通信業的量子時代

甘學斌

（公誠管理咨詢有限公司，廣州 510630）

量子通信是一種綜合性較強的新型學科，是通信信息學與量子力學相碰撞的結晶。這種通信技術由量子密布編碼、量子暗碼通訊技術和量子遠程傳態技術組成，它突破了傳統信息傳輸過程中加密方法的束縛，理論上確保數據傳輸過程中“絕對安全”，這是現代通信技術的又一項偉大突破。在現實生活中，量子通信已經慢慢滲透到人民的各方面，引起了世界各國廣泛關注和高度重視。我國抓住了時代發展的機遇，大力研究通信量子產業，雖然研發起步較晚，但在關鍵技術上取得重大突破，成為世界上量子通信的領跑者。同時，量子通信作為一種新型科學技術，產業化的普及仍然漫長。

1 量子通信發展歷程

物理界中最小的單元就是量子，而我們所處的這個世界也可以說是由量子構成的。量子通信的原理就是基于量子疊加和量子糾纏特征，以量子態作為信息傳輸載體。其實現的過程類似兩個人的心靈感應，無論兩個粒子形態的量子相距多遠，也能夠互相影響對方。當一個粒子接受到另一個粒子發出的信號，兩者產生“精神”交互，而本身“軀體”所處位置、當下狀態并沒有改變，這種現象被稱為量子的糾纏特性。因此，相關研究人員正是利用了量子獨特的性質進而開發出量子通信技術，使遠距離的兩種粒子產生產生信息傳遞的交互共鳴。相對來說，這種數據傳輸方式比傳統信息傳遞更加安全可靠。

2 量子通信發展現狀

蒸汽機的發明引發了一次世界革命，而量子態的通信應用，也必將打破傳統通信現狀。相比來說，量子通信更具有獨特的一面。其具有傳輸高效率、傳輸數據量龐大、信息防護性高、更加安全等特點，在通信行業大放光彩。目前，量子通信技術已經滲透到各個方面，如航空航天、衛星導航等領域，這種技術無論在性能和用途方面，都是傳統通信技術不可比擬的。隨著技術的不斷成熟，量子通信技術產業化不久便會普及，屆時量子通信需求原料、服務項目等，必將受到國際熱議。因此，世界各國開始了量子通信技術的研發競賽，以求實現最大化商業價值，為國家安全防護做出巨大貢獻。

3 量子通信技術發展所面臨的問題

3.1 通信保密性不高

從理論來講，量子通信技術依據量子糾纏特性可以實現傳輸信息安全。但從實際情況出發，量子通信技術仍達不到傳輸信息絕對安全。這需要從量子通信技術的細節思考，量子之間的信息交互需要借助外界設備，如接收機、信號節點等，這些載體元件很難與數學模型中系統理論相契合。這樣直接決定了量子通信技術的嚴重漏洞，如果被不法分子加以利用，可能會對信息的傳遞造成監視。另一方面，量子通信不能做到自主進行，需要專業人士進行操控，由于第三方人員的介入，仍會導致傳輸信息的泄露。量子通信是根據密鑰來變換密碼，若傳輸過程中受到攔截，密鑰會發生變化致使攔截失敗，確保數據安全傳輸。但這種量子密鑰會受到光源等外物的干擾和影響，進而對量子通信產生不良效果。

3.2 成本高，使用環境有限

當下，量子通信技術的面向對象是國家科研、國防、航天等領域，所覆蓋的范圍仍舊局限，不能夠進行大規模開展。這種形式表明量子通信技術分散性很高，進而增加了量子通信的建設成本。然而，量子通信技術的傳輸需要兩條介質，其一是信息傳輸網絡，其二是量子密鑰，這種傳輸方式必然對量子通信建設成本造成一定影響。對于這種新興科技，國內許多開發商一直處于觀望角度，并沒有投入大量資金進行傳統通信技術改造升級，這也成為量子通信技術普及的重要障礙。另一方面，量子通信的傳輸對傳輸載體要求較為苛刻。若雙方傳輸距離較遠，則需要借助中轉站或者衛星基站來實現。普通的人工智能手機根本無法實現這一要求，而傳輸所需要的光學元件生產成本較高，所需精度嚴格，這些情況進一步限制了量子通信技術的發展。

3.3 技術方面的成熟度不高

經過多年的研究進步，量子作為新型傳輸技術正是未來通信業前進、發展的方向。作為世界上安全性最高的傳輸線路，具有傳統通信不可媲美的獨立特性。在當今技術下，量子通信的關鍵技術仍舊不成熟，傳輸細節不夠完善、市場規模較為分散。但是，這種新型通信技術仍舊保持著世界領頭羊的位置。所謂存在不足就有巨大的發展空間，在不久的將來，量子通信會做到信息傳輸的絕對安全。從目前的研究結果來看，量子通信采取了QKD光纖傳輸系統，這種系統并不完全與量子傳輸條件相匹配，進而出現了一系列的問題。這種系統無法滿足量子密鑰的“一次一密”特性，原因在于該系統的傳輸安全碼達不到量子傳輸需求，大大的限制了數據傳遞。所以，要想實現量子通信傳遞的絕對安全仍需要在單光子的發送和QKD系統的制定協議上加以改進，使得量子糾纏和量子存儲特性全面發揮作用。

3.4 對量子通信的標準化研究難有突破性進展

量子通信技術早在20世紀90年代就被提出，近幾年才取得突破性發展得以大放異彩。這是新時代科學技術的結晶，究其技術復雜，協議制定要求嚴格，建設成本較高，難以形成量子通信技術的產業化普及。同時，量子通信是一種綜合性較強的項目，其中容納了數學、物理、電子、互聯網等一系列相關知識，給有關人員增加了許多開發難度。如今，多數公司了解量子通信的發展潛力，但仍處于觀望狀態。且各個公司掌握的資料相對保密，彼此這件聯系并不廣泛，這也大大限制了該技術的推行與普及。

4 量子通信未來趨勢

4.1 量子通信技術發展前景

前文著重分析了量子通信技術的傳輸原理、發展歷程及其該技術所面臨的一系列問題。不難看出，如果克服有關難題，量子通信技術必將在不久的將來大放光彩，勢必引起人民的巨大響應。立足當下，我們應該對量子通信有所規劃：

首先，航空航天等軍事領域發展空間較為廣泛。眾所周知，軍事是確保一個國家的安全前提，量子通信技術的高強度安全性直接決定了其應用價值。這種價值已經被社會所認同，未來必將會大批量、大范圍的應用到軍事領域中，確保國家機密信息安全可靠。大力發展航空航天等科學技術，量子通信具有信息跨區域傳遞的準確性和快速性，防止信息傳遞過程中被不法分子竊聽、盜取。根據量子通信技術的獨特性質，可以斷定不久的將來這種新型技術必定會在航空航天等軍事領域取得重大突破。

其次，國家信息的存儲需要量子通信技術保駕護航。國家信息涉及到一個國家的安危，高機密的信息存儲不僅需要高強度的安全性，還需要大容量的存儲空間。量子信息庫可以滿足這一系列要求，并設置“一次一密”的密鑰。若有外物想要修改這種狀態，量子就會發生改變，產生新的密鑰，從而保障國家信息存儲的安全。

最后，量子通信與互聯網應當相輔相成。現如今，網絡發展速度遠超量子技術的發展，大數據、人工智能、云計算等新型互聯網產物應運而生，搭建了全新的網絡架構。而大數據所含的龐大數據庫需要一種快速、準確檢索的傳輸介質，特別適合量子通信技術的一大特性。

4.2 量子通信產業化建議

（1）制度化保障

首先是投入大量資金。量子通信產業化的普及需要大量資金的投入，對量子技術所涉及到的光學器件進行高精度要求，對有關物理元件進行高標準制定，進一步降低量子通信過程中不穩定因素發生概率，從而提高系統的穩定性。

其次是完善稅收激勵政策。針對量子通信技術企業實施稅收減免或優惠政策，鼓勵量子通信企業積極從事量子通信技術的研發和應用推廣工作，研究制定鼓勵金融機構對量子通信技術產業投資的稅收支持政策。

最后是加快標準體系建設。量子通信技術的發展參差不齊，各國有各國的發展目標及其動向。一套完整的體系建設標準會直接影響相關人員發展動向，從而與各個企業開展合作交流，從而大力推進量子通信產業普及。

（2）促進規模化發展

一是建立量子通信技術研究所。在北京、武漢等地設立有關技術研究所，鼓勵相關企業以及學校進行量子通信技術的研發。

二是搭建相關平臺。設置量子通信獎項，鼓勵企業、學校、個人從事量子通信技術研究，大力推動量子技術發展。構建交流學習平臺，供有關人士進行學習、研究，實現良好的合作交流，不斷提升自身素養。

三是推動量子通信技術試點示范工程。在量子通信技術發展較好的省份，選取金融、政務等重點領域開展量子通信技術試點工作，推動量子通信技術的開發應用，起到帶頭示范作用。

（3）強化國際合作

一是推進國際合作交流。每個國家都有研發的技術強項，搭建一個良好的合作交流平臺可以推進量子通信技術健康發展，也能夠制定一套完整的量子通信技術標準，讓量子通信技術更好的造福人類。

二是引進人才。國家應制定相關的法律政策，對人才需要廣泛吸收、破格錄用。鼓勵國外企業及其科研機構在我國設立研發站點。

三是建立人才互訪機制。建立人員互訪機制，定期選派優秀人才赴國外進修和培訓，學習國外先進的技術和管理經驗。

5 結束語

立足當前，雖然量子通信技術市場規模分散，且存在著眾多問題。但是展望未來，量子通信將不只是一種全新的加密通信手段，而且將是新一代信息網絡安全的關鍵技術，將成為越來越普遍的電子服務的安全基石。，隨著在軍事、企業、高校等積極推廣，公司將進一步擴大量子保密網應用，實現量子通信產業規模化發展，實現量子通信產業規模化發展，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揮不可估量的重要作用。