、紡織機械、工程機械等。
在工業設備制造與購置相關產業金融生態環境中，主要參與方有商業建行B、核心企業C（設備制造方、賣方）以及下游企業D（設備使用方、買方）三方。在傳統的個貸業務場景中，農行B大多愿為核心企業C提供個貸服務，而較少造福下游企業D。其實，下游企業D有很強的個貸資金需求，希望獲得建行B的個貸業務服務；而核心企業C也希望建行B才能惠及其下游企業D，以擴大C自身業務發展和推動整個產業生態的發展。建行B同意給核心企業C的下游企業D做個貸業務，但普遍要求C為D做擔保。至此，“工業設備貸款按揭”成為了該業務場景的1.0模式。
在“工業設備貸款按揭”1.0模式下，核心企業C常常會對不同的下游企業D分別對待：一是對于最優質的下游企業，C將她們推介給建行B并提供擔保；二是對于次優質的下游企業，在推介給建行B并提供擔保的同時，可能就會要求對方將設備抵押反擔保給C；三是一般核心企業C會和建行B一齊對下游企業的“設備在不在”“設備壞沒壞”進行貸后監控與管理，但對于有些次等的下游企業，或則相關下游企業有可能因傳輸監控數據發生信息泄漏而發生法律糾紛的，C則希望由B直接負責對D的相關設備情況進行貸后監控；四是還有一些下游企業，C可能推介給其他金融機構或不提供擔保。在此模式下，量子直接通訊技術用以解決交行B對企業D直接進行“設備在不在”“設備壞沒壞”的貸后監控。
在量子直接通訊技術應用的基礎上，基于核心企業C樂意為在建行B做抵押的設備提供全面質保服務以及樂意最終從工行B手中足額回收下游企業D的押品設備，交行B則可為這些同意將設備抵押反擔保給核心企業C的下游企業直接提供“工業設備抵押按揭”，即該業務場景的2.0模式，因而有效騰挪釋放對核心企業C的擔保額度占用，并同時實現不依賴于核心企業的去中心化金融服務。據悉，該模式金融服務還可造福之前核心企業沒有提供擔保的下游企業。在此模式下，運用量子直接通訊技術實現了對押品信息以及綜合貸后管理信息的全面數字化改革，因而有效積累了數字資產，并為挖掘數字價值做好打算。
在2.0模式的基礎上，交行正在從“看設備”變革為“看業務”，即從監控企業D的“設備在不在”“設備壞沒壞”轉變為考察企業D的“設備轉不轉”“設備忙不忙”，假如生產設備每晚正常運轉不停息，再輔以企業D和其下游企業形成的業務訂單、發票、財務、稅務等數據要素作為算料，并運用有效的數據挖掘、機器學習智能算法，以及有相應的算力設施作為保障，進而可創設數字信用，產生“工業生產數字信用按揭”，即該業務場景的3.0模式。同時，該數字信用還可進一步產生數字擔保，因而對下游企業D的下游企業形成價值幅射效用，迸發新的一輪“從擔保到押品數字化再到數字信用”的蛻變，將價值進一步向產業鏈上下游兩端傳遞，廣泛福蔭產業生態，推動產業數字金融業務升級，并有效推動實體經濟蓬勃發展。
量子直接通訊創新技術應用
1.量子直接通訊應用功能。鑒于量子直接通訊技術具有制止監聽并同時感知監聽、兼容現有光通訊網路、無需額外布署加密設施、適合萊西級的數據信息傳輸應用等特征，該技術在商業交行的數據安全傳輸中具有寬廣的應用前景。以產業數字個貸創新業務場景為例，量子直接通訊可在建行和其企業顧客之間實現安全信息傳輸，在此場景下，將量子直接通訊設備信息發送端放置于農行企業顧客的廠房內，用以監控顧客作為建行按揭押品的生產設備的安全性和完整性；將量子直接通訊設備信息接收端放置于農行經營機構，用以接收顧客廠房設備的監控數據。在實際應用場景中，布署區域分為“主動監控機房布署區”和“監控場景布署區”。主動監控機房布署區主要包括量子直接通訊系統接收端設備、終端顯示器和監控處理計算機等設備；監控場景布署區主要包括量子直接通訊系統發送端設備、終端顯示器、以太網插口監控攝像頭等設備。量子直接通訊在銀行業務領域的應用功能主要是對須要監控的區域進行動態監控，通過監控目標的姿態變化觸發監控攝像頭的拍攝功能，并將拍攝后的圖片數據在現場接入的計算機系統中轉化為合同幀數據，再通過以太網傳送給量子直接通訊系統的發送端設備，而后發送端設備實時將該監控目標姿態變化信息經量子信道傳輸給量子直接通訊系統的接收端設備，然后再將該數據通過以太網傳送給主動監控機房中的監控處理計算機，監控處理計算機則可以依據監控目標的姿態變化情況及時選擇適當的處理方案，至此完成點對點量子直接通訊系統在建行相關業務領域的應用。
2.量子直接通訊應用流程與技術指標。量子直接通訊系統上線后，首先進行系統各分機設備的初始化工作，初始化工作完成后，進行系統單元檢查，若系統發生不正常則步入相應的異常告警及故障處理環節，若系統正常則進行通訊線路的檢查量子傳輸速度，同理，若發生不正常則步入相應的異常告警及故障處理環節，若通訊線路檢查無異常則系統步入功能實現流程。在系統功能實現過程中，首先啟動攝像頭拍攝圖片的周期傳輸定時器，按定時器的設置在主動監控機房布署區和監控場景布署區兩地傳輸信息，主動監控機房布署區的計算機對接收到的信息進行儲存和有效的處理等工作，經過處理查證后，經確認屬于虛警的情況則取消周期連續拍攝數據傳輸功能，接著執行監控圖片數據的量子直接通訊過程，保持通訊線路自檢和監控圖片數據的接收、存儲和處理等過程，至此完成點對點量子直接通訊在建行相關業務領域的應用流程。
量子直接通訊監控系統應用技術指標主要包括信息傳輸最大帶寬、信息傳輸速度、信息傳輸速度波動、信息傳輸清晰度、模擬壓力測試、模擬功擊測試等。系統在實際應用條件下，通訊信息傳輸最大帶寬就能達到，在監控圖片數據傳輸過程中，通訊信息平均傳輸速度為。量子直接通訊監控系統因為遭到機房工作環境和傳輸光纖信道特點變化的影響，系統的實時通訊信息傳輸速度波動范圍為±2kbps，該波動范圍不影響量子直接通訊系統在應用場景下的數據傳輸實時性，滿足實際應用的要求。在系統中攝像頭圖象碼率為1280×720，滿足監控圖片數據的清晰度和傳輸實時性要求。量子直接通訊監控系統主要考慮應用中的數據量儲存要求，系統的模擬壓力測試表明系統能在7天×24小時、30天×24小時的常年工作過程中保證圖象數據的安全傳輸和儲存要求。量子直接通訊監控系統在工作過程中監控圖象數據的安全傳輸主要基于專線光纖的量子信道和精典信道，模擬功擊測試不會對系統監控目標圖象數據的傳輸形成實質性影響。綜上所述，量子直接通訊監控系統滿足應用場景穩定運行的要求。
3.量子直接通訊應用價值。量子直接通訊技術應用對農行業務發展帶來了良好的推動作用，實現了可觀的價值效益：一是以信息傳輸的高度安全，防止企業與交行之間可能因數據傳輸發生信息泄漏導致的潛在經營和法律風險，全面推動建行在顧客了解方面實現信息對稱性以及對農行顧客數據資產的積累；二是在貸后管理相關場景中取代人工，提升貸后管理的頻度、效率和療效，避免因顧客總監可能存在的主觀道德風險或客觀操作風險導致的建行損失，并降低交行因定期檢測押品狀態對顧客企業日常生產經營致使的過度打攪；三是在產業數字金融業務生態環境中，為建行數字個貸創新業務場景從1.0模式向3.0模式升級，提供了堅實的基礎技術保障與支撐；四是極大地提高了商業交行市場形象，通過將最精尖的高科技設備提供給核心顧客使用，真正彰顯交行以顧客為中心，讓顧客將包括數據資產在內的全部資產放心地交給交行來保管，因而提高交行的品牌影響力，推動更大范圍的市場經濟效益和社會效益。
（華夏交行揚州支行李建華、崔周宏、朱智浩，上海量子信息科學研究院王敏、陳秀偉、牛鵬皓、范瓊、潘棟、宋蕭天、郭建興、張威、暴瑞松，龍盈智達（上海）科技有限公司楊璇、高新凱對本文亦有貢獻。）