1、面向未来的通信：量子安全技术的兴起探索使用安全框架与验证工具 助力将量子算法及量子架构从理论模型 和实验室环境推向安全可靠的实际应用部署应用指南 2 面向未来的通信：量子安全技术的兴起应用指南 目 录 1 简介.42 量子安全网络.52.1 为什么需要.52.2 标准.52.3 QKD 和 PQC.72.4 对行业的影响.83 量子安全测试领域.93.1 测试和监控 QKD 系统.113.2 测试 PQC 性能.163.3 测试混合系统.204 其他注意事项.225 总结.253 面向未来的通信：量子安全技术的兴起应用指南 量子安全通信不再是遥不可及的目标它正在发生。多样化的技术生态系统正在推

2、动这一 进步，包括量子密钥分发(QKD)、后量子密码术(PQC)、端到端混合 QKD-PQC 模型、基于卫星的加密和密钥管理，以及将经典系统与量子安全系统相结合的过渡架构。鉴于量子计算的颠覆性 潜力，这些创新正在改变我们对于安全通信的认知。随着这些技术的不断发展，确保架构和系统部署具备最高的弹性、安全性、效率以及实际应用的可靠性变得至关重要。这在量子技术与物理基础设施交叉的光学层尤为重要。在许多情况下，挑战在于将量子科学（尤其是量子光学）从实验装置转化为可靠的现场解决方案。标准和一致性对这一转变至关重要。但对基础设施的深刻理解也很重要，尤其是支撑安全量子传输的光学系统。光学不仅仅是一个组件，它

3、是量子安全通信的基石。拥有量子创新和深层光纤专业知识的值得信赖的合作伙伴是成功的关键。本文考察了大规模部署量子安全技术的关键因素。VIAVI 在这一点上有着独特的定位，将光纤领域数十年的领先地位与先进的量子研究相结合。VIAVI 在系统、物理和实验室验证方面拥有 30 多年的经验，为如何安全高效地将基于光子的通信从实验室过渡到实际部署提供了一个难得的视角。4 面向未来的通信：量子安全技术的兴起应用指南 1 简介量子计算能力的预期爆炸式增长将重新定义数字安全的前景。随着量子处理器越来越接近实际实现，保护当今通信、金融系统和数字身份的加密基础面临着生存威胁。这个即将到来的里程碑 -通常被称为 Q-

4、Day-标志着量子计算机将能够破解 RSA 和椭圆曲线密码(ECC)等广泛使用的公钥密码系统，使世界上许多加密数据容易被解密。虽然 Q-Day 还没有到来，但现在就迫切需要采取行动。今天收集的数据明天就可以解密，这种威胁被称为“现在捕获，以后解密”。作为回应，政府、标准机构和企业正在加速采取能够承受量子机器计算能力的量子安全技术。标准和一致性测试对这一发展至关重要。如果没有严格的验证，即使是最有前途的量子安全解决方案也有部署失败的风险。基础设施考虑事项，特别是涉及光纤、光子传输和信号完整性的考虑事项，必须得到精确解决。然而，从理论到实践的转变是一项复杂的工作。量子安全技术不仅必须安全：它们还必

5、须具有互操作性、弹性、可移植性，并且能够在现实环境中运行。这在传输和接收量子信号的光学层以及后量子密钥加密层尤其关键。在许多方面，挑战在于将量子技术-特别是量子光学-从实验室转移到现场，将它们从科学实验转化为可操作的系统。这就是 VIAVI 的专业知识变得不可或缺的地方。VIAVI 在光纤、系统工程和实验室验证领域拥有 30 多年的领先地位，在支持量子转变方面具有独特的优势。我们的量子安全测试套件为评估量子防护技术的功能、合规性、性能和弹性提供了一个全面的平台。无论是集成到现有基础设施中还是部署在试验台中，VIAVI 解决方案都使利益相关者能够自信地评估和部署量子安全 系统。本文探讨了量子安全

6、通信的发展前景，推动它的技术，以及测试和验证在确保安全无缝地过渡到后量子世界中的关键作用。5 面向未来的通信：量子安全技术的兴起应用指南 2 量 子 安 全 网 络 2.1为什么需要数字加密是任何无线通信系统（如移动电话）的关键组件。窃听者可以监听电话并试图提取数据，但加密数据消除了这种威胁。随着量子计算机的兴起，现代加密方法面临被破解的 风险。虽然量子计算机仍需 5-10 年才能问世，但恶意分子现在可以非法捕获数据，待量子计算机可用时再进行解密。这种威胁被称为“现在捕获，以后解密”(HNDL)，它给政府、军队和金融机构带来了严重的担忧。这个问题的一个解决方案是采用 PQC 来保护敏感数据免受