淺析量子通信技術(shù)在商業(yè)銀行的應(yīng)用前景

唐金海 熊占寅 張文慧

摘? 要： 量子通信是近二十年發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域，在較短的時(shí)間內(nèi)迅速成為廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)，獲得社會(huì)的廣泛高度關(guān)注。近年來，隨著各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)逐漸被突破，量子通信已逐步從理論階段和實(shí)驗(yàn)階段，開始走向?qū)嵺`應(yīng)用和高速發(fā)展階段。本文首先對(duì)量子通信技術(shù)進(jìn)行簡要介紹，其次詳細(xì)分析量子通信技術(shù)在商業(yè)銀行的應(yīng)用前景，最后給出相應(yīng)的對(duì)策建議。

關(guān)鍵詞： 量子通信;商業(yè)銀行;量子密鑰分發(fā);應(yīng)用前景

中圖分類號(hào)： TN911? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A? ? DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.01.018

【Abstract】： Quantum teleportation is a new interdisciplinary subject developed in the past two decades. It is a new research field combining quantum theory with information theory. In a short period of time， quantum teleportation has rapidly become a research hot spot of scholars and attracted wide attention of the society. In recent years， with the breakthrough of various key technologies， quantum teleportation has gradually stepped into the practical application and high-speed development stage from the theoretical and experimental stage. This paper firstly introduces the quantum teleportation， and then analyzes the application prospect of quantum teleportation in commercial banks in detail. Finally， the corresponding countermeasures are given.

【Key words】： Quantum teleportation; Commercial banks; Quantum key distribution; Application prospects

0? 引言

上世紀(jì)90年代，量子通信是以量子論和信息論為研究領(lǐng)域而發(fā)展起來的新型交叉學(xué)科，在較短的時(shí)間內(nèi)迅速成為廣大學(xué)者研究的熱點(diǎn)，獲得社會(huì)的廣泛高度關(guān)注[1-2]。近年來，隨著遠(yuǎn)距離量子通信獲得較大突破，2016年，我國在甘肅酒泉成功發(fā)射了人類第一科量子通信衛(wèi)星“墨子號(hào)”[3]，2017年，總長度超過2000公里的“京戶干線”量子信息通道建成，量子通信技術(shù)已逐漸從理論階段和實(shí)驗(yàn)階段，開始走向?qū)嵺`應(yīng)用和高速發(fā)展階段。本文首先對(duì)量子通信技術(shù)進(jìn)行簡要介紹，其次詳細(xì)分析量子通信技術(shù)在商業(yè)銀行的應(yīng)用前景，最后給出相應(yīng)的對(duì)策建議。

1? 量子通信技術(shù)的介紹

1.1? 量子通信的概念

量子通信的理論概念是由美國科學(xué)家Charles Bennett于1993年在量子糾纏理論的基礎(chǔ)上提出，量子通信是指利用單個(gè)光量子不可分割和量子不可克隆原理的奇特性質(zhì)，以量子為載體（傳輸信道）進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，它是一種全新的絕對(duì)安全通信方式[4-5]。

1.2? 量子通信技術(shù)的優(yōu)勢

量子通信作為一種全新的通信方式具有以下特點(diǎn)：一是絕對(duì)安全，量子通信不依賴復(fù)雜的數(shù)學(xué)算法，而是采用量子密碼學(xué)技術(shù)，以量子狀態(tài)作為加密秘鑰保障通信安全，如果通信過程中發(fā)生截獲、修改或復(fù)制等操作均會(huì)導(dǎo)致量子狀態(tài)發(fā)生改變，進(jìn)而保障了數(shù)據(jù)傳輸具有不可竊聽、不可復(fù)制的特性，打破了經(jīng)典的傳統(tǒng)加密方式的壁壘，真正實(shí)現(xiàn)“絕對(duì)安全傳輸”。二是高效率，由于量子疊加原理的存在，量子系統(tǒng)可以處在不同量子態(tài)的疊加態(tài)上，一個(gè)n維量子態(tài)可以包含2?個(gè)態(tài)信息，而量子并行性提供的巨大處理能力，可以同時(shí)對(duì)2?個(gè)信息進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此使用量子通信和量子計(jì)算相結(jié)合，可以是實(shí)現(xiàn)對(duì)n維量子態(tài)進(jìn)行傳輸，使傳輸能力和傳輸效率顯著提高[6]。三是較強(qiáng)的抗干擾力，量子通信是以量子為載體進(jìn)行遠(yuǎn)距離通信，不會(huì)受到障礙物阻隔，具有穿越大氣層的能力，同時(shí)，還具備線路零時(shí)延和無電磁輻射污染的優(yōu)質(zhì)特性，既可以大大提升傳輸速度，又能充分保障通信信道的環(huán)保。

1.3? 量子通信原理

1984年，Charles Bennett與Gilles Brassard提出了著名的首個(gè)量子密鑰分發(fā)協(xié)議（即bb84協(xié)議），為量子通信成為可能[4]。目前，量子通信一般分為以下兩類，一類是采用直接通信方式的量子隱形傳態(tài)（Quantum Teleportation，QT），它是利用量子的糾纏特性原理直接通過量子進(jìn)行信息傳遞。如圖1所示，A粒子和B粒子糾纏在一起，B粒子逐漸向遠(yuǎn)離A粒子的方向運(yùn)動(dòng)，然后通過技術(shù)手段使A粒子和另一個(gè)粒子C糾纏在一起，最后C粒子和B粒子將擁有同樣的信息，通過這種方式可以將某一信息從甲地瞬間傳輸至乙地[7]。另一類是采用間接通信方式的量子密鑰分發(fā)（Quantum Key Distribution，QKD），它是以量子力學(xué)為基本原理，利用量子力學(xué)的海森堡不確定性原理和量子態(tài)不可克隆定理，建立一條經(jīng)典通道（傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)）和一條量子信道分別用于傳輸密文和產(chǎn)生秘鑰，每一次新的信息傳遞，通信雙方都會(huì)生成新的秘鑰，通過一次一密的方式保障信息安全，同時(shí)還可以準(zhǔn)確判斷傳輸過程中是否發(fā)生竊聽，真正實(shí)現(xiàn)了絕對(duì)安全可靠傳輸，具體傳輸過程如圖2所示[8-9]。目前，量子秘鑰分發(fā)逐漸成為發(fā)展勢頭最猛、應(yīng)用最廣泛的通信方案。

2? 量子通信技術(shù)對(duì)商業(yè)銀行的應(yīng)用前景

量子通信技術(shù)具有通信效率高、安全性突出，保密性出色，在政府、通信、金融等國民經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域或部門有較多的應(yīng)用前景，這給具有客戶眾多、業(yè)務(wù)豐富、交易頻繁、數(shù)據(jù)量巨大、安全要求高等特點(diǎn)的商業(yè)銀行帶來了發(fā)展機(jī)遇。一是提供海量、高速的數(shù)據(jù)傳輸能力。為滿足生產(chǎn)中心和災(zāi)備中心相隔1000公里以上監(jiān)管要求，國內(nèi)商業(yè)銀行都采用“兩地三中心”概念和架構(gòu)模式部署建設(shè)數(shù)據(jù)中心和災(zāi)備中心，各中心之間將涉及海量的數(shù)據(jù)傳輸，利用量子通信的特點(diǎn)，組建新型的量子通信網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，特別適合解決海量數(shù)據(jù)傳輸效率和安全問題。二是提供安全的、可靠的保密傳輸通道。目前各商業(yè)銀行與監(jiān)管機(jī)構(gòu)、政府之間、合作企業(yè)以及商業(yè)銀行總行與各分支機(jī)構(gòu)之間均會(huì)涉及一些重要的涉密信息傳輸，利用量子通信絕對(duì)安全的特點(diǎn)，建立可靠傳輸鏈路，保障涉密信息的安全性。三是保障業(yè)務(wù)交易絕對(duì)安全，目前銀行柜面交易、網(wǎng)上交易、移動(dòng)支付、跨境支付等均采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和加密技術(shù)手段保障業(yè)務(wù)安全，隨著量子技術(shù)不斷普及，業(yè)務(wù)交易的脆弱性逐漸凸顯，而采用量子信息技術(shù)的通信和加密方式可以很好的保障業(yè)務(wù)交易安全，保護(hù)客戶隱私。四是拓寬業(yè)務(wù)創(chuàng)新空間。量子通信技術(shù)結(jié)合人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、云計(jì)算、區(qū)塊鏈等新興技術(shù)，以量子通信技術(shù)作為基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和通訊安全基礎(chǔ)，以其他新興技術(shù)作為應(yīng)用工具，以業(yè)務(wù)流程優(yōu)化、業(yè)務(wù)流程再造作為突破點(diǎn)，不斷開展先進(jìn)的金融科技創(chuàng)新和深層次的應(yīng)用創(chuàng)新，進(jìn)而提升客戶粘性，增強(qiáng)銀行的核心競爭力。

對(duì)于傳統(tǒng)商業(yè)銀行來說，雖然量子通信技術(shù)的創(chuàng)新到來，給商業(yè)銀行帶來許多轉(zhuǎn)型發(fā)展機(jī)遇，但是量子通信技術(shù)帶來的重大革命也給傳統(tǒng)商業(yè)銀行帶來了巨大的沖擊和挑戰(zhàn)。從商業(yè)銀行內(nèi)部變革來看，一是量子通信技術(shù)的深入應(yīng)用將對(duì)傳統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)和應(yīng)用架構(gòu)模式造成巨大沖擊[10]，勢必會(huì)改變傳統(tǒng)架構(gòu)模式以適應(yīng)量子通信架構(gòu);二是商業(yè)銀行經(jīng)過長期發(fā)展，基本已經(jīng)形成了自己的比較成熟的業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)，量子通信技術(shù)不斷與業(yè)務(wù)的創(chuàng)新應(yīng)用必將對(duì)傳統(tǒng)業(yè)務(wù)架構(gòu)或業(yè)務(wù)生態(tài)系統(tǒng)帶來重大變革;三是量子通信的理論研究、落地應(yīng)用和后期維護(hù)等工作都對(duì)商業(yè)銀行的科技能力和人才儲(chǔ)備提出了更高的要求。從外部安全形勢來看，一方面，隨著量子通信技術(shù)不斷的普及應(yīng)用，商業(yè)銀行傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)加密措施、交易防護(hù)手段將變得十分脆弱，都將給銀行的信息安全帶來嚴(yán)重的威脅;另一方面，量子通信技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展必將使各商業(yè)銀行間的市場競爭變得更加激烈。

3? 應(yīng)對(duì)量子通信技術(shù)的發(fā)展建議

隨著量子通信技術(shù)逐步走出實(shí)驗(yàn)室，商業(yè)銀行業(yè)務(wù)創(chuàng)新與量子通信技術(shù)不斷探索應(yīng)用，奪取量子通信技術(shù)的制高點(diǎn)的競爭將變得日趨激烈，如何搶占市場先機(jī)、把握技術(shù)優(yōu)勢將是各商業(yè)銀行亟待解決的問題。因此，針對(duì)商業(yè)銀行如何布局和發(fā)展量子通信技術(shù)提出以下建議。一是制定發(fā)展戰(zhàn)略，明確發(fā)展目標(biāo)。國家十三五規(guī)劃對(duì)量子通信技術(shù)的發(fā)展做了明確的頂層設(shè)計(jì)，中國人民銀行頒發(fā)的《中國金融業(yè)信息技術(shù)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》對(duì)量子通信技術(shù)發(fā)展做了明確部署，商業(yè)銀行應(yīng)將量子通信技術(shù)作為重要戰(zhàn)略目標(biāo)，納入目前正在實(shí)施的數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型規(guī)劃中，構(gòu)畫技術(shù)發(fā)展路線圖和實(shí)施路徑。二是依托金融科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，探索落地具體路徑。目前，大多數(shù)商業(yè)銀行都已經(jīng)成立金融科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，在大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)應(yīng)用取得了較多的創(chuàng)新成果[11]，積累了豐富的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)，各商業(yè)銀行應(yīng)該進(jìn)一步充分發(fā)揮實(shí)驗(yàn)室作用，利用機(jī)制和資源優(yōu)勢，不斷推動(dòng)量子通信技術(shù)的落地應(yīng)用。三是積極探索有效的對(duì)外合作交流。銀行作為金融機(jī)構(gòu)，在新技術(shù)研發(fā)能力方面，畢竟存在先天不足劣勢，而一些科研院校以及部分實(shí)力強(qiáng)勁的企業(yè)在量子通信技術(shù)研究和應(yīng)用方面已經(jīng)遙遙領(lǐng)先，商業(yè)銀行應(yīng)該主動(dòng)尋求合作機(jī)會(huì)，加速創(chuàng)新應(yīng)用。

4? 結(jié)論

綜上所述，量子通信技術(shù)在銀行業(yè)務(wù)中具有良好的切合點(diǎn)，給正在積極布局金融科技、開展數(shù)字化轉(zhuǎn)型、建設(shè)智慧型銀行的商業(yè)銀行帶來了發(fā)展機(jī)遇，在困難和挑戰(zhàn)面前，商業(yè)銀行應(yīng)該主動(dòng)將機(jī)遇轉(zhuǎn)變成機(jī)會(huì)，將機(jī)會(huì)轉(zhuǎn)化成優(yōu)勢。當(dāng)然，目前量子通信技術(shù)在銀行業(yè)的落地創(chuàng)新應(yīng)用還處于起步階段，存在量子通信技術(shù)成熟度相對(duì)不夠、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化推進(jìn)相對(duì)緩慢、前期資金投入相對(duì)較高、銀行業(yè)務(wù)創(chuàng)新難度相對(duì)較大、人才基礎(chǔ)儲(chǔ)備相對(duì)不足等問題，但是，量子通信技術(shù)基于其獨(dú)特的優(yōu)勢，必將成為商業(yè)銀行創(chuàng)新發(fā)展的主要熱點(diǎn)和方向。

參考文獻(xiàn)

劉乃樂， 吳根， 王兵， 于笑瀟. 量子通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢[J]. 科技中國， 2017（10）： 10-13.

梁涵. 量子通信技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀與應(yīng)用前景分析[J]. 黑龍江學(xué)報(bào)， 2018（10）： 32-33.

艾祎， 杜壯. 量子通信應(yīng)用產(chǎn)業(yè)范圍廣泛[J]. 中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)， 2016（19）： 66-68.

龍桂魯， 盛宇波， 殷柳國. 量子通信研究進(jìn)展與應(yīng)用[J]. 物理， 2018， 47（7）： 413-417.

楊利民， 於學(xué)松. 量子信息技術(shù)對(duì)銀行的挑戰(zhàn)和機(jī)遇[J]. 浙江金融， 2018（10）： 3-10.

程?hào)|亮. 量子通信技術(shù)及其在金融領(lǐng)域的實(shí)踐與思考[J]. 網(wǎng)絡(luò)安全技術(shù)與應(yīng)用， 2018（5）： 94-95.

吳華， 王向斌， 潘建偉. 量子通信現(xiàn)狀與展望[J]. 中國科學(xué)， 2014， 44（3）： 296-311.

許華醒. 量子通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展概述[J]. 中國電子科學(xué)研究院學(xué)報(bào)， 2014， 9（3）： 259-271.

董鵬， 孫曉潔， 霍娟， 李明飛， 楊然. 量子通信技術(shù)研究進(jìn)展及發(fā)展趨勢[J]. 中國戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)， 2016（19）： 66-68.

劉艷. 基于Eclipse RCP的銀行柜面軟件架構(gòu)可擴(kuò)展性的研究[J]. 軟件， 2018， 39（5）： 18-21.

周彩冬， 潘維民. 大數(shù)據(jù)在商業(yè)銀行反洗錢的應(yīng)用[J]. 軟件， 2016， 37（2）： 01-07.