2025年智慧LT《量子安全通信技术应用白皮书》 .pdfVIP

天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。——《周易》

一、量子安全通信发展机遇

1.1技术发展概述

在量子通信技术发展方面，19世纪末到20世纪上半叶，伟大的

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年，爱因斯坦提出光量子假说，运用能量子概念使量子理论得到进一

步发展；1913年，玻尔提出的原子理论为量子理论体系奠定了基础；

1923年，法国物理学家德布罗意提出微观粒子具有波粒二象性的假

说；1926年，薛定谔率先找到了描述粒子运动状态的波函数方程，

也就是著名的薛定谔方程；1927年，海森伯得出的测不准关系，以

及玻尔提出的并协原理，对量子力学给出了进一步的阐释；1925年

到1928年，物理学界形成了完整的量子力学理论，与爱因斯坦的相

对论并肩形成现代物理学的两大理论支柱。量子力学理论的形成是物

理学发展中的一场革命，它揭示了微观世界的特殊运动规律，有力地

冲击了经典物理理论，使人的认识开始从宏观世界深入到微观世界。

1984年，两名贝尔实验室研究人员提出了国际上第一个量子密钥分

发协议BB84协议，正是这个协议的诞生，必威体育官网网址通信进入了量子时代。

在密码安全技术发展方面，1917年，G.Vernam提出一次性密码

（OneTimePassword，OTP）的思想，即对于明文采用一串与其等长

的随机数密钥进行加密，接收方使用相同的随机数密钥进行解密，随

机数密钥真正随机且只使用一次，OTP加密技术已经被证明是安全的。

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百川东到海，何时复西归?少壮不努力，老大徒伤悲。——汉乐府

但在经典通信领域，其所需的密钥很难在不安全的信道上实现无条件

安全分发，采用不安全的密钥来实施“一次一密”加密仍然是不安全

的。后来，出现了公钥密码体制，接收方有一个公钥和一个私钥，接

收方将公钥公开出去，发送方用公钥加密信息后发给接收方，接收方

用私钥解密信息。公钥密码体制的优点是不需要经过安全的信道对外

传递密钥，但它的安全性是基于难于求解的数学难题，例如大数分解

问题，相关资料表明，量子计算机的并行计算能力可以攻破

RSA/DSA/ECDSA等密码，现有公钥体系将面临巨大挑战。

量子必威体育官网网址通信是量子信息领域中率先进入实用化的技术方向。量

子必威体育官网网址通信基于量子密钥分发（QuantumKeyDistribution，QKD）

技术，结合适当的密钥管理、安全的密码算法和协议而形成的安全通

信解决方案。近年来，量子安全通信已逐步从理论走向实验，并向实

用化发展。加拿大Rubenok小组从理论上解决了量子通信网络中的量

子中继问题，证明了QKD是现实条件下保障通信必威体育官网网址的有效技术；

T.Silva小组在两段8.5公里的光纤链路上，使用弱相干态和偏振编

码对MDI-QKD协议进行原理性验证；NicolasGisin小组进行了一项

关于MDI-QKD实验工作，其传输距离成功达到了307公里；潘建伟小

组通过研发高效低噪声单光子探测器，详细展示了能够抵抗所有针对

探测器攻击的MDI-QKD实验；罗开广小组则通过MDI-QKD实验演示了

一种可以抵抗所有探测器侧信道攻击的偏振编码方案。

2018年以来，我国在量子通信技术领域不断突破新记录。清华

大学的研究团队首次实现了25个量子接口之间的量子纠缠，打破了

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