未來每部手機都會由量子芯片加密

　　8月中旬“墨子號”科學(xué)實驗衛(wèi)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現(xiàn)衛(wèi)星和地面之間的量子通信，構(gòu)建天地一體化的量子保密通信與科學(xué)實驗體系。除了“墨子號”，國內(nèi)量子通信在今年還會有一項“壯舉”，那就是“京滬干線”大尺度光纖量子通信骨干網(wǎng)年底前將建成并驗收。

　　目前來看，量子通信主要有兩個應(yīng)用方向，一是取代傳統(tǒng)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光纖等來傳送，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(yīng)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(xiàn)在國內(nèi)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，包括電信運營商也都積極參與其中，從而提升國內(nèi)信息安全水平，為下一代國家主權(quán)信息安全生態(tài)系統(tǒng)打下基礎(chǔ)。

　　量子保密通信的神奇之處

　　“目前來看，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(fù)制，而且是‘一次一密’，所以無法被竊聽竊取。”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。所有的微觀粒子包括分子、原子、電子、光子，它們都是量子的一種表現(xiàn)形態(tài)。比如光量子是構(gòu)成光的最基本單元，是光能的最小能量單位，已經(jīng)無法再分割。

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

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

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

　　任何的竊聽、復(fù)制、測量行為，都會改變量子狀態(tài)，從而被通信雙方所獲知，知道有人在“圖謀不軌”。“知道有人竊聽后，我們可以通過其他的線路來進行傳輸，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(nèi)人士對記者表示。

　　從城域、城際再到天地一體

　　對很多人來說，量子保密通信仍是高大上的新鮮事物，但實際上，它在國內(nèi)已經(jīng)開始得到應(yīng)用。

　　業(yè)內(nèi)人士介紹，量子保密通信技術(shù)的實際應(yīng)用分三步走，一是通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡(luò);二是通過量子中繼器實現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡(luò);三是通過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)實 現(xiàn)可覆蓋全球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)?，F(xiàn)在，國內(nèi)多個省市已經(jīng)邁出第一步，已建或者正在建設(shè)城域量子通信網(wǎng)絡(luò)，而隨著“墨子號”升空及后續(xù)更多量子通信衛(wèi)星的 發(fā)射、“京滬干線”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過程中。

　　在量子保密通信應(yīng)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(shù)十個省直機關(guān)事業(yè)單位、金融機構(gòu)率先嘗 試了量子加密通信，實現(xiàn)了語音電話、傳真、文本通信和文件傳輸?shù)攘孔颖Ｃ軅鬏敇I(yè)務(wù)。在上海，一年多前初啟動建設(shè)量子保密通信上?？偪丶按髷?shù)據(jù)服務(wù)中心、陸 家嘴金融量子保密通信應(yīng)用示范網(wǎng)?？偪刂行氖?ldquo;京滬干線”等重大項目量子通信網(wǎng)絡(luò)的管理、監(jiān)控、控制和展示中心，負責(zé)全網(wǎng)監(jiān)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”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)過濟南、合肥到達上海。 “未來十年，在‘京滬干線’的基礎(chǔ)上，建設(shè)多橫多縱的量子保密通信國家骨干網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，支撐構(gòu)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(zhàn) 略。”一名業(yè)內(nèi)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，隨著衛(wèi)星的上天，未來將形成星地一體的廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。

　　運營商積極參與中國電信先行

　　目前，國內(nèi)量子保密通信產(chǎn)業(yè)化進程推進迅速，越來越多的科研機構(gòu)、企業(yè)加入到產(chǎn)業(yè)鏈當(dāng)中，電信運營商就是其中的重要力量。

　　中國電信是運營商中的先行者，早在2014年11月，中國電信上海公司(上海電信)就與國內(nèi)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(yīng)用示范網(wǎng)建設(shè)。去年11月，上海電信正式啟用“未來網(wǎng)絡(luò)實驗室”，打造面向未來網(wǎng)絡(luò)的技 術(shù)研究、開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大會 上，上海電信還聯(lián)手國盾量子展示了量子保密通信應(yīng)用，在現(xiàn)場參觀的工信部總工張峰與上海電信總師室負責(zé)人利用量子保密通信系統(tǒng)進行了實時通話，張峰稱量子 保密通信是目前最前沿的技術(shù)，希望電信繼續(xù)取得突破。

　　量子保密通信未來的市場空間無疑是廣闊的，它不僅可用于軍事、國防安全，還可用 于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)以及證券、保險、銀行、工商、地稅、財政等領(lǐng)域，用來傳遞對安全性要求高的數(shù)據(jù)，市場需求巨大。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，未來量子保密通信在個人領(lǐng)域也會大規(guī)模使用，屆時每個人的手機都會有量子加密芯片，進行銀行 轉(zhuǎn)賬、密碼輸入等涉密操作時，不用擔(dān)心被盜用或者攻擊。方正證券的研報稱，三五年內(nèi)，量子通信市場規(guī)模有望達到100-130億，未來將達到千億規(guī)模。

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