量子通信實用化發(fā)展探析

石夢柔

（陜西省通信服務(wù)有限公司中天信息分公司，西安 710068）

1 概念

量子通信近二十年來發(fā)展得很好，這是一門新型的交叉性的學(xué)科，主要是由信息論和量子論結(jié)合而成的現(xiàn)代新的研究討論的領(lǐng)域。而在量子通信的領(lǐng)域主要是由三個大的方面組成：量子密布編碼技術(shù)、量子暗碼通訊技術(shù)和量子遠程傳態(tài)技術(shù)，這三種技術(shù)共同構(gòu)成了量子通信領(lǐng)域發(fā)展推力，在現(xiàn)實生活中，近幾年來，量子通信已經(jīng)逐漸從理論研究的高塔中走出來，通過大量的實驗研究，慢慢的走進了人們的生活。

2 量子通信在推廣應(yīng)用中存在的一些問題

2.1 現(xiàn)實安全性問題

在量子通信的理論實踐中，信道節(jié)點、接收機和光源的一些特性很難滿足實際生活里運用的QKD系統(tǒng)理論協(xié)議模型在安全性證明方面的要求，這樣一來，如果被不法分子或者敵對勢力和國家掌握到這個信息和技術(shù)，那么，這個問題很有可能發(fā)展為一個竊聽信息的安全漏洞。還有，根據(jù)當(dāng)今現(xiàn)有的最高層面上的長距離量子通信在信息的傳輸過程中，量子通信在可信中繼續(xù)節(jié)點的轉(zhuǎn)發(fā)和密鑰存儲根本無法達到無條件安全性證明等方面的要求，因此在量子通信的使用過程中這個問題也有可能成為整個QKD系統(tǒng)的安全問題點。

2.2 成本高，使用環(huán)境有限

因為量子通信的特性使得它主要面向國防、政務(wù)和金融等對長久信息安全有很高要求的特殊領(lǐng)域，而且在這些領(lǐng)域之中的市場規(guī)模也是相對有限的、并且分散性很高，市場不集中。因為量子通信出現(xiàn)時間較短，沒有很多的市場經(jīng)驗，而且對于人們來說相對太高科技了，所以傳統(tǒng)的通信行業(yè)對于電子通信的使用仍然是一旁觀望的態(tài)度，而且想?yún)⑴c的想法和熱情度也不是很高。如果相對當(dāng)下使用的通信系統(tǒng)進行量子通信的改造升級也是需要花費大量的金錢，導(dǎo)致成本過高，并且量子通信中的QKD系統(tǒng)里裝配有大量的精確性很高的光學(xué)器件，這就需要安裝了量子通信的企業(yè)或者公司平時也要投入大量的金錢用于日常的使用維護。

2.3 技術(shù)和性能上有待進一步突破

在量子系統(tǒng)使用的QKD系統(tǒng)是典型的光纖傳輸?shù)南到y(tǒng)，在當(dāng)今的技術(shù)條件下，QKD系統(tǒng)很難實現(xiàn)在傳輸距離達到百公里長距離時進行對信號的一次一密加密，在這種長距離的條件下，QKD系統(tǒng)的可用的安全碼率大概在10kbit/s量級左右；而且即使在數(shù)十公里量級的這種短距離信號傳輸，QKD系統(tǒng)能達到的安全碼率也只約為2Mbit/s量級，就是因為這種系統(tǒng)的器件性能和協(xié)議處理機制的限制性高。QKD系統(tǒng)想要得到更高在技術(shù)上和性能上的突破，想要發(fā)展新型器件和改進協(xié)議方面使得QKD系統(tǒng)的技術(shù)和性能方面的到提升仍然是很困難的。并且在當(dāng)下，量子通信的糾纏操控技術(shù)和量子態(tài)存儲技術(shù)仍然不是很成熟，所以，想要通過使用糾纏交換和量子存儲的方案仍然很難實現(xiàn)。

3 量子通信的絕對安全性

但是相對于量子計算的缺點來說，量子計算有著其他同類無可比擬、相距如同天塹的優(yōu)勢。在國際上有科學(xué)家說：量子計算的威力與核武器的威力可能不相上下，如果在戰(zhàn)爭中，一個國家能使用量子計算，而另一個國家不能使用量子計算，那么將導(dǎo)致的是這個不能使用量子計算國家的機密將會被那個能使用量子計算的國家看的一干二凈。 量子技術(shù)的開發(fā)和發(fā)展在不久的將來會給國家的甚至世界的信息通訊行業(yè)帶來劃時代的改變，相信在不遠的未來，軍事斗爭的舞臺上將會出現(xiàn)任何技術(shù)和手段都破譯不了的密碼。當(dāng)今，大多數(shù)國家和地區(qū)使用的密碼幾乎都是使用單項數(shù)學(xué)函數(shù)的方式，就目前來說，使用單項數(shù)學(xué)函數(shù)的RSA密碼是當(dāng)今很難破解的密碼。但是量子計算方法的提出打破了單項數(shù)學(xué)函數(shù)計算方式輝煌，因為量子計算具有的并行性，量子計算可以快速分解大數(shù)的質(zhì)因子，所以，以單項數(shù)學(xué)函數(shù)計算為方式的密碼將會很快的就被量子計算機所破解。

4 量子系通信實用化發(fā)展的對策

4.1 穩(wěn)定并增大研究投入

一方面要保證對量子通信基礎(chǔ)研究的持續(xù)穩(wěn)定的投入，另一方面也要加大對量子通信中一些特別重要的器件及技術(shù)的研究，降低量子計算機的制造和運行的成本，這樣才能保證量子通訊的大規(guī)模使用。

4.2 重視專利和標準，未雨綢繆占先機

鑒于我國的社會現(xiàn)象和以往的信息產(chǎn)業(yè)在標準和專利之爭的經(jīng)驗教訓(xùn)，我國要想大力發(fā)展量子通信領(lǐng)域和擴大量子計算機的市場就必須制定一系列相關(guān)的政策規(guī)則，未雨綢繆，保護量子技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的專利，這樣才能是量子通信得到更大的發(fā)展，使國家和個人的利益得到更充分全面的保護。

5 結(jié)束語

近年來，雖然量子通信技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展很是迅速，但是由于多方面的局限的瓶頸，所以至今量子通訊還沒有大范圍大規(guī)模的推廣和使用。但是一旦量子通信在技術(shù)、標準和產(chǎn)品制造方面得到突破，那么，量子通信將對我國的國家利益的保障和國際地位提升會發(fā)揮不可估量的重要作用。

[1] 王金東，張智明.量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)的現(xiàn)實無條件安全性[J].量子電子學(xué)報，2014，31（4）：449-458.