未來(lái)每部手機都會(huì )由量子芯片加密

　　8月中旬“墨子號”科學(xué)實(shí)驗衛星的成功發(fā)射，讓量子通信成為迅速躥紅的“網(wǎng)紅”，很多普通人都知道了這一高大上的事物。

　　“墨子號”升空意義的確重大，使我國在世界上首次實(shí)現衛星和地面之間的量子通信，構建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實(shí)驗體系。除了“墨子號”，國內量子通信在今年還會(huì )有一項“壯舉”，那就是“京滬干線(xiàn)”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)年底前將建成并驗收。

　　目前來(lái)看，量子通信主要有兩個(gè)應用方向，一是取代傳統的介質(zhì)(比如光纖)，直接用量子技術(shù)傳送信息，二是信息本身仍是通過(guò)光纖等來(lái)傳送，但使用量子技術(shù) 傳遞密鑰，這就是量子保密通信。前一種應用尚有諸多技術(shù)難關(guān)等待攻克，而后一種技術(shù)方案較為成熟，量子保密通信目前具備產(chǎn)業(yè)化條件?，F在國內一些地方已經(jīng) 建立量子保密通信試驗網(wǎng)，產(chǎn)業(yè)鏈日益壯大，包括電信運營(yíng)商也都積極參與其中，從而提升國內信息安全水平，為下一代國家主權信息安全生態(tài)系統打下基礎。

　　量子保密通信的神奇之處

　　“目前來(lái)看，量子保密通信是最安全的通信方式，量子的不可分割、不可復制，而且是‘一次一密’，所以無(wú)法被竊聽(tīng)竊取。”中國電信上海公司總師室相關(guān)人士對記者表示。

　　量子為何不可分割?眾所周知，量子是最小的能量單位，這是量子物理學(xué)的基本原理。所有的微觀(guān)粒子包括分子、原子、電子、光子，它們都是量子的一種表現形態(tài)。比如光量子是構成光的最基本單元，是光能的最小能量單位，已經(jīng)無(wú)法再分割。

　　除了不可分割，量子物理學(xué)還有一項基本原理：測不準定律。在經(jīng)典力學(xué)中，物體在某一時(shí)刻有著(zhù)確定的狀態(tài)，通過(guò)測量會(huì )知道物體在某個(gè)時(shí)刻的位置和速度，這 些信息都是確定的，比如說(shuō)某人某個(gè)時(shí)刻在北京，那么他就不會(huì )出現在上海。但在神奇的量子世界中卻不是這樣。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，你不可能同時(shí)知道一個(gè)量子的位置和速 度信息，因為對位置信息測量的越精確，速度測量就會(huì )越不精確，反之亦然。所以說(shuō)，如果不是事先知道單個(gè)量子狀態(tài)，想要在后期通過(guò)測量讀取量子狀態(tài)信息是不 可能的，不能讀取也就不能復制。

　　量子不可分割、不可復制的特性，使得它在傳遞密鑰過(guò)程中具有很高的安全性。

　　比如甲乙雙方進(jìn)行安全通信，因為不可分割的特性，竊密者無(wú)法將單光子切割成兩部分，讓其中一部分繼續傳送，而對另一部分進(jìn)行狀態(tài)測量獲取密鑰信息;因為不可復制，竊密者在截取單光子后，也無(wú)法測量其狀態(tài)，然后根據測量結果復制新光子發(fā)送給接收方。

　　任何的竊聽(tīng)、復制、測量行為，都會(huì )改變量子狀態(tài)，從而被通信雙方所獲知，知道有人在“圖謀不軌”。“知道有人竊聽(tīng)后，我們可以通過(guò)其他的線(xiàn)路來(lái)進(jìn)行傳輸，比如從A地到B地，有好幾條公路，知道一條路上存在風(fēng)險，可以換其他路。”一位業(yè)內人士對記者表示。

　　從城域、城際再到天地一體

　　對很多人來(lái)說(shuō)，量子保密通信仍是高大上的新鮮事物，但實(shí)際上，它在國內已經(jīng)開(kāi)始得到應用。

　　業(yè)內人士介紹，量子保密通信技術(shù)的實(shí)際應用分三步走，一是通過(guò)光纖實(shí)現城域量子通信網(wǎng)絡(luò );二是通過(guò)量子中繼器實(shí)現城際量子通信網(wǎng)絡(luò );三是通過(guò)衛星中轉實(shí) 現可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò )?，F在，國內多個(gè)省市已經(jīng)邁出第一步，已建或者正在建設城域量子通信網(wǎng)絡(luò )，而隨著(zhù)“墨子號”升空及后續更多量子通信衛星的 發(fā)射、“京滬干線(xiàn)”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)在年底的建成，第二步和第三步也正在推進(jìn)過(guò)程中。

　　在量子保密通信應用領(lǐng)域，我國走在了世 界前列。2012年，合肥城域量子通信試驗示范網(wǎng)正式建成。2013年，濟南建立量子保密通信城域試驗網(wǎng)，山東省數十個(gè)省直機關(guān)事業(yè)單位、金融機構率先嘗 試了量子加密通信，實(shí)現了語(yǔ)音電話(huà)、傳真、文本通信和文件傳輸等量子保密傳輸業(yè)務(wù)。在上海，一年多前初啟動(dòng)建設量子保密通信上?？偪丶按髷祿?wù)中心、陸 家嘴金融量子保密通信應用示范網(wǎng)?？偪刂行氖?ldquo;京滬干線(xiàn)”等重大項目量子通信網(wǎng)絡(luò )的管理、監控、控制和展示中心，負責全網(wǎng)監察和運維指揮。

　　連接北京和上海的千公里光纖量子通信骨干網(wǎng)工程“京滬干線(xiàn)”正是城際量子通信網(wǎng)絡(luò )，全程2000多公里，從北京出發(fā)，經(jīng)過(guò)濟南、合肥到達上海。 “未來(lái)十年，在‘京滬干線(xiàn)’的基礎上，建設多橫多縱的量子保密通信國家骨干網(wǎng)絡(luò )基礎設施，支撐構建完全自主可控的信息通信體系，全面服務(wù)于國家信息安全戰 略。”一名業(yè)內人士介紹。

　　量子保密通信網(wǎng)絡(luò )不僅是從城域擴展到城際，隨著(zhù)衛星的上天，未來(lái)將形成星地一體的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò )。

　　運營(yíng)商積極參與中國電信先行

　　目前，國內量子保密通信產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程推進(jìn)迅速，越來(lái)越多的科研機構、企業(yè)加入到產(chǎn)業(yè)鏈當中，電信運營(yíng)商就是其中的重要力量。

　　中國電信是運營(yíng)商中的先行者，早在2014年11月，中國電信上海公司(上海電信)就與國內首家從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng )新型企業(yè)國盾量子公司合作， 共同參與上海量子通信產(chǎn)業(yè)園(一期)項目陸家嘴金融量子保密通信應用示范網(wǎng)建設。去年11月，上海電信正式啟用“未來(lái)網(wǎng)絡(luò )實(shí)驗室”，打造面向未來(lái)網(wǎng)絡(luò )的技 術(shù)研究、開(kāi)放合作平臺及試驗基地，量子保密通信是其中重要部分，上海電信借此研究和推進(jìn)量子保密新技術(shù)、新產(chǎn)品的落地。在今年6月舉行的上海世界移動(dòng)大會(huì ) 上，上海電信還聯(lián)手國盾量子展示了量子保密通信應用，在現場(chǎng)參觀(guān)的工信部總工張峰與上海電信總師室負責人利用量子保密通信系統進(jìn)行了實(shí)時(shí)通話(huà)，張峰稱(chēng)量子 保密通信是目前最前沿的技術(shù)，希望電信繼續取得突破。

　　量子保密通信未來(lái)的市場(chǎng)空間無(wú)疑是廣闊的，它不僅可用于軍事、國防安全，還可用 于涉及秘密數據、票據以及證券、保險、銀行、工商、地稅、財政等領(lǐng)域，用來(lái)傳遞對安全性要求高的數據，市場(chǎng)需求巨大。以銀行為例，去年初，工商銀行采用量 子保密通信技術(shù)在同城間傳輸工行北京分行電子檔案信息。而且，未來(lái)量子保密通信在個(gè)人領(lǐng)域也會(huì )大規模使用，屆時(shí)每個(gè)人的手機都會(huì )有量子加密芯片，進(jìn)行銀行 轉賬、密碼輸入等涉密操作時(shí)，不用擔心被盜用或者攻擊。方正證券的研報稱(chēng)，三五年內，量子通信市場(chǎng)規模有望達到100-130億，未來(lái)將達到千億規模。

　　運營(yíng)商在光纖、IDC機房、用戶(hù)資源方面有著(zhù)深厚積累，這為其在量子保密通信領(lǐng)域拓展打下良好基礎，有助于提升運營(yíng)商在網(wǎng)絡(luò )安全領(lǐng)域的競爭力，開(kāi)拓新的藍海。