C114訊 9月18日消息（南山）9月11日~13日，第25屆中國(guó)國(guó)際光電博覽會(huì)（CIOE 2024）在深圳舉行。展會(huì)同期舉辦了“2024國(guó)際量子技術(shù)科學(xué)前沿論壇”，邀請(qǐng)了來(lái)自產(chǎn)學(xué)研各界的代表分享量子技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀和未來(lái)，量子大觀為戰(zhàn)略合作媒體。
中國(guó)聯(lián)通研究院高級(jí)研究員趙春旭以《中國(guó)聯(lián)通對(duì)量子通信應(yīng)用的探索與思考》為題，對(duì)量子通信技術(shù)進(jìn)行了深入解析，并首發(fā)了“通密一體融合設(shè)備”。
量子通信三個(gè)發(fā)展方向
趙春旭介紹，量子密碼學(xué)的發(fā)展，是加密方式的破譯難度和計(jì)算能力之間的博弈。經(jīng)典通信的安全取決于數(shù)學(xué)計(jì)算復(fù)雜性，算法可被量子計(jì)算破解；量子通信則利用測(cè)量塌縮以及量子態(tài)不可克隆等量子力學(xué)原理，保證通信過(guò)程理論上的無(wú)條件安全，從根本上抵御量子計(jì)算機(jī)帶來(lái)的威脅。量子密鑰分發(fā)“無(wú)條件安全”的特性與計(jì)算復(fù)雜度無(wú)關(guān)，不論對(duì)手擁有多強(qiáng)的計(jì)算能力，其安全性都不會(huì)受到影響。
趙春旭分析了量子通信的三個(gè)發(fā)展方向：
其一，QKD與PQC結(jié)合。2016年，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)研究院（NIST）面向全球范圍內(nèi)征集PQC標(biāo)準(zhǔn)算法和協(xié)議開展PQC標(biāo)準(zhǔn)化工作，正式啟動(dòng)PQC項(xiàng)目，到今年8月正式發(fā)布了三種算法標(biāo)準(zhǔn)。同時(shí)，美國(guó)通過(guò)各類法案推進(jìn)向PQC的遷移工作。
QKD與PQC兩條路線相結(jié)合可以充分發(fā)揮運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)優(yōu)勢(shì)，完善抗量子計(jì)算攻擊下一代信息安全保障體系。助力相關(guān)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)典加密向后量子算法遷移，為中小型銀商政企提供加密服務(wù)，抵御數(shù)據(jù)安全風(fēng)險(xiǎn)。
其二，量子設(shè)備的小型化、芯片化及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同。量子設(shè)備小型化、芯片化、低成本是推動(dòng)量子通信技術(shù)規(guī)模發(fā)展的關(guān)鍵，降低量子應(yīng)用組建成本，同時(shí)突破國(guó)產(chǎn)化瓶頸。同時(shí)，與經(jīng)典光通信產(chǎn)業(yè)協(xié)同，帶動(dòng)光量子芯片及設(shè)備規(guī)�；瘧�(yīng)用，推動(dòng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈的共同發(fā)展。
其三，量子通信與經(jīng)典通信深度融合，推動(dòng)規(guī)模應(yīng)用。以量子網(wǎng)絡(luò)服務(wù)于經(jīng)典通信為目標(biāo)，基于現(xiàn)網(wǎng)架構(gòu)建設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)，提升運(yùn)營(yíng)商的安全服務(wù)能力。
趙春旭也介紹了量子通信技術(shù)的應(yīng)用場(chǎng)景：量子保密通信、量子安全視頻會(huì)議、量子政務(wù)、量子金融、量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、量子車聯(lián)網(wǎng)、量子U盾等。例如，國(guó)家電網(wǎng)2023年已在湖北開展量子加密通信技術(shù)配電應(yīng)用，說(shuō)明很多行業(yè)存在實(shí)際需求。
在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)中，量子通信如何應(yīng)用？在趙春旭看來(lái)，一方面是公眾業(yè)務(wù)，例如加密電話、加密視頻會(huì)議、加密辦公系統(tǒng)；另一方面是政企業(yè)務(wù)，例如加密專線、加密車聯(lián)網(wǎng)、加密工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。此外運(yùn)營(yíng)商自身的O/B/M管理平臺(tái)，也有安全加密的應(yīng)用需求。
發(fā)布兩款通密一體融合設(shè)備
三大運(yùn)營(yíng)商已紛紛布局量子產(chǎn)業(yè)。中國(guó)聯(lián)通未來(lái)量子技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的總體布局如下：
以QKD、QRNG與PQC三項(xiàng)技術(shù)為基礎(chǔ)，進(jìn)行與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、設(shè)備的融合研究，構(gòu)建與傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)融合的量子安全內(nèi)生服務(wù)能力，從基礎(chǔ)設(shè)備，密鑰管理，終端及業(yè)務(wù)應(yīng)用幾個(gè)層面開展創(chuàng)新技術(shù)研究，形成聯(lián)通量子創(chuàng)新體系。
此前，中國(guó)聯(lián)通自建的北京-雄安量子干線，在國(guó)內(nèi)首次進(jìn)行DV-QKD/CV-QKD量子密鑰對(duì)接測(cè)試，探索端到端量子通信混合組網(wǎng)。中國(guó)聯(lián)通還積極參與推動(dòng)CCSA ST7標(biāo)準(zhǔn)化工作，參與多項(xiàng)行標(biāo)和研究報(bào)告制定，包括牽頭國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ITU-T“量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)切片的要求及架構(gòu)”項(xiàng)目立項(xiàng)。
在產(chǎn)品層面，中國(guó)聯(lián)通發(fā)布了兩款通密一體融合設(shè)備。其中，基于聯(lián)通自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的G.698.4系統(tǒng)（波長(zhǎng)自適應(yīng)城域接入型波分復(fù)用系統(tǒng)），中國(guó)聯(lián)通開發(fā)了量子（QKD）和傳統(tǒng)光通信融合的傳輸設(shè)備，首次實(shí)現(xiàn)通信接入設(shè)備的量子“通密一體”方案，為量子通信的大規(guī)模應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。該設(shè)備首次實(shí)現(xiàn)量子同密一體設(shè)備與經(jīng)典通信設(shè)備的共網(wǎng)管功能，為運(yùn)營(yíng)商提供“一張網(wǎng)”管理界面，支持雙向200G處理能力，支持雙向10G加解密、簽名驗(yàn)簽性能。設(shè)備架構(gòu)如下：
此外，中國(guó)聯(lián)通也開發(fā)了PQC融合光傳輸設(shè)備，支持后量子密碼、國(guó)密算法硬件加速器，同樣支持雙向10G加解密。設(shè)備架構(gòu)如下：
在應(yīng)用層面，中國(guó)聯(lián)通完成了量子密鑰云平臺(tái)+車聯(lián)網(wǎng)首次應(yīng)用驗(yàn)證，正在探索基于量子保密通信的移動(dòng)辦公應(yīng)用。量子專線方面，中國(guó)聯(lián)通采用“通密一體”量子融合光傳輸設(shè)備，與量子密鑰云平臺(tái)結(jié)合的方式形成加密專線解決方案，后續(xù)隨著PQC標(biāo)準(zhǔn)成熟，也將采用QRNG+PQC方案，提供靈活組網(wǎng)的加密專線。
