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中国信息通信研究院高级工程师赵文玉:量子密钥分发应用取得进展

2016-09-26  来源:人民邮电报  作者:记者 黄鱼

    在本届信息通信展上,量子通信无疑是秒杀无数观众眼球的尖端科技。在中国电信的展台上,观众能够看到基于量子保密通信的应用。中国信息通信研究院高级工程师赵文玉观展之后表示,国家持续的专项投入和政策扶持为量子通信的发展提供了强劲动力,目前量子通信研究迎来了好时机,我国基于QKD(量子密钥分发)的量子通信产业化也取得了一定进展,不过挑战和困难依然存在。

    赵文玉说,虽然我国量子通信的研究和试验应用起步稍晚,但是发展却非常迅速,尤其是我国成功发射了全球首颗量子卫星,为我国未来在广域开展量子通信研究及试验应用等奠定了坚实基础。目前,在量子通信领域,量子密钥分发技术正在形成一些具体的应用,国内已经部署了一些试验网和试用网,主要针对金融、政务等对安全有高需求的行业。

    虽然应用正在落地,但是量子密钥分发技术仍需要进一步研究和优化。赵文玉表示,目前国内应用的量子密钥分发技术存三大不足。一是传输的距离比较短。二是量子密钥生成的码率比较低。三是在长距离的传输必须部署中继。现在一般采用可信中继,即假设中继节点是可信的,在中继节点密钥要进行交换,这在某种程度上会引入新的安全风险,降低量子密钥分发的安全性。

    赵文玉表示,基于量子密钥分发的量子通信技术要进一步应用和推广,需要克服四大挑战:第一,初期市场规模和用户群体有限。QKD系统前期投入和改造要求较高,主要面向的是有高安全性要求的高端用户,开发需求和盈利能力是重大挑战。在产业化初期,由于目标市场和用户群体有限并且分散,给市场推广、检测认证和售后服务带来较高的门槛和投入要求。

    第二,产业化供应链的建立尚需时日。QKD系统采用的单光子源和光子探测器等核心器件与传统光学器件要求完全不同,其性能参数、生产水平和供货能力等问题都会对产业发展和推广产生影响,新产业链的培育也需要较长的时间。

    第三,测试技术与标准规范研发滞后。对于高新技术而言,测试认证和标准化是商业化推广的必需条件,新型测试认证技术的开发往往非常复杂、昂贵且耗时,需要计量和标准化组织的协调合作。目前测试技术和标准化研究已经成为量子通信应用的一大瓶颈。

    第四,系统应用需要基础设施资源的支持。因为目前难以实现QKD系统的量子态弱信号和传统强光信号的无干扰或弱干扰混传,所以现阶段大规模量子通信组网需要额外的光纤资源进行支持,这无疑会给量子通信系统的应用带来限制。此外,量子通信无法共享传统光通信设备等基础设施,需要进行全新部署,早期会产生大量软硬件升级的高投入需要。

    对于我国量子通信技术和产业发展,赵文玉提出了三点建议。他表示,首先是加大政策支持和专项投入,通过科学研究基金、重大科技专项和试点应用工程等多种形式,从长期战略高度推动量子通信基础科研、技术攻关、设备研制和产业应用等工作。其次是结合信息安全需求,稳步推进战略布局与产业应用,制定相关产业政策,适当鼓励和引导业务运营商及设备商的参与。最后,协调产学研合作,加强测评技术的研究与标准规范的制定,结合我国信息安全保障的紧迫要求,加强通信、密码和安全等领域研究机构和标准化组织的沟通协调,推动量子通信整体架构、性能指标、安全技术要求及测试评价方法等方面的标准化研究。

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