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量子通信行业研究

岳鹏国民研究院分析师

随着处理器的性能越来越强悍，计算机的运算能力快速提升，分布式计算理论也越来越成熟，导致基于复杂度的经典加密算法体系越来越不稳固，容易被破解。而量子计算机的出现那么更将导致经典加密方法“不堪一击”。在这一背景下，量子通信得到重视和大力开展，并有可能开展成为保障信息平安的“终极武器”。

量子通信行业介绍

普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论作为20世纪物理学最伟大的两大发现，为人类物质文明带来了巨大进步。量子是构成物质的最根本的单元，具有不可分割性。分子、原子、光子等构成物质的最根本单元，统称为量子。量子力学的特性成为量子信息的物理根底，主要有量子态的叠加性、量子纠缠态和量子不可复制性。普朗克的量子论和爱因斯坦的相对论作为20世纪物理学最伟大的两大发现，为人类物质文明带来了巨大进步。量子是构成物质的最根本的单元，具有不可分割性。分子、原子、光子等构成物质的最根本单元，统称为量子。量子力学的特性成为量子信息的物理根底，主要有量子态的叠加性、量子纠缠态和量子不可复制性。

量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式。量子通讯是近二十年开展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域。量子通信主要涉及：量子密码通信、量子远程传态和量子密集编码等，近来这门学科已逐步从理论走向实验，并向实用化开展。高效平安的信息传输日益受到人们的关注。基于量子力学的根本原理，并因此成为国际上量子物理和信息科学的研究热点。

行业开展背景

传统的加密算法大多是以其“复杂度”为前提的，简单来说就是通过构造某些需要巨大运算量的问题，让破解密钥需要极长时间甚至根本不可能。以经典加密算法RSA算法为例，其根本原理就是基于“对大数进行因式分解运算量极大”这一事实。例如，在1994年同时使用1600个工作站、花8个月时间才能成功分解一个129位数。只要密钥的长度足够长，用RSA加密的信息实际上是不能被解破的。

?但根据摩尔定律，处理器的运算能力是呈指数即增长的。近些年来，处理器的运算能力已经得到极大提升，而云计算、分布式计算等技术的出现使得大量计算资源可以廉价获得，导致基于复杂度的经典加密算法的破解变得更加容易。

?而量子计算机的出现那么将导致经典加密算法不堪一击。量子计算是一种基于量子力学理论的新型计算，优点在于计算能力强且速度快，是破解密码的强有力“矛”。量子计算机配合一些算法〔如Shor算法〕可以在几分之一秒内实现1000位数的因子分解，从而RSA加密体系将面临“无密可保”的境地。欧美等国目前正大力开展量子计算机，加拿大一家公司已于2011年推出全球第一款商用型量子计算机的雏形D-WaveOne。

?量子通信作为后摩尔时代的新技术，有望实现通信的“无条件平安”，成为保障信息平安的终极武器。量子通信〔量子密钥分发〕利用单个光子进行信号的加载，根据量子力学理论，只要进行探测，光子就会变化，接受方就会产生误码，从而就知道被窃听了，因此量子通信解决了传统通信加密算法易被破解和传输过程易于被监听两大难题。理论上讲量子通信〔量子密钥分发〕是无条件平安的，是信息平安强有力的“盾”。

量子密钥分发通信过程

量子通信与现有的光通信技术相比，主要有以下特点和优势：

?1)量子通信平安必威体育官网网址性极好。量子密码无法被破译，并且采用的是“一次一密”的加密方式，量子通信原那么上不可能被窃听，因为窃听的同时信号被改变，窃听者无法得到原来的信息。

2)量子通信网络容量极大。传统光通信网络的速率可接近Tbits/s量级，而光量子通信网络可再提高104~105量级。

3)量子通信克服了现行光通信的局限性。随着人类空天技术的进步，当人类离开地球去探索宇宙空间时，光通信的的局域性〔传输速度局限于光速〕便会显露出来。但量子通信技术的信息传递速度理论上可以远超光速，特别适于将来的宇宙星际间通信。

4)量子通信可应用于极端环境通信。例如在深海通信或甚至热核战争中，利用量子隐形传递与传播介质无关的特点，依然能够实现信息的有效平安传递。

量子通信产业链分析：

随着量子通信京沪干线建成开通，大规模的跨城的量子通信应用将会快速开展。我们预期2016年，大型金融机构如工商银行、农业银行、民生银行，北京农商行都将会建设北京、上海之家的金融数据中心量子加密通信通道。同时这次也还要将进行量子通信上的高清电视会议的测试。

量子通信产业链从上到下包括：应用层——国防、政务、能源和金融；效劳平台——数据平台、认证平台等等；根底设施——广域量子通信网络；量子关键器件生产----量子点激光器。我们判断，广域网的建设完成将催生出更多政府、金融机构的平安加密通信需求，城际间通信对视频会议的需求也会越来越多，看好城际网络运行后对市场应用的推动作用。上层应用