一
前言
從“墨子號”上天后，一度熱上天的量子保密通訊這三年即使談不上冷到冰點，但真的雖然在漸漸淡出人們的視線，普通大眾關于“量子”這個名詞的概念幾乎完全被“量子估算”或“量子計算機”替代，隨著7月份國盾量子這家公司在科創版登錄，IPO首日就實現1000%的跌幅，并引起巨大爭議，再度將普通大眾的“量子”觀從“量子估算”或“量子計算機”引回“量子保密通訊”這個領域來，關于量子保密通訊正反想法的雙方針鋒相對、言辭激烈，這么量子保密通訊究竟怎樣了？作為信息安全領域的從業者真心值得關注。
二
近日風波回顧
1、2020年6月，中國量子通訊取得重大進展
參考消息網6月17晚報道：港媒稱，中國15日通過一個具有重大地緣戰略意義的里程碑風波突顯其科技實力：打破量子通訊距離的紀錄。
據澳大利亞《國家報》網站6月15晚報道，中國一個科學家團隊15日宣布，首次使用量子技術實現加密信息的同時傳輸。加密信息從太空衛星發出，前往相距1120公里的兩個地面站，這個距離大概是迄今已實現距離的近10倍。
中國科學家15日在澳洲《自然》周刊網站上發表一篇論文，詳盡闡述了借助糾纏狀態的光子來傳輸秘鑰的過程。光子從在距離月球500公里的軌道上運行的“墨子號”衛星發出，前往相距1120公里的山西昆明南山站和山東德令哈站。
報導強調，1比特的信息使用兩個處于糾纏狀態的光子來加密，中國科學家此次展示了372比特秘鑰的安全傳輸。
報導注意到，中國科學家在研究中使用了不同類別的功擊來測試系統，結果顯示系統安全。這些傳輸方法的速率和效率大概是地面光纖的上億倍。研究負責人強調，這項工作為創建全球量子通訊網奠定了基礎。
阿根廷國家研究委員會量子通訊專家何塞？加西亞-里波利說：“沒有人在這么遠的距離完成過這項工作，中國科學家在技術層面上取得了獨一無二的成就，中國正處于這個領域的前列”。
另據韓國《紐約晨報》網站6月15晚報道，一個科學家團隊在《自然》周刊上宣稱，在一顆衛星與兩個大概相距1120公里的地面站之間，成功試驗傳輸了一個用于對信息進行加密和揭秘的秘鑰。
報導稱，這種中國作者于2017年首次報告在衛星傳輸中借助量子糾纏取得成功。如今她們又表明，她們已提升其效率、降低其錯誤率，因而足以借助量子糾纏來進行秘鑰的分發。
負責中國量子衛星研究工作的科學家潘建偉是上述發表《自然》周刊論文的資深作者。
2016年8月，中國在戈壁灘上發射了世界上首顆用于試驗光粒子量子信息傳輸的衛星，這顆衛星被稱為“墨子號”。接著，2017年6月，潘博士及其33名中國朋友在日本《科學》周刊上稱，傳輸取得了成功。她們說，其訊號效率“比兩個光子通過通訊光纖單向傳輸（這一標準形式）高了若干數目級”。
在新論文中，潘博士的團隊稱，她們升級了設備，精細跟蹤了該系統相隔遙遠的各部份的目標，因而提升了通訊聯接的效率。作者們寫道，實驗結果表明，秘鑰傳輸的實際安全性提升到了“前所未有的水平”。
2、2020年7月，量子通訊第一股“國盾量子”上市首日升幅超1000%
7月9日，國盾量子午盤價為370.45元，估值約為296.36萬元。相比36.18元/股的發行價，跌幅達923.91%。盤中，國盾量子跌幅超1000%。，創下科創板上市首日升幅新紀錄。
據報導，首先，國盾量子是我國量子通訊領域市場占有率最高的企業，具有高技術壁壘，其毛利率接近70%。
其次，國盾量子背后的中科大量子通訊團隊，參與了“京滬干線”、“國家廣域量子保密通訊骨干網路”、“武合干線”等多個重大項目。
更顯眼的是，國盾量子擁有名星股東背景，包括中國科技學院控股的中科大資產經營有限責任公司、中科院教授、量子通訊科學衛星“墨子號”首席科學家潘建偉等。
3、7月9日，國盾量子被沽空達上限
7月9日，就在量子通訊第一股“國盾量子”漲幅創科創版新紀錄的同三天，中國期貨金融股份有限公司（以下簡稱“證金公司”）昨晚發布一則重要公告，自7月10日起將暫停國盾量子的轉融券業務，緣由是轉融券余額達到上市可流通估值的10%上限。“融券”是做多的一種形式，“轉融券”則代表擴大了融資融券標的券源，即融券做多機會降低。國盾量子達到做多上限背后，反映了部份投資者對國盾量子市值有爭議，并引起高達10%的融券。
4、“量子通訊工程走下神壇”的公眾號文章引發大量關注
近日，早些時間發表的一篇關于“量子通訊工程走下神壇”的公眾號文章又一次引起熱議，文章尖銳強調--量子通訊工程的促進者的承諾未能兌現！
量子通訊工程的促進者們以前通過主流媒體向大眾承諾：
“2019年前后，量子通訊將會服務于消費者的網上轉款和支付。全省性的組網建設將由營運商主導，量子網路標準將構建。2023年有望建成全省量子通訊網”。
“量子通訊將在不到10年的時間里幅射千家萬戶”。
“到2030年左右，中國將建成全球化的廣域量子通訊網路”。
…
可幾年過去后的明天，媒體卻選擇了全體沉默，滬寧量子通訊干線喪失了奪目的光彩，跌落神壇不復返。據可靠消息透漏，原計劃中的其它量子通訊干線建設早已全部停工。中科大的“科大國盾”是全省量子通訊設備制造的龍頭企業，數據顯示，該公司的凈利從2016年開始就下降頭暈，今年早已出現負下降，到了去年居然發生了80%的斷崖式下跌。
三
風波背后的觀點剖析
有關量子保密通訊在普通大眾中引起這么巨大的爭議和沖突，令人頗感意外，剖析風波背后的深層次緣由，可以發覺實質上是正反兩方面觀點的激烈交戰。抨擊量子保密通訊者乘以中科大領銜的學術團隊、廣大量子通訊從業者外，還有大量用真金白銀來投入的散戶與機構，摒棄量子通訊已經事實上被認可為國之神器，代表我國站在世界科技前沿的典范誘因外，她們的主要觀點有：
1、量子保密通訊理論基礎扎實建立
像現代密碼學體系是建立在信息論和物理的基礎上的一樣，量子保密通訊的基礎理論是建立在三個量子熱學基本原理--海森堡不確定性原理、未知量子態的不可克隆原理和檢測塌縮原理基礎之上并被完美否認。
海森堡不確定性原理：由美國科學家海森堡在1926年提出的，主要依據粒子的波粒二象性，發覺兩個非對稱的數學量是不可能同時被精確地檢測下來的。這在量子熱學中有好多反例，如粒子的位置和當時的動量值，在精典化學學中能同時被精確檢測出，但在量子熱學中卻不能。由于一旦完全確定了其中一個量時，另一個量立刻就完全不能確定。這并不是由于所使用檢測儀器的精度，而是因為粒子的波動性導致的。
不可克隆原理：在目標量子態不發生改變的情況下，在其他地方將不能重新形成另一個完全一致的量子態。而量子傳輸是指一個量子態從一個系統轉移到另一個系統中，并不重新形成一個完全相同的量子態，這與量子克隆有本質的區別。該定律也可以從相反的角度來論證，即若果量子態能夠被克隆，這么完全可以借助量子態多個克隆的副本對該量子態進行檢測，但是每一次都可以精確測得一個值，繼而就可以將兩個非對易的化學量同時測得。這將和海森堡不確定性原理相矛盾。
檢測塌縮原理：當對一個量子態進行檢測，除非這個量子態早已處于本征態上，不然這個量子態將一定會向它的某一個本征態上進行塌縮。由此可知假如對量子態進行了檢測，量子態上都會留下被檢測的印記，才能通過某種方式確定是否有敵軍在量子態傳輸的過程中暗中進行了檢測。因而檢測塌縮原理是量子秘鑰分發系統中發覺監聽者的主要根據。
2、量子保密通訊十分安全
此次廣大散戶用真金白銀充分彰顯了對量子保密通訊的激增熱情和一致看好，說明通過多年的科普和教育，普通大眾也認可了量子保密通訊同傳統的通訊方法相比較，具有更高的安全性。
量子保密通訊工程借助的是量子偏振光態為通訊雙方分發秘鑰的一種硬件方式，簡稱“量子秘鑰分發”（QKD）。QKD的實現采用的是法國科學家在1984年制訂的BB84合同，BB84合同分發的秘鑰的每一位是借助單個光子的量子偏振光態傳送，竊密者試圖查獲并復制單個光子的量子狀態而不被察覺原則上是不可能的，這是由“量子不可克隆定律”（No-）決定的--即對任意一個未知的量子態進行完全相同的復制是不可實現的，由于復制的前提是檢測，而檢測必然會改變該量子的狀態，所以BB84合同分發的秘鑰具有很強的保密性。
因為傳統保密通訊的安全性基于復雜的物理估算，面對日新月異估算能力指數級提高的量子計算機和量子算法（如Shor和）等新的挑戰和恐嚇早已出現一定程度的風險，但量子保密通訊面對量子計算機，絲毫不受影響，因而從某種角度說，它比傳統保密通訊更安全。
3、量子保密通訊持續取得突破性進展
自從我國墨子號衛星發射以來，量子保密通訊就引起了全世界的高度關注，它除了代表量子保密通訊列入了我國科技重大發展戰略，并且也突顯了我國對該領域不計成本的投入決心。以中國科技學院潘建偉教授、郭光燦教授為首的研制團隊在《自然》（）、《科學》（）這樣的頂尖刊物上持續發布頂尖文章，不斷取得突破性的技術進步，給該領域取得最終成功一次次攻入了定心丸，樹立了強悍的必勝信心，也得到了世界各國的報導和認可。
非常是近日的超長距離光子傳輸成功和速度的急劇提高，為實用化邁出了巨大的一步。
4、量子保密通訊市場前景看好
廣大散戶和機構的踴躍投資，說明你們對量子通訊所屬的信息安全市場領域一致看好，按照公司的預測數據，2016~2021年全球信息安全市場預計將以8.1%的復合年下降率下降，到2021年將達到1330.2億港元，信息安全領域中大多數細分市場的復合下降率保持在7%~12%之間，這在當前各個行業不太景氣的大環境下其實是一個優質投資產業。
再加上我國將量子保密通訊列入了國家重大科技發展戰略，國家持續的海量投入也為市場的燃爆提供了最強有力的支撐，因而市場普遍看好。
此次決然規模加倉量子保密通訊第一股和支持撰文抨擊量子保密通訊者的主要觀點有：
1、量子通訊概念存在欺騙，功能被大肆夸大
目前，量子通訊與量子糾纏并無關系且能力非常有限，它僅能完成對稱密碼系統中的一個子功能而已，所有已建或在建的量子通訊工程都不是新的通訊技術。量子通訊工程為用戶協商出秘鑰后，還得依賴傳統密碼算法進行加密揭秘，由于它沒有自己的密碼算法，所以量子通訊工程從來就不是一個獨立完整的保密系統工程。把“量子秘鑰分發”（QKD）稱為“量子密碼工程”顯然是夸大了。密碼系統的關鍵技術是密碼算法，秘鑰的分發、保存僅是應用層面的一小部份。
2、QKD非常脆弱
BB84合同雖在理論上具有很強的保密性，但因此也付出了沉重的代價。首先，該方案要求使用理想的單光子源和單光子偵測器；其次，為了分發秘鑰必須在通訊雙方的兩點之間構建兩個通道：傳統的公共信道和通訊雙方之間直接相連的量子信道；更令人苦惱的是該方案很難區分出干涉訊號和竊密行為之間的區別，只要遭到任何輕微干涉必須舍棄秘鑰分發過程。“量子通訊”使用的BB84合同太脆弱了，充其量就是一個化學實驗室中的示范方案而已。
3、極低的成分辨率
因為理想單光子源價錢太過高昂，這是BB84合同邁向實用的不可承受之重。BB84的升級版“誘騙態量子秘鑰分發”放棄了單光子方案改用微弱激光，然而秘鑰的傳輸一直借助數目非常有限的光子，量子通訊過程中有效訊號太弱的本質沒有哪些改變。
眾所周知，任何通訊環境中都有噪音污染。在具有噪音環境中保證訊號傳遞的確切無誤的對策很簡單，要想在喧鬧的夜店里與人攀談，無非就是“放開嗓門加強音量”或是“放慢語速不斷重復”這兩個辦法，研究數據最大傳輸速度的香農定理講的就是這個道理。在量子秘鑰分發中量子訊號太弱，所以“放慢語速不斷重復”就成了惟一可選項，用專業術語來描述，就是QKD的成分辨率極低。
秘鑰分發的成分辨率是單位時間內生成有效的共享秘鑰總位數。成分辨率是秘鑰分發最重要的技術指標之一，它反應了秘鑰分發的效率，也決定了該技術的應用范圍。目前QKD在百公里距離上的成幀率僅為Kbps量級，而目前光纖數據通訊速度可達Tbps量級，二者相差了9個數目級，也就是十億倍！
而要做到“絕對安全的量子通訊”必須要求“密鑰與明文等長”和“一次一密”，也就是說QKD的成分辨率必須不高于光纖的數據通訊速度。由此可知，蝸牛般低速的成分辨率促使量子通訊要為現代化通訊保駕護航永遠只能是不切實際的幻想。假如強制使用量子通訊，其結果必然把目前的通訊速率起碼增加千萬倍！
4、不能與互聯網兼容
BB84是互聯網時代出現前的產物，是一種點到點的秘鑰傳輸合同。這些點到點的秘鑰分發技術要求在通訊雙方之間構建一條被雙方獨占的直接的化學通路，這些通訊方法只能使用電路交換合同（）。電路交換合同與互聯網采用的分組交換合同（）從基礎原理上水火不容，這就造成了QKD與互聯網不兼容命運，它為互聯網通訊安全提供有效的服務也就無從談起，其實這是滬寧量子通訊干線工程至今未有廣泛應用的一個根本誘因之一吧。
5、極不安全的可信中繼站
因為QKD的光子帶有量子特點，所以在QKD的量子信道中不能使用放大器，這就決定了QKD的最大有效距離不會太長（百公里級別）。遠程QKD工程只能使用可信中繼站技術，秘鑰在每位可信中繼站轉換成不加密的聯通號，一站又一站接力傳遞至遠方。滬寧量子通訊干線就在沿線籌建了三十多個可信中繼站，中繼站之寬度離約為60公里。
秘鑰在兩個中繼站之間是以量子狀態傳遞的，中間監聽可以被察覺和發覺，然而秘鑰在每位可信中繼站是以傳統聯通號的明文格式存在的，而那些可信中繼站對秘鑰進行處理儲存的計算機又必須聯網，QKD監聽必被察覺的原理不適用任何一個可信中繼站內部，這就給QKD工程帶來極為嚴重的安全隱患。使用衛星QKD技術事實上它也不能跨越“最后一公里窘境”，本質上還是被卡在可信中繼技術的死穴里。
傳統加密通訊系統中，信道包括光纖、中繼器、路由器、交換機、防火墻等，信息在那些地方都是以密文形式傳送，安全是有保障的。并且量子通訊的可信中繼站雖然早已不只是單純的信道了，因為秘鑰以明文方式出現，致使每位中繼站弄成了信源、信宿。傳統滬寧通訊光纜就是一個完整單一的信道，加密生成的密文不怕被泄露，然而滬寧量子通訊干線這個2000多公里的信道劈成30多段，每段的中繼站都是信源、信宿。這在原先很安全的系統中，人為添加了30多個極為嚴重的安全隱患！
功擊傳統通訊干線的惟一手段是破解密碼，而功擊滬寧量子通訊干線不僅破解密碼以外，滬寧量子通訊干線的30多個可信中繼站全都可能成為黑客的功擊目標。黑客既可借助這種中繼站的計算機系統的安全漏洞發起功擊，也可在中繼站的上百個工作人員中找尋突破口。黑客通過以上手段竊取秘鑰比直接破解密碼要容易得多，所以滬寧量子通訊干線的安全性遠高于傳統加密通訊干線。
6、量子保密通訊市場并不豁達
高達上限的加倉背后是彰顯了對市場的疑慮，對市場的憂慮點集中在：
（1）量子保密通訊第一股產值與收益雙增長
國盾量子招股書數據顯示，國盾量子的產品搶占了實用化光纖量子保密通訊網路近85%的市場份額。但難堪之處在于，雄踞超80%以上市場份額，國盾量子的業績卻沒能持續下降。
數據顯示，國盾量子的產值從2017年的2.836萬元下降至2019年的2.578萬元，兩年間產值增長約0.258萬元；凈收益從2017年的7431.45億元下降至2019年的4900.93億元，兩年間營收增長約2530.52億元。
（2）嚴重依賴政府補助
在政府補貼不斷發力的情況下凈收益下降。2017至2019年，記入當期損益的補貼分別為4050.75億元、4922.92億元和7372.46億元，占國盾量子當期凈收益比列高達54.5%、68.47%和150.42%。也就是說，假若沒有政府補貼，國盾量子2019年的凈收益很可能是巨虧的。
（3）信息安全市場被過度低估
值得關注的是，全球信息安全市場下降率并不高，且細分行業量子安全領域愈發冷門，因而對國盾量子的成長性持慎重心態。國盾量子的潛在顧客主要為政務、金融、電力、國防等，真正服務于老百姓還很遙遠。另外，考慮到量子通訊業務目前尚處于理論階段，目前真正做的主要是在建行間簡單的通訊試驗，傳輸速度很低，距離規模化實用還有相當距離。
四
對我們的啟示與建議
面對針鋒相對的激烈沖突局面，作為安全行業的一員，反倒須要冷靜剖析與思索，并努力尋求商機與突破。具體而言，我們應當：
1、客觀的心態
激烈對決的沖突意見絕對是一件好事，說明時代的進步，經過多年的教育和培養，讓更多的普通人有了基本科學素質，科學和技術就在不斷的爭辯和指責中更新迭代和不斷進步的。無數實踐證明，高度統一的只有一種觀念，無論正與反，看似“一致認可”，可謂只會束縛科學的發展與技術進步。
面對量子保密通訊，理智的心態應當是在它如日中天、壓倒性地搶占核心主導之時，反倒須要冷靜地剖析它的缺點、問題以及可能存在的風險；在它被批得體無完膚、一無是處時，反倒要看見它的優點、長處，并抱有希望。
要分開看待科技和商業的問題，無數事實證明了成功的技術不一定能帶來商業的成功，商業的成功不一定采用最成功的技術。目前量子保密通訊還處于商業化應用之間的階段，目前看來它是一種優點突出、缺點也非常顯著的科學技術，是否能成功取決于弱項能夠被填補、長處能夠被弘揚、成本能夠可接受…，一切皆有可能。
對量子保密通訊以及其他一切創新性的技術，絕不能以勝敗論英雄，這是我們是否是一個創新性的社會的標志。科學探求與技術創新都面對的是對未知世界的探求或技術困局的攻關，都是九死一生的事業，失敗是大幾率的風波，成功除須要超出常人的巨大努力外，還須要運氣和一定碰巧。假如完全以勝敗論英雄，將極大地妨礙和傷害人們探求未知世界的精神與勇氣。
2、分析問題的性質
量子保密通訊目前曝露下來的問題都是工程問題而不是原理問題，起碼在理論上證明了它的可行性，這可以說是在通往成功的公路上邁出了最為關鍵的一大步—科學研究。
科學研究的目標是相對不確定的，活動的自由度很大，選擇余地也很寬。它是從科學理論與科學實驗的矛盾、科學理論自身的矛盾、多種科學假說等科學發展自身的邏輯中去找尋、發現和選擇研究的課題，甚至從科學家的興趣和好奇心出發去選擇課題。科學研究探求過程無法預見，因而科學研究階段最難也最為關鍵。
目前，無論《自然》、《科學》等頂尖刊物還是主流的科學界還沒有出現被廣泛認同的顛覆性的反對觀點，說明這條公路到目前為止還是被認可可行的，因而值得繼續投入并深入研究。
目前量子保密通訊須要解決的問題是工程技術問題，它是從理論向實踐轉化的階段出現和面臨的問題。技術的目的著重于回答“做哪些”和“怎么做”的問題，指出解決具體問題的方式、手段京滬保密量子通訊研發的股票，屬于開發研究。技術研究有它的不確定性，但它有相對確定的目標、較明晰的方向、步驟和經費預算、計劃性、目的性較強。
正由于這般，技術過程、技術研究的結果具有多樣性。對于技術的評價也非常復雜，即使技術的程序有正確與錯誤之分，但技術系統卻只能從實用或不實用、高效或低效來區別，而不能以正確與否來評價。舊技術只會由于效用差而被放棄，新技術只會因效用而被普及而不是所謂的先進與否。
3、思考解決問題的思路
目前量子保密通訊雖然存在許多問題，甚至所謂比較“致命”的問題，但并不能說它就不能普及應用，而是應該看法揚長避短。在這方面應該充分借鑒傳統密碼系統的諸多經驗，例如：傳統密碼系統中關于秘鑰的保護，終端中初始秘鑰的儲存安全有一定脆弱性，無論采用哪些舉措和方式（例如分散、隱秘地置于芯片中…），仍然無法達到密碼算法加密相當的安全性程度，但它絲毫沒有影響其廣泛應用京滬保密量子通訊研發的股票，對它的保護始終伴隨技術的進步在更新迭代。
關于目前量子保密通訊遇見的長距離通訊中繼問題和衛星傳輸落地后“最后一公里”問題，可以借鑒密碼系統跨域的方式，非常是我國密碼系統跨域的做法來保障安全。依照去年開始施行的新出臺的密碼法，密碼分為了核密、普密、商密等截然不同的種類，研發、生產和使用的單位均不同，但面對一體化互聯互通的通訊系統（如部隊C4ISR），必須實現信息的順暢流動，跨安全域、跨密碼種類的安全互通必然存在且必須實現，傳統的保密通訊系統中采用的形式、方法和須要解決的問題幾乎和量子保密通訊中繼點面臨的一模一樣，這些安全跨接為中繼點實現方案提供了有效參考甚至可以直接借用。
關于量子保密通訊有效傳輸效能低的問題，除看法努力提升速度外，業界也提出了可以考慮其應用模式的改變的思路，即用量子信道只傳輸最最關鍵的“種子秘鑰”，再通過種子秘鑰用傳統密碼系統方式獲取更多秘鑰并保護數據傳輸。這些融合傳統加密系統和量子保密通訊的思路值得深入研究和挖掘，起碼在當前面臨一些無法逾越的技術障礙時不失為權宜之計，非常像從農村包圍城市的路線，想一步全面取代傳統通訊保密系統還不現實時，那就從小處做起，隨著技術的進步逐漸擴大和取代，在相當長時間內共存、融合。
還有一種思路可以考慮，既然量子保密通訊解決的是點到點的安全，這么可以充分挖掘所有點到點的安全需求，應用的起點可以從那些領域開始普及舉辦。在互聯網出現前只有電路交換，那時的通訊保密形式技巧、解決的問題也就是當前量子保密通訊的目標。互聯網并不是一蹴而就建成的，也經歷了常年的變遷，傳統的通訊保密也是在新需求出現后一步一步緊隨走到的明天，這些技術演變路徑是否可以參考與借鑒？當前的量子保密通訊能夠派生出新的工作模式、使用方式？
雖然那些都不成，退而求其次，量子保密通訊作為現用傳統保密通訊系統的部份備胎，也具有一定現實價值。
現實中成功的項目多采用自頂向上的模式，它能集中資源辦大事；成功的商業更多采用了自下而上，它更能抓牢底層的真實需求。二者無對錯之分，只有適宜與不適宜之別，量子保密通訊采用的推進模式選擇的是項目主導型自頂向上的模式，與互聯網這些產品化自下而上的生態迥然不同，其實這是它當前還未能實現商業成功的困難所在吧。