◎張卓崔炳勝李雙良

量子通信應(yīng)用方案

◎張卓1崔炳勝2李雙良3

關(guān)于量子通信技術(shù)

上世紀(jì)八十年代以來(lái)，量子物理與信息技術(shù)相結(jié)合，開(kāi)拓了與經(jīng)典方式具有本質(zhì)區(qū)別的全新的信息處理和通信方式，一門(mén)新興的學(xué)科“量子信息科學(xué)”開(kāi)始迅猛發(fā)展，成為近年來(lái)物理學(xué)和信息科學(xué)領(lǐng)域最活躍的研究前沿之一。

量子信息處理技術(shù)利用量子力學(xué)原理，運(yùn)用一種全新的方式對(duì)信息進(jìn)行編碼、存儲(chǔ)、傳輸和操縱，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典方式無(wú)法完成的信息處理過(guò)程，在提高運(yùn)算速度、確保信息安全、增大信息傳輸容量等方面有著突出優(yōu)勢(shì)。其中，量子通信技術(shù)克服了傳統(tǒng)信息安全技術(shù)內(nèi)在的安全隱患，是目前唯一的安全性得到嚴(yán)格證明的通信安全技術(shù)，也是目前唯一實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化、達(dá)到產(chǎn)業(yè)化水平的量子信息技術(shù)。

量子保密通信主要取決于量子秘鑰技術(shù)，其量子密鑰分發(fā)不依賴(lài)于計(jì)算的復(fù)雜性來(lái)保證通信安全，從原理上保證了一旦存在竊聽(tīng)就必然被發(fā)現(xiàn)。換言之，一旦成功在通信雙方建立了密鑰，這組密鑰就是安全的，而這種具有絕對(duì)隨機(jī)性的密鑰從原理上是無(wú)法被破解的。

量子通信的意義

信息技術(shù)不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)的密鑰加密及傳輸方式，隨著人類(lèi)計(jì)算能力的不斷提高、解密算法研究的不斷進(jìn)步，已經(jīng)開(kāi)始顯現(xiàn)出信息保密可靠性降低的趨勢(shì)。

伴隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展和綜合國(guó)力的不斷提高，高速、安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)男枨笠舱诓粩嘣鲩L(zhǎng)。例如，在金融業(yè)、工商業(yè)和政務(wù)等各領(lǐng)域中，虛擬專(zhuān)網(wǎng)通信、遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)災(zāi)備等通信應(yīng)用十分普遍，新技術(shù)和應(yīng)用模式在不斷出現(xiàn)，對(duì)于數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩枨蠛鸵笠舱诓粩鄶U(kuò)大和提高。由于經(jīng)典密碼學(xué)的安全性依賴(lài)計(jì)算復(fù)雜性，并不能完全滿(mǎn)足信息安全的需求，尤其是在國(guó)家層面的信息安全上，對(duì)于關(guān)鍵部門(mén)的信息系統(tǒng)而言，即使專(zhuān)網(wǎng)通信的安全性，往往也不讓人感到完全可靠。

量子密碼系統(tǒng)的安全性不會(huì)受到計(jì)算能力和數(shù)學(xué)水平不斷提高的威脅，是人類(lèi)已知唯一被嚴(yán)格證明具有無(wú)條件安全性的、不依賴(lài)于算法、具有長(zhǎng)期安全性保障的安全通信解決方案。量子通信可以在關(guān)鍵的點(diǎn)和面上填補(bǔ)國(guó)家安全以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展中對(duì)信息安全日益增長(zhǎng)的需求和現(xiàn)有保護(hù)能力之間的缺口，對(duì)于我國(guó)提高國(guó)家信息傳輸和網(wǎng)絡(luò)安全保障能力具有格外重要的戰(zhàn)略意義，在國(guó)防、政務(wù)、金融等對(duì)通信保密性要求高的領(lǐng)域具有極其重要的應(yīng)用價(jià)值。

量子通信被國(guó)際上廣泛認(rèn)為是未來(lái)信息社會(huì)的安全基石，已成為世界主要發(fā)達(dá)國(guó)家優(yōu)先發(fā)展的科技方向。目前，世界各國(guó)在量子保密通信技術(shù)領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化布局已經(jīng)展開(kāi)，國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)更加激烈, 實(shí)用化的推進(jìn)步伐明顯加快，市場(chǎng)應(yīng)用快速顯現(xiàn)。歐洲和美國(guó)、日本等都已經(jīng)開(kāi)始把量子通信技術(shù)用在國(guó)防、政務(wù)、金融、能源等領(lǐng)域，探索量子通信的商業(yè)和運(yùn)營(yíng)模式。

圖1 量子通信方案

量子通信在金融領(lǐng)域的應(yīng)用

量子通信在金融領(lǐng)域的用戶(hù)主要包括各銀行和證券公司等，其主要應(yīng)用包括：金融機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心災(zāi)備、銀行生產(chǎn)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)通信、銀行自助終端、證券營(yíng)業(yè)廳現(xiàn)場(chǎng)交易系統(tǒng)等。

金融領(lǐng)域在日常生活中是和社會(huì)及人民息息相關(guān)的，在現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)中，也起到重要的功能和作用：一是聚斂功能，有利于迅速籌措巨額建設(shè)資金；二是配置功能，有利于提高社會(huì)資金使用效率；三是命脈功能，有利于企業(yè)自主經(jīng)營(yíng)、自負(fù)盈虧；四是反映功能，有利于人們正確認(rèn)識(shí)和應(yīng)對(duì)形勢(shì)變化；五是調(diào)節(jié)功能，有利于市場(chǎng)機(jī)制功能的發(fā)揮；六是信用功能，有助于培養(yǎng)社會(huì)的法制觀念和誠(chéng)信氛圍。

相對(duì)于金融領(lǐng)域在現(xiàn)代生活中的重要功能和作用，其每日的通信也相當(dāng)頻繁，通信內(nèi)容所需的保密程度也相對(duì)較高，一旦其通信內(nèi)容被不法分子截獲或者透析，將給人民群眾帶來(lái)一定的財(cái)產(chǎn)損失，對(duì)金融機(jī)構(gòu)的信譽(yù)造成一定程度的影響，甚至對(duì)社會(huì)安定氛圍帶來(lái)一定的危害。而傳統(tǒng)的通信保密方式是有可能使得金融領(lǐng)域的通信內(nèi)容被截取或者竊聽(tīng)的，在現(xiàn)階段，只有量子保密通信技術(shù)能保證該領(lǐng)域內(nèi)的通信成為絕對(duì)安全。

目前上海張江開(kāi)發(fā)區(qū)與上海電信合作2016年底全面建成量子通信網(wǎng)，主要為金融系統(tǒng)提供絕對(duì)安全的通信，合肥市的公安系統(tǒng)已經(jīng)建成量子保密通信網(wǎng)，濟(jì)南市電子政務(wù)網(wǎng)也建成量子保密通信網(wǎng)，項(xiàng)目也已列為國(guó)家十三五規(guī)劃重要推廣項(xiàng)目。

濱海新區(qū)量子通信方案

如圖1所示，濱海新區(qū)量子通信方案采用營(yíng)業(yè)商既有光纖資源，在原有的經(jīng)典光纖線路的基礎(chǔ)上，再使用兩芯光纖作為量子光纖線路；兩條線路分別進(jìn)行通信內(nèi)容和安全秘鑰的傳遞，采用量子保密通信技術(shù)對(duì)各金融機(jī)構(gòu)中的通信進(jìn)行安全性保密，放置不法分子通過(guò)截取通信內(nèi)容的方式進(jìn)行違法犯罪等對(duì)社會(huì)人民有害的事情。

安全是金融信息系統(tǒng)的生命。在金融信息系統(tǒng)日益發(fā)展，信息越來(lái)越向上集中，規(guī)模越來(lái)越大，金融業(yè)對(duì)它的依賴(lài)性不斷增加的同時(shí)，金融信息化系統(tǒng)安全的重要性也與日俱增。它關(guān)系到金融機(jī)構(gòu)的生存和經(jīng)營(yíng)的成敗，所以，應(yīng)把金融信息化系統(tǒng)的安全視同資金的安全一樣，看作是金融機(jī)構(gòu)的生命。金融信息系統(tǒng)的安全不僅是金融行業(yè)本身的問(wèn)題，它與我國(guó)的經(jīng)濟(jì)安全、社會(huì)安全和國(guó)家安全緊密相連，是保障金融業(yè)穩(wěn)定發(fā)展、增強(qiáng)競(jìng)爭(zhēng)力和生存能力的重要組成部分，金融信息系統(tǒng)的安全已成為我國(guó)金融信息化建設(shè)中具有戰(zhàn)略意義的關(guān)鍵問(wèn)題。

在金融領(lǐng)域信息化的不斷發(fā)展過(guò)程中，量子通信的絕對(duì)保密性將是金融業(yè)信息安全的重要保障，為金融業(yè)的發(fā)展提供一個(gè)安全穩(wěn)定的通信環(huán)境。

（作者單位：1，2.北京鐵路局北京通信段；3.天津瑞利通科技有限公司）