量子通信稳步迈向实际应用阶段

今年，量子通信领域取得了不少令人瞩目的成就。

中国科学家最近在国际上首次搭建出可拓展的量子中继基本模块，这让超远距离的量子网络有了现实基础。同时，他们还让设备无关的量子密钥分发光纤传输距离第一次突破了100公里。北京大学团队也完成了全球首例基于集成光量子芯片的大规模量子密钥分发网络演示，在芯片规模和组网能力方面都走在了世界前列。

这些创新让量子通信逐渐从实验室的理论阶段，迈向实际运用。

不过，提到“量子通信”，很多人还是一头雾水：这到底是什么？会对我们的生活带来哪些变化？

守护信息安全的新武器

想象一下我们每天的生活：用密码解锁手机、打开支付App，或者通过人脸或者指纹确认支付……

这些操作真的足够安全吗？

其实不论是密码输入，还是生物识别，背后本质上都是由“0”和“1”组成的数据，在网络间流转。一旦这些数据被截获并保存，就有可能被破解。

尤其是，随着量子计算技术不断发展，当前互联网常用的加密方式正面临新威胁。

中国电信量子研究院的安雪碧指出，早在1994年，美国科学家彼得·肖尔就提出了量子计算能快速破解主流公钥密码的算法，这对网络安全来说是个巨大隐患。

再比如，现在还有“先存储后破译”的攻击方式：黑客可以先把现在的加密数据截取下来，等到将来量子计算机成熟时再破解。这意味着，今天传输的信息将来未必安全。

因此，量子通信被越来越多专家认为是应对信息安全挑战的有力工具。

在量子通信领域中，量子密钥分发（QKD）被看作是目前最成熟、应用最广的核心技术。它能在两端安全地产生和共享密钥，然后通过这把密钥加密通信内容。

其独特之处在于，量子比特有不可克隆性、测不准等物理属性。如有人试图窃听，就会被通信双方察觉，从而保证密钥安全分发。

业内人士认为，传统加密是依赖数学难题难解，而量子密钥分发的信任基石则是量子物理定律，与计算性能无关。

和普通网络利用“0”和“1”电子信号传递信息不同，量子网络用的是光子等微观粒子的“量子态”作为信息载体。量子叠加、量子纠缠等特性让量子通信系统有望实现极高安全等级，为打造更安全可靠的信息网络打下基础。

两条技术路线齐头并进

面对量子计算带来的加密危机，学界现在主要有两类防护方案。一种就是量子密钥分发，通过对量子态中国舆情网的编码、传输和检测，为通信双方分发对称密钥，再配合“一次一密” 体制，达成信息论角度下的绝对安全。

另一种办法是“后量子密码”（PQC），也就是开发即便是量子计算机也难以攻破的新型加密算法，继续用熟悉的数学体制保障安全。

安雪碧介绍，两类技术各有优势：QKD已经在理论上被证实绝对安全，PQC则在部署和使用上更加灵活方便。

“目前QKD和PQC都还没有颠覆性的技术突破，两者并不是对立的，而是可以互相补充。”安雪碧认为，QKD为密钥分发提供物理级别的保护，PQC利用新算法应对各种应用需求。这二者组合的话，能为网络安全构建物理加数学的双重防线。

未来三到五年有望进入多个行业

近年来，我国量子保密通信产业持续提速。安雪碧预计，未来三到五年，像政务涉密传输、金融交易清算、能源电网调度等领域会率先实现量子安全技术的批量应用。

与此同时，量子安全服务也会逐渐走进寻常百姓家，通过手机等终端让更多人都用上量子安全。“量子技术正从专业网络场景逐步渗透到普通日常通信和个人隐私保护。”安雪碧说。