葉秀鑫 郭小妹

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目前我國比較關(guān)注信息通信安全，并加大了研究力度。量子通信屬于新型交叉學(xué)科，能夠在根本上保障安全的信息通信，現(xiàn)階段已在國際上成為量子物理以及信息科學(xué)中的一項(xiàng)研究熱點(diǎn)。量子通信以量子糾纏效應(yīng)為基礎(chǔ)來信息通信，并實(shí)現(xiàn)信息保護(hù)，其主要特點(diǎn)是具有安全性和高效性等，與許多重要科學(xué)相融合，例如信息論和量子論等。量子通信應(yīng)用在電力通信中能夠發(fā)揮重要作用，從而本文主要研究量子通信以及其如何應(yīng)用在電力通信中。

1 量子通信概述

無條件安全是量子通信的一項(xiàng)重要特征，可保證在現(xiàn)代技術(shù)環(huán)境中能夠絕對安全的傳輸信息。量子通信以一次一密保證信息安全性，并利用量子狀態(tài)對安全攻擊進(jìn)行偵查，從而使得量子通信廣泛應(yīng)用在網(wǎng)絡(luò)通信、基礎(chǔ)設(shè)備以及金融等方面。在量子通信概念誕生后，其有效應(yīng)用了現(xiàn)代物理學(xué)成果以及光通信技術(shù)。按照信道來分類，可以將量子通信劃分成兩種，一個(gè)是隱形通信，另一個(gè)是密碼通信[1]。其中隱形通信是向另一個(gè)地方傳輸粒子的未知量子態(tài)，以此實(shí)現(xiàn)有效傳輸信息，無實(shí)物的量子信道可對傳輸兩端做出改變，這將不能夠破譯量子隱形通信。另外的密碼通信是將量子狀態(tài)當(dāng)做可以加解密信息的密鑰，密鑰在傳輸過程中能夠發(fā)現(xiàn)竊聽情況。量子通信之中無條件安全特點(diǎn)以及一次一密方法能夠產(chǎn)生緊密聯(lián)系，這之中物理學(xué)原理能夠發(fā)揮重要作用，由此加強(qiáng)計(jì)算能力和提升數(shù)學(xué)水平，不會(huì)對量子通信安全造成影響。量子通信的特征表現(xiàn)有以下兩方面。①實(shí)現(xiàn)無阻礙通信。量子通信依托于量子糾纏技術(shù)而發(fā)展，這一糾纏狀態(tài)下，即便兩個(gè)粒子距離遠(yuǎn)，其也能夠相互糾纏，如果其中一側(cè)改變，那么另一側(cè)隨之改變。針對這一情況，以改變其屬性形式可將傳輸信息出現(xiàn)故障情況減少，從而使信息傳輸無障礙。②安全性。需在量子改變或者是損壞狀態(tài)下獲取量子態(tài)，如果在量子信道對信息進(jìn)行傳輸時(shí)遇到截獲以及復(fù)制等情況，將會(huì)進(jìn)行信息反饋，進(jìn)而向信源傳送這一消息，具有傳統(tǒng)通信無法替代的安全性。

2 電子通信之中量子通信的具體應(yīng)用

2.1 應(yīng)用量子密鑰分配技術(shù)

電力通信之中運(yùn)用量子通信時(shí)，運(yùn)用其中的密鑰分配技術(shù)可保障電力通信，這一應(yīng)用與電力通信領(lǐng)域的分區(qū)域工作結(jié)合，以此來分離內(nèi)外網(wǎng)，其實(shí)際通信具有較高安全性，充分考慮性能、成本和可靠性等內(nèi)容，可確保密鑰分配技術(shù)不會(huì)影響到目前的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋄2]。具體應(yīng)用密鑰分配技術(shù)時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)指揮體系中的信息傳輸和音視頻通的安全性保障，電力保電系統(tǒng)最高級別安全措施也能與密鑰分配技術(shù)配合使用，則可以實(shí)現(xiàn)電力通信中落地使用量子通信。電力通信中密鑰分配技術(shù)運(yùn)用系統(tǒng)拓?fù)淙鐖D1 所示，觀察圖后能夠掌握量子通信在通信保障中應(yīng)用的具體思路，該應(yīng)用相關(guān)的主要功能和典型應(yīng)用場景體現(xiàn)為以下幾點(diǎn)：①典型的應(yīng)用場景。典型應(yīng)用密鑰分配技術(shù)場景指的是保電系統(tǒng)以及音頻、視頻通話等，保電系統(tǒng)負(fù)責(zé)的是保電期間在現(xiàn)場的指揮管控以及輔助決策，其中應(yīng)用密鑰分配技術(shù)，可以加密現(xiàn)場指揮中心的訪問通道，從而能夠提升指揮中心以及機(jī)房服務(wù)器間通道傳輸安全性；音頻視頻通話主要是與傳輸指揮中心的視頻通話信息，運(yùn)用密鑰分配技術(shù)可使通話傳輸過程加密。②具體指標(biāo)以及功能。應(yīng)用密鑰分配技術(shù)的主要構(gòu)成有量子密鑰生成、終端管理以及專用量子虛擬網(wǎng)絡(luò)（VPN），量子密鑰生成負(fù)責(zé)的主要是分發(fā)量子密鑰過程，其主要相關(guān)指標(biāo)有誘騙態(tài)BB84 協(xié)議、裸光纖、偏振編碼。目前有一部分電力企業(yè)開始探索運(yùn)用密鑰分配這一技術(shù)，從而明確電力通信中應(yīng)用密鑰分配技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)通過機(jī)器來自動(dòng)分發(fā)密鑰過程、根據(jù)隨機(jī)數(shù)列進(jìn)行密鑰共享、在物理定理兩點(diǎn)間基礎(chǔ)上共享密鑰以及自動(dòng)感知量子信道攻擊，從而有效防止攻擊者獲取密鑰共享內(nèi)容，可以提升電力通信的安全保障程度。

2.2 應(yīng)用智能變電站的量子通信糾錯(cuò)編解碼技術(shù)

目前許多地區(qū)開始在智能變電站上探索運(yùn)用量子通信，研究人員在應(yīng)用探索過程中發(fā)現(xiàn)，智能變電站處在復(fù)雜多變的電磁環(huán)境中，會(huì)在一些時(shí)候?qū)α孔油ㄐ诺拈_展產(chǎn)生影響，從而出現(xiàn)量子比特差錯(cuò)等問題，解決該問題需要使用糾錯(cuò)編解碼技術(shù)。電磁環(huán)境會(huì)破壞量子通信的量子相干性，其中一項(xiàng)有效、與量子通信技術(shù)結(jié)合的解決問題措施是冗余編碼。

2.3 應(yīng)用量子遺傳算法

通信結(jié)合遺傳算法后可產(chǎn)生量子遺傳算法，其特征主要體現(xiàn)為較小的種群規(guī)模、較強(qiáng)的開發(fā)和探索能力、算法性能優(yōu)秀、收斂迅速等，這從而廣泛地應(yīng)用在電力通信中。電力通信中對量子遺傳算法加以運(yùn)用，可選用該算法的典型應(yīng)用，即為電力通信網(wǎng)路由，根據(jù)電力通信業(yè)務(wù)實(shí)際需求，能夠通過求解多約束以及多目標(biāo)優(yōu)化問題，基于此使用量子遺傳算法，電力通信領(lǐng)域能夠有效滲入量子通信理念與技術(shù)[3]。對量子遺傳算法進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用時(shí)，技術(shù)人員應(yīng)該對傳統(tǒng)技術(shù)的通信指標(biāo)影響量子通信技術(shù)應(yīng)用情況進(jìn)行充分考慮，重視電力業(yè)務(wù)實(shí)際有效構(gòu)建目標(biāo)函數(shù)，從而應(yīng)用量子遺傳算法可迅速獲得滿足通信業(yè)務(wù)特征的最佳路徑，從而短期內(nèi)獲得最優(yōu)解。

3 結(jié)語

目前通信行業(yè)中量子通信屬于核心科學(xué)技術(shù)，在傳輸信息中能夠發(fā)揮重要作用。企業(yè)應(yīng)深入探索和研究量子通信，結(jié)合自身要求構(gòu)建相應(yīng)技術(shù)平臺，以保障企業(yè)通信效果及水平的提升。