未來每部手機都會由量子芯片加密

　　8月中旬“墨子號”科學實驗衛(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。前一種應用尚有諸多技術(shù)難關等待攻克，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。現(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。

　　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，量子物理學還有一項基本原理：測不準定律。在經(jīng)典力學中，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制。

　　量子不可分割、不可復制的特性，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)果復制新光子發(fā)送給接收方。

　　任何的竊聽、復制、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)開始得到應用。

　　業(yè)內(nèi)人士介紹，量子保密通信技術(shù)的實際應用分三步走，一是通過光纖實現(xiàn)城域量子通信網(wǎng)絡;二是通過量子中繼器實現(xiàn)城際量子通信網(wǎng)絡;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。現(xiàn)在，國內(nèi)多個省市已經(jīng)邁出第一步，已建或者正在建設城域量子通信網(wǎng)絡，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。

　　在量子保密通信應用領域，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。在上海，一年多前初啟動建設量子保密通信上?？偪丶按髷?shù)據(jù)服務中心、陸 家嘴金融量子保密通信應用示范網(wǎng)。總控中心是“京滬干線”等重大項目量子通信網(wǎng)絡的管理、監(jiān)控、控制和展示中心，負責全網(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，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’的基礎上，建設多橫多縱的量子保密通信國家骨干網(wǎng)絡基礎設施，支撐構(gòu)建完全自主可控的信息通信體系，全面服務于國家信息安全戰(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。

　　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用示范網(wǎng)建設。去年11月，上海電信正式啟用“未來網(wǎng)絡實驗室”，打造面向未來網(wǎng)絡的技 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域拓展打下良好基礎，有助于提升運營商在網(wǎng)絡安全領域的競爭力，開拓新的藍海。