探討量子保密通訊技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展摘要：量子保密通訊結(jié)合了現(xiàn)代通訊技術(shù)和量子信息技術(shù)，借助量子態(tài)具有特殊的疊加狀態(tài)特點(diǎn)和不可復(fù)制性，實(shí)現(xiàn)量子秘鑰分發(fā)而完善的安全通訊密碼，采取一次一密的加密體制因而達(dá)到無(wú)條件安全的數(shù)據(jù)傳輸。在現(xiàn)今信息化時(shí)代中，量子通訊技術(shù)作為一種全新的加密通訊技術(shù)，為新一代信息網(wǎng)路安全提供了保障，成為未來(lái)信息社會(huì)通訊的關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)量子秘鑰分發(fā)技術(shù)的應(yīng)用、量子保密通訊技術(shù)在實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展中舉辦建設(shè)規(guī)劃，并與現(xiàn)有通訊系統(tǒng)相融合，以實(shí)現(xiàn)量子保密通訊的未來(lái)發(fā)展前景。關(guān)鍵詞：量子保密；通訊技術(shù)；應(yīng)用；未來(lái)發(fā)展序言隨著信息化時(shí)代的到來(lái)，人們無(wú)時(shí)無(wú)刻都在接發(fā)文字信息、視頻信息、電子信息等，給人們的生活、工作、學(xué)習(xí)和社會(huì)各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)了新的改變。為了保障信息通訊的安全，避免信息傳遞過(guò)程中存在的泄漏風(fēng)險(xiǎn)，采取量子保密通訊技術(shù)，有效防止信息被功擊破譯，保障了信息傳遞的絕對(duì)安全[1]。量子保密通訊改變了傳統(tǒng)加密通訊的局限性和不安全性，解決了存在的安全隱患問(wèn)題，依據(jù)量子熱學(xué)原理與科學(xué)信息技術(shù)的有效結(jié)合，采用高精度量子檢測(cè)技術(shù)和高精準(zhǔn)量子估算技術(shù)進(jìn)行估算、編碼和信息傳輸，發(fā)揮了高效安全的通訊性能。
量子估算借助量子力學(xué)規(guī)律來(lái)調(diào)控量子信息單元進(jìn)行估算，才能進(jìn)行大規(guī)模、多線(xiàn)程地?cái)?shù)據(jù)處理，具有強(qiáng)悍的估算能力和精密的邏輯性[2]。在借助量子比特工作中，因?yàn)榱孔游淮嬖诘牟⑿行浴⒓m纏性和疊加性，量子算法在進(jìn)行問(wèn)題處理時(shí)就才能作出傳統(tǒng)估算難以比擬的強(qiáng)悍處理能力，實(shí)現(xiàn)超高精度、超高速率的工作效率[3]。隨著國(guó)外外量子信息技術(shù)科技的發(fā)展，針對(duì)現(xiàn)有私鑰體系在雙向估算時(shí)存在的易被功擊恐嚇，導(dǎo)致信息發(fā)生泄露的嚴(yán)重后果，舉辦量子秘鑰分發(fā)技術(shù)的保密通訊的創(chuàng)新研制，滿(mǎn)足了當(dāng)前信息化社會(huì)和數(shù)字化經(jīng)濟(jì)時(shí)代的需求。通過(guò)量子保密通訊技術(shù)的研究與應(yīng)用，促進(jìn)了量子保密通訊標(biāo)準(zhǔn)化工作的進(jìn)行和未來(lái)的無(wú)限發(fā)展。量子保密通訊技術(shù)應(yīng)用1.1量子秘鑰分發(fā)技術(shù)應(yīng)用量子秘鑰分發(fā)是依據(jù)量子測(cè)不準(zhǔn)原理、量子不可分割和量子態(tài)不可復(fù)制的特點(diǎn)來(lái)實(shí)現(xiàn)，量子生成的通訊密碼校準(zhǔn)絕對(duì)的安全性，不會(huì)被任何方式破解。通訊雙方完善量子密碼分享合同，發(fā)送方和接受方以單光子的狀態(tài)作為信息載體來(lái)構(gòu)建秘鑰，保證秘鑰分發(fā)的安全性，秘鑰分發(fā)采取一次一密的加密體制構(gòu)建安全通訊密碼。秘鑰分發(fā)完成后須要進(jìn)行信息協(xié)同和隱私保密提高，糾正秘鑰中存在的錯(cuò)誤，使秘鑰保持一致性，進(jìn)一步提高信息隱私的保密安全。
按照合同隨機(jī)選擇調(diào)制每一個(gè)光子的基矢，隨機(jī)的基矢可以對(duì)接收端進(jìn)行檢測(cè)，在偏振光編碼過(guò)程中采用單光子的水平偏振光態(tài)（0）、垂直偏振光態(tài)（90）、偏振態(tài)（+45）和偏振光態(tài)（-45）的個(gè)量子態(tài)，來(lái)進(jìn)行不同自由度的編碼，可以選擇垂直方向，也可以沿水平方向或其它角度作為量子信息的載體。發(fā)送方隨機(jī)使用2組基矢，根據(jù)事先約定的單光子水平偏振光態(tài)通過(guò)量子信道發(fā)送給合同用戶(hù)，當(dāng)用戶(hù)接收到光子后也隨機(jī)地使組基矢進(jìn)行偏振光態(tài)的檢測(cè)，假如制備基矢和測(cè)量基矢兼容，則表示收發(fā)隨機(jī)數(shù)完全一致，假如存在不同，發(fā)送方和用戶(hù)在從新進(jìn)行比對(duì)制備基和檢測(cè)基基矢，直至收發(fā)雙方擁有完全一致的隨機(jī)數(shù)序列秘鑰。秘鑰分發(fā)、生成后不會(huì)被破譯或估算破解，雖然在秘鑰生成過(guò)程中被監(jiān)聽(tīng)也會(huì)被通訊方發(fā)覺(jué)，依然不會(huì)泄露，保證了絕對(duì)的安全性[4]。1.2量子保密通訊與后量子安全加密應(yīng)用近些年來(lái)，我國(guó)在量子信息技術(shù)領(lǐng)域發(fā)展迅速，在量子保密通訊的研制中獲得突破性進(jìn)展，借助量子保密通訊技術(shù)克服了傳統(tǒng)通訊技術(shù)存在的安全隱患問(wèn)題，保證了通訊的安全性和可靠性[5]。量子保密通訊具備巨大的信息儲(chǔ)存與攜帶性能，量子計(jì)算機(jī)可以面對(duì)各類(lèi)復(fù)雜難度的估算，并能進(jìn)列寬車(chē)速、高精準(zhǔn)的并行估算處理能力。
量子保密通訊是在原有的私鑰體系進(jìn)行創(chuàng)新改進(jìn)，采取量子秘鑰分發(fā)和加密的量子保密通訊方案，以應(yīng)對(duì)原有量子估算體系顯存在的安全恐嚇，并對(duì)現(xiàn)有加密體制進(jìn)行升級(jí)，應(yīng)用估算破解能力的后量子加密技術(shù)提升了被破解能力，防止信息泄漏。量子保密通訊與后量子加密的應(yīng)用，為未來(lái)量子安全信息加密技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展具有重要的意義[6]。1.2.1量子保密通訊方案量子保密通訊借助量子態(tài)的疊加性和量子不可克隆原理，采取秘鑰分發(fā)的密碼技術(shù)，對(duì)傳輸?shù)男畔⑦M(jìn)行一次一密的加密方式，建立了加密體制，實(shí)現(xiàn)了信息傳輸?shù)陌踩浴?.2.2后量子加密后量子加密技術(shù)是一種新的加密方式，通過(guò)運(yùn)用許多先進(jìn)的技術(shù)對(duì)現(xiàn)有的加密體制算法進(jìn)行升級(jí)改進(jìn)，比如網(wǎng)格編碼算法和橢圓曲線(xiàn)算法等，降低了防御能力，可以完全抵抗黑客的估算破解，后量子新型信息加密技術(shù)才能與現(xiàn)有的信息安全系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)兼容和平滑升級(jí)演變。1.3量子保密通訊應(yīng)用量子保密通訊為未來(lái)信息安全提供了保障，是信息領(lǐng)域的重要技術(shù)手段，在量子保密通訊中量子秘鑰分發(fā)作為關(guān)鍵技術(shù)，與典型網(wǎng)路組織和現(xiàn)有通訊系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相融合，完善了網(wǎng)路管控、安全服務(wù)、密鑰生成層、密鑰分發(fā)層、密鑰應(yīng)用層等組織結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了通訊網(wǎng)路的可用性和安全可靠性，并應(yīng)具備靈活高效、可擴(kuò)充的未來(lái)發(fā)展的建設(shè)需求。
系統(tǒng)分為發(fā)送裝置和接受裝置，借助公共信道對(duì)秘鑰分發(fā)合同合法的通訊雙方發(fā)送共享的隨機(jī)秘鑰。其中，秘鑰生成層將生成制備的量子秘鑰提供給下層，在秘鑰中繼、密鑰轉(zhuǎn)發(fā)、密鑰儲(chǔ)存、密鑰輸出過(guò)程中，秘鑰應(yīng)用層為量子秘鑰的保密通訊服務(wù)提供服務(wù)，網(wǎng)路管控平臺(tái)負(fù)責(zé)網(wǎng)路營(yíng)運(yùn)管理，安全服務(wù)平臺(tái)則負(fù)責(zé)密碼服務(wù)和安全管理。量子秘鑰分發(fā)是以量子化學(xué)與信息學(xué)為基礎(chǔ)，借助量子態(tài)糾纏重疊的熱學(xué)特點(diǎn)，在通信雙方之間形成并分享一個(gè)隨機(jī)的安全的秘鑰，運(yùn)用一次一密的加密方式，通過(guò)量子信道完成信息的安全傳送。因?yàn)閭鹘y(tǒng)量子信道在傳送數(shù)據(jù)進(jìn)行量子秘鑰服務(wù)的加密業(yè)務(wù)時(shí)，量子信道存在傳輸耗損，量子秘鑰分發(fā)距離會(huì)被限制距離，需設(shè)置中繼節(jié)點(diǎn)來(lái)完成長(zhǎng)距離的接力傳送，造成安全防護(hù)存在困難，存在安全隱患。因而在現(xiàn)有較大規(guī)模的量子保密通訊網(wǎng)路中，都采用可信中繼技術(shù)是異或后的中繼技術(shù)，量子秘鑰只會(huì)在節(jié)點(diǎn)處暫存經(jīng)過(guò)異或后，不會(huì)對(duì)中繼節(jié)點(diǎn)導(dǎo)致影響，具有信息傳輸?shù)陌踩院透咝省Ａ孔颖Ｃ芡ㄓ嵞壳鞍l(fā)展?fàn)顩r隨著量子保密通訊的發(fā)展，世界各國(guó)試用點(diǎn)呈現(xiàn)漸次成熟趨勢(shì)，但在應(yīng)用推廣方面曝露出一些問(wèn)題。主要包括三個(gè)方面：（1）應(yīng)用場(chǎng)景遭到限制當(dāng)前，量子保密通訊主要面向金融、政府等常年安全性較高的特定場(chǎng)景之中，市場(chǎng)規(guī)模較為分散，傳統(tǒng)通訊業(yè)界對(duì)于量子保密通訊應(yīng)用目前依然處于熱情度較低的狀態(tài)。
據(jù)悉，因?yàn)榱孔討B(tài)訊號(hào)與傳統(tǒng)訊號(hào)混和傳輸時(shí)量子傳輸技術(shù)，將引入劣化性能，造成量子保密通訊組網(wǎng)須要利用額外光纖鏈路能夠獲取所需資源。（2）技術(shù)困局待解決在百公里長(zhǎng)距離傳輸情況下，量子保密通訊可用安全分辨率大概為/s級(jí)，相比于當(dāng)前光傳達(dá)網(wǎng)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的量級(jí)信息傳輸差別較大，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)訊號(hào)的一一加密。據(jù)悉，在量子保密通訊組網(wǎng)方面，因?yàn)榱孔討B(tài)儲(chǔ)存技術(shù)尚不成熟，因而，有關(guān)量子儲(chǔ)存方面未能實(shí)現(xiàn)，其中涉及的關(guān)鍵技術(shù)仍需進(jìn)一步驗(yàn)證剖析。（3）安全性存在一定風(fēng)險(xiǎn)在實(shí)際通訊過(guò)程中，信道節(jié)點(diǎn)不理想特點(diǎn)使其無(wú)法滿(mǎn)足安全性標(biāo)準(zhǔn)，成為不法分子借助的安全漏洞，所以針對(duì)通訊安全性升級(jí)將是營(yíng)運(yùn)維護(hù)所面臨的一個(gè)困局，現(xiàn)階段，因?yàn)橥ㄓ嵜罔€生成分辨率也相對(duì)較低，很難滿(mǎn)足一次一密要求。現(xiàn)階段，我國(guó)量子保密通訊技術(shù)在業(yè)務(wù)、市場(chǎng)、商用的應(yīng)用都處于推廣早期階段，在量子秘鑰分發(fā)技術(shù)組網(wǎng)理念和技術(shù)研究中，始終面臨一些問(wèn)題有待研究和闡述。量子保密通訊標(biāo)準(zhǔn)化工作策略與未來(lái)發(fā)展3.1量子保密通訊標(biāo)準(zhǔn)化工作策略在未來(lái)量子保密通訊技術(shù)研制中，應(yīng)保證量子保密通訊設(shè)備系統(tǒng)的功能與性能的一致性和可靠性，降低設(shè)備系統(tǒng)和網(wǎng)路層面的兼容性、靈活性和安全性，在設(shè)備和系統(tǒng)技術(shù)、安全性能、組網(wǎng)以及加密等各個(gè)方面，逐漸構(gòu)建應(yīng)用體制，在未來(lái)發(fā)展中產(chǎn)生完整的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范體系。
首先，在國(guó)家新政支持的基礎(chǔ)上，應(yīng)強(qiáng)化量子秘鑰分發(fā)技術(shù)前沿技術(shù)領(lǐng)域的研究工作，創(chuàng)新開(kāi)發(fā)新型合同技術(shù)、系統(tǒng)元件和構(gòu)架方案，加快提高量子秘鑰分發(fā)技術(shù)和系統(tǒng)設(shè)備成熟度、實(shí)用化水平和性?xún)r(jià)比，不斷提升量子秘鑰分發(fā)和后量子加密的技術(shù)水平，構(gòu)建加密體制。然后，應(yīng)強(qiáng)化量子保密通訊的商業(yè)化應(yīng)用和市場(chǎng)開(kāi)拓規(guī)劃的工作策略和未來(lái)發(fā)展方向，積極推動(dòng)產(chǎn)業(yè)合作，舉辦多元化的商業(yè)布署模式，制定標(biāo)準(zhǔn)化工作策略，為應(yīng)用發(fā)展做好引導(dǎo)和培植市場(chǎng)需求。最后，應(yīng)推動(dòng)我國(guó)量子保密通訊網(wǎng)路項(xiàng)目工程的建設(shè)，升級(jí)設(shè)備建立標(biāo)準(zhǔn)，提高量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)的網(wǎng)管和運(yùn)維能力，使量子保密通訊系統(tǒng)和網(wǎng)路在建立的秘鑰管理設(shè)備與加密通訊設(shè)備進(jìn)行安全可靠的通訊，以商業(yè)化應(yīng)用推廣和市場(chǎng)化發(fā)展為未來(lái)建設(shè)目標(biāo)，降低網(wǎng)路建設(shè)的實(shí)際可用性和安全性等標(biāo)準(zhǔn)的建設(shè)規(guī)模。目前，我國(guó)量子保密通訊技術(shù)早已實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化、產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展水平，在國(guó)家新政的大力支持下在社會(huì)各領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著國(guó)家施行創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃，量子信息技術(shù)作為我國(guó)科技創(chuàng)新的重要發(fā)展技術(shù)，應(yīng)推動(dòng)發(fā)展量子信息產(chǎn)業(yè)，促使量子技術(shù)與社會(huì)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的深度融合，降低產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，、國(guó)防軍事提供強(qiáng)悍的技術(shù)支持，新興的量子信息產(chǎn)業(yè)促進(jìn)了我國(guó)戰(zhàn)略性發(fā)展方向。
3.2未來(lái)發(fā)展前景量子保密通訊技術(shù)在未來(lái)發(fā)展進(jìn)程中，量子保密通訊網(wǎng)路建設(shè)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展是未來(lái)量子技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，須要強(qiáng)化技術(shù)成熟度、設(shè)備可靠性和投入產(chǎn)出性?xún)r(jià)比等各方面的研究，舉辦標(biāo)準(zhǔn)化工作策略以推動(dòng)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展。近些年來(lái)，隨著量子保密通訊技術(shù)的不斷創(chuàng)新，世界各國(guó)在量子保密通訊技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，我國(guó)似乎處于世界領(lǐng)先地位，應(yīng)需加大對(duì)量子技術(shù)研究機(jī)構(gòu)、系統(tǒng)設(shè)備廠商和建設(shè)營(yíng)運(yùn)單位進(jìn)行大力扶植，在新政支持優(yōu)勢(shì)下加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新和可持續(xù)發(fā)展能力，以提高科技實(shí)力，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。積極推廣大規(guī)模產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展，標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向，促使量子保密通訊商業(yè)化推廣、產(chǎn)業(yè)鏈壯大和產(chǎn)業(yè)化得到健康發(fā)展。3.2.1分發(fā)系統(tǒng)性能指標(biāo)和實(shí)用化水平有提高空間量子秘鑰分發(fā)系統(tǒng)在現(xiàn)有光纖網(wǎng)路之上單跨傳輸距離在百公里以?xún)?nèi)，秘鑰成分辨率有待進(jìn)一步增強(qiáng)。同時(shí)，量子秘鑰系統(tǒng)工程化也具有一定提高空間。再者，量子保密通訊系統(tǒng)仍須要秘鑰管理，將其與信息通訊行業(yè)緊密融合，加密通訊設(shè)備。3.2.2抗量子估算破解的安全加密面向未來(lái)量子估算對(duì)于現(xiàn)有加密體系存在的破解恐嚇，需設(shè)計(jì)抗量子估算破解安全加密方案，快速提升量子秘鑰分發(fā)技術(shù)和實(shí)用化水平，這是博得加密技術(shù)體制的關(guān)鍵。
3.2.3量子保密通訊商業(yè)化開(kāi)拓仍需進(jìn)一步探求量子保密通訊是對(duì)現(xiàn)有通訊技術(shù)的一種有效安全性提高技術(shù)量子傳輸技術(shù)，才能解決秘鑰分發(fā)安全性問(wèn)題，提高通訊安全性等級(jí)，具有常年性和高安全性。尤其在金融專(zhuān)網(wǎng)方面，其產(chǎn)業(yè)規(guī)模相對(duì)有限，因而，在后續(xù)研究進(jìn)程中，逐步建立量子通訊保密技術(shù)，將其推廣到投入產(chǎn)出性行業(yè)之中，從設(shè)備升級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)建立、市場(chǎng)探求等方面進(jìn)行逐一推廣與應(yīng)用。為此，在今后發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)匯聚各方產(chǎn)生合力，提高工程化實(shí)用水平，引導(dǎo)應(yīng)用產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展，注重標(biāo)準(zhǔn)化測(cè)試，引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。結(jié)束語(yǔ)隨著我國(guó)在量子信息技術(shù)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，開(kāi)創(chuàng)了一場(chǎng)新的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新之路，推動(dòng)了我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)和綜合國(guó)力的急速下降。量子保密通訊結(jié)合了現(xiàn)代通訊技術(shù)與量子信息技術(shù)，借助量子態(tài)的疊加性、糾纏性和不可克隆原理，舉辦量子秘鑰分發(fā)的密碼通訊技術(shù)，通過(guò)隨機(jī)生成的秘鑰具有較高的正確性和可靠性，在通信雙方合同下產(chǎn)生一致的秘鑰方式，量子信道對(duì)信息進(jìn)行加密傳送，實(shí)現(xiàn)了多地遠(yuǎn)程傳輸、保密性好、安全可靠的作用。量子秘鑰分發(fā)保密通訊技術(shù)作為天然的保密通訊手段，在金融、政務(wù)、國(guó)防軍事等重要領(lǐng)域發(fā)揮了強(qiáng)悍的保密傳輸功能，保證了信息傳輸?shù)慕^對(duì)安全性，是未來(lái)通訊安全發(fā)展的重要技術(shù)手段之一。在量子通訊技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新發(fā)展中，我國(guó)早已把量子通訊技術(shù)作為新一代信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)工程，積極開(kāi)展標(biāo)準(zhǔn)化工作策略和未來(lái)發(fā)展規(guī)劃，量子技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中逐步步入產(chǎn)業(yè)化、大規(guī)模發(fā)展階段，因而更好的為廣大用戶(hù)量子層面提供安全