来源 :C114通信网2024-09-18
9月11日~13日，第25届中国国际光电博览会（CIOE 2024）在深圳举行。展会同期举办了“2024国际量子技术科学前沿论坛”，邀请了来自产学研各界的代表分享量子技术发展的现状和未来，量子大观为战略合作媒体。
中国联通研究院高级研究员赵春旭以《中国联通对量子通信应用的探索与思考》为题，对量子通信技术进行了深入解析，并首发了“通密一体融合设备”。
量子通信三个发展方向
赵春旭介绍，量子密码学的发展，是加密方式的破译难度和计算能力之间的博弈。经典通信的安全取决于数学计算复杂性，算法可被量子计算破解；量子通信则利用测量塌缩以及量子态不可克隆等量子力学原理，保证通信过程理论上的无条件安全，从根本上抵御量子计算机带来的威胁。量子密钥分发“无条件安全”的特性与计算复杂度无关，不论对手拥有多强的计算能力，其安全性都不会受到影响。
赵春旭分析了量子通信的三个发展方向：
其一，QKD与PQC结合。2016年，美国国家标准研究院（NIST）面向全球范围内征集PQC标准算法和协议开展PQC标准化工作，正式启动PQC项目，到今年8月正式发布了三种算法标准。同时，美国通过各类法案推进向PQC的迁移工作。
QKD与PQC两条路线相结合可以充分发挥运营商网络优势，完善抗量子计算攻击下一代信息安全保障体系。助力相关产业实现经典加密向后量子算法迁移，为中小型银商政企提供加密服务，抵御数据安全风险。
其二，量子设备的小型化、芯片化及产业链协同。量子设备小型化、芯片化、低成本是推动量子通信技术规模发展的关键，降低量子应用组建成本，同时突破国产化瓶颈。同时，与经典光通信产业协同，带动光量子芯片及设备规模化应用，推动半导体产业链的共同发展。
其三，量子通信与经典通信深度融合，推动规模应用。以量子网络服务于经典通信为目标，基于现网架构建设量子通信网络，提升运营商的安全服务能力。
赵春旭也介绍了量子通信技术的应用场景：量子保密通信、量子安全视频会议、量子政务、量子金融、量子工业互联网、量子车联网、量子U盾等。例如，国家电网2023年已在湖北开展量子加密通信技术配电应用，说明很多行业存在实际需求。
在运营商网络中，量子通信如何应用？在赵春旭看来，一方面是公众业务，例如加密电话、加密视频会议、加密办公系统；另一方面是政企业务，例如加密专线、加密车联网、加密工业互联网。此外运营商自身的O/B/M管理平台，也有安全加密的应用需求。
发布两款通密一体融合设备
三大运营商已纷纷布局量子产业。中国联通未来量子技术发展规划的总体布局如下：
以QKD、QRNG与PQC三项技术为基础，进行与传统网络、设备的融合研究，构建与传统电信网络融合的量子安全内生服务能力，从基础设备，密钥管理，终端及业务应用几个层面开展创新技术研究，形成联通量子创新体系。
此前，中国联通自建的北京-雄安量子干线，在国内首次进行DV-QKD/CV-QKD量子密钥对接测试，探索端到端量子通信混合组网。中国联通还积极参与推动CCSA ST7标准化工作，参与多项行标和研究报告制定，包括牵头国际标准ITU-T“量子密钥分发网络切片的要求及架构”项目立项。
在产品层面，中国联通发布了两款通密一体融合设备。其中，基于联通自主知识产权的G.698.4系统（波长自适应城域接入型波分复用系统），中国联通开发了量子（QKD）和传统光通信融合的传输设备，首次实现通信接入设备的量子“通密一体”方案，为量子通信的大规模应用奠定基础。该设备首次实现量子同密一体设备与经典通信设备的共网管功能，为运营商提供“一张网”管理界面，支持双向200G处理能力，支持双向10G加解密、签名验签性能。设备架构如下：
此外，中国联通也开发了PQC融合光传输设备，支持后量子密码、国密算法硬件加速器，同样支持双向10G加解密。设备架构如下：
在应用层面，中国联通完成了量子密钥云平台+车联网首次应用验证，正在探索基于量子保密通信的移动办公应用。量子专线方面，中国联通采用“通密一体”量子融合光传输设备，与量子密钥云平台结合的方式形成加密专线解决方案，后续随着PQC标准成熟，也将采用QRNG+PQC方案，提供灵活组网的加密专线。