淺析量子通信技術在商業銀行的應用前景

唐金海 熊占寅 張文慧

摘? 要： 量子通信是近二十年發展起來的新型交叉學科，是量子論和信息論相結合的新的研究領域，在較短的時間內迅速成為廣大學者研究的熱點，獲得社會的廣泛高度關注。近年來，隨著各項關鍵技術逐漸被突破，量子通信已逐步從理論階段和實驗階段，開始走向實踐應用和高速發展階段。本文首先對量子通信技術進行簡要介紹，其次詳細分析量子通信技術在商業銀行的應用前景，最后給出相應的對策建議。

關鍵詞： 量子通信;商業銀行;量子密鑰分發;應用前景

中圖分類號： TN911? ? 文獻標識碼： 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90年代，量子通信是以量子論和信息論為研究領域而發展起來的新型交叉學科，在較短的時間內迅速成為廣大學者研究的熱點，獲得社會的廣泛高度關注[1-2]。近年來，隨著遠距離量子通信獲得較大突破，2016年，我國在甘肅酒泉成功發射了人類第一科量子通信衛星“墨子號”[3]，2017年，總長度超過2000公里的“京戶干線”量子信息通道建成，量子通信技術已逐漸從理論階段和實驗階段，開始走向實踐應用和高速發展階段。本文首先對量子通信技術進行簡要介紹，其次詳細分析量子通信技術在商業銀行的應用前景，最后給出相應的對策建議。

1? 量子通信技術的介紹

1.1? 量子通信的概念

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

1.2? 量子通信技術的優勢

量子通信作為一種全新的通信方式具有以下特點：一是絕對安全，量子通信不依賴復雜的數學算法，而是采用量子密碼學技術，以量子狀態作為加密秘鑰保障通信安全，如果通信過程中發生截獲、修改或復制等操作均會導致量子狀態發生改變，進而保障了數據傳輸具有不可竊聽、不可復制的特性，打破了經典的傳統加密方式的壁壘，真正實現“絕對安全傳輸”。二是高效率，由于量子疊加原理的存在，量子系統可以處在不同量子態的疊加態上，一個n維量子態可以包含2?個態信息，而量子并行性提供的巨大處理能力，可以同時對2?個信息進行數學運算，因此使用量子通信和量子計算相結合，可以是實現對n維量子態進行傳輸，使傳輸能力和傳輸效率顯著提高[6]。三是較強的抗干擾力，量子通信是以量子為載體進行遠距離通信，不會受到障礙物阻隔，具有穿越大氣層的能力，同時，還具備線路零時延和無電磁輻射污染的優質特性，既可以大大提升傳輸速度，又能充分保障通信信道的環保。

1.3? 量子通信原理

1984年，Charles Bennett與Gilles Brassard提出了著名的首個量子密鑰分發協議（即bb84協議），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（Quantum Teleportation，QT），它是利用量子的糾纏特性原理直接通過量子進行信息傳遞。如圖1所示，A粒子和B粒子糾纏在一起，B粒子逐漸向遠離A粒子的方向運動，然后通過技術手段使A粒子和另一個粒子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（Quantum Key Distribution，QKD），它是以量子力學為基本原理，利用量子力學的海森堡不確定性原理和量子態不可克隆定理，建立一條經典通道（傳統網絡）和一條量子信道分別用于傳輸密文和產生秘鑰，每一次新的信息傳遞，通信雙方都會生成新的秘鑰，通過一次一密的方式保障信息安全，同時還可以準確判斷傳輸過程中是否發生竊聽，真正實現了絕對安全可靠傳輸，具體傳輸過程如圖2所示[8-9]。目前，量子秘鑰分發逐漸成為發展勢頭最猛、應用最廣泛的通信方案。

2? 量子通信技術對商業銀行的應用前景

量子通信技術具有通信效率高、安全性突出，保密性出色，在政府、通信、金融等國民經濟領域或部門有較多的應用前景，這給具有客戶眾多、業務豐富、交易頻繁、數據量巨大、安全要求高等特點的商業銀行帶來了發展機遇。一是提供海量、高速的數據傳輸能力。為滿足生產中心和災備中心相隔1000公里以上監管要求，國內商業銀行都采用“兩地三中心”概念和架構模式部署建設數據中心和災備中心，各中心之間將涉及海量的數據傳輸，利用量子通信的特點，組建新型的量子通信網絡構架，特別適合解決海量數據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。目前各商業銀行與監管機構、政府之間、合作企業以及商業銀行總行與各分支機構之間均會涉及一些重要的涉密信息傳輸，利用量子通信絕對安全的特點，建立可靠傳輸鏈路，保障涉密信息的安全性。三是保障業務交易絕對安全，目前銀行柜面交易、網上交易、移動支付、跨境支付等均采用傳統的網絡和加密技術手段保障業務安全，隨著量子技術不斷普及，業務交易的脆弱性逐漸凸顯，而采用量子信息技術的通信和加密方式可以很好的保障業務交易安全，保護客戶隱私。四是拓寬業務創新空間。量子通信技術結合人工智能、大數據、物聯網、云計算、區塊鏈等新興技術，以量子通信技術作為基礎網絡和通訊安全基礎，以其他新興技術作為應用工具，以業務流程優化、業務流程再造作為突破點，不斷開展先進的金融科技創新和深層次的應用創新，進而提升客戶粘性，增強銀行的核心競爭力。

對于傳統商業銀行來說，雖然量子通信技術的創新到來，給商業銀行帶來許多轉型發展機遇，但是量子通信技術帶來的重大革命也給傳統商業銀行帶來了巨大的沖擊和挑戰。從商業銀行內部變革來看，一是量子通信技術的深入應用將對傳統的基礎架構、網絡架構、數據架構和應用架構模式造成巨大沖擊[10]，勢必會改變傳統架構模式以適應量子通信架構;二是商業銀行經過長期發展，基本已經形成了自己的比較成熟的業務生態系統，量子通信技術不斷與業務的創新應用必將對傳統業務架構或業務生態系統帶來重大變革;三是量子通信的理論研究、落地應用和后期維護等工作都對商業銀行的科技能力和人才儲備提出了更高的要求。從外部安全形勢來看，一方面，隨著量子通信技術不斷的普及應用，商業銀行傳統的數據加密措施、交易防護手段將變得十分脆弱，都將給銀行的信息安全帶來嚴重的威脅;另一方面，量子通信技術的創新發展必將使各商業銀行間的市場競爭變得更加激烈。

3? 應對量子通信技術的發展建議

隨著量子通信技術逐步走出實驗室，商業銀行業務創新與量子通信技術不斷探索應用，奪取量子通信技術的制高點的競爭將變得日趨激烈，如何搶占市場先機、把握技術優勢將是各商業銀行亟待解決的問題。因此，針對商業銀行如何布局和發展量子通信技術提出以下建議。一是制定發展戰略，明確發展目標。國家十三五規劃對量子通信技術的發展做了明確的頂層設計，中國人民銀行頒發的《中國金融業信息技術“十三五”發展規劃》對量子通信技術發展做了明確部署，商業銀行應將量子通信技術作為重要戰略目標，納入目前正在實施的數字化、智慧化轉型規劃中，構畫技術發展路線圖和實施路徑。二是依托金融科技創新實驗室，探索落地具體路徑。目前，大多數商業銀行都已經成立金融科技創新實驗室，在大數據、人工智能、區塊鏈、物聯網等新技術應用取得了較多的創新成果[11]，積累了豐富的創新經驗，各商業銀行應該進一步充分發揮實驗室作用，利用機制和資源優勢，不斷推動量子通信技術的落地應用。三是積極探索有效的對外合作交流。銀行作為金融機構，在新技術研發能力方面，畢竟存在先天不足劣勢，而一些科研院校以及部分實力強勁的企業在量子通信技術研究和應用方面已經遙遙領先，商業銀行應該主動尋求合作機會，加速創新應用。

4? 結論

綜上所述，量子通信技術在銀行業務中具有良好的切合點，給正在積極布局金融科技、開展數字化轉型、建設智慧型銀行的商業銀行帶來了發展機遇，在困難和挑戰面前，商業銀行應該主動將機遇轉變成機會，將機會轉化成優勢。當然，目前量子通信技術在銀行業的落地創新應用還處于起步階段，存在量子通信技術成熟度相對不夠、技術標準化推進相對緩慢、前期資金投入相對較高、銀行業務創新難度相對較大、人才基礎儲備相對不足等問題，但是，量子通信技術基于其獨特的優勢，必將成為商業銀行創新發展的主要熱點和方向。

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