中国联通对量子通信应用的探索与思考.pdf

1、中国联通对量子通信应用的探索与思考中国联通对量子通信应用的探索与思考中国联通研究院中国联通研究院 赵春旭赵春旭2024年年9月月12日日-2-3对量子通信应用的探索与思考对量子通信应用的探索与思考2量子通信量子通信应用应用需求及场景需求及场景1量子通信技术发展量子通信技术发展分析分析目录目录-3-政策形势：中国加强量子科技战略部署政策形势：中国加强量子科技战略部署p 2024年7月21日，党的二十届三中全会审议通过中共中央关于进一步全面深化改革 推进中国式现代化的决定。决定在“健全推动经济高质量发展体制机制”中提出，建立未来产业投入增长机制，完善推动人工智能、量子科技等战略性产业发展政策和治理

2、体系，引导新兴产业健康有序发展。p 2021年3月21日两会通过中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和二三五年远景目标纲要指出要瞄准人工智能、量子信息量子信息、集成电路、生命健康、脑科学、生物育种、空天科技、深地深海等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。加快布局量子计算量子通信等前沿技术.p 2020年10月16日中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习，第二十四次集体学习，习近平总书记在主持学习时强调“量子科技发展具有重大科学意义和战略价值量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，加强量子科技量子科技发展战略谋划和系统布局，培育量子通信等战略

3、性新兴产业，抢占量子科技国际竞争制高点，构筑发展新优势”2016年年12月月关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知政府工作报告2017年年11月月2018年年3月月肯定量子通信发展成果，将量子通信与载人航天等并列为重大创新成果重大创新成果。2020年-2024年依托“京沪干线京沪干线”和“墨子号墨子号”，构建量子保密通信网络运营服务体系，探索行业的应用。把量子通信提升至国家战略高度国家战略高度信息安全与计算能力的博弈信息安全与计算能力的博弈n 经典通信的安全取决于数学计算复杂性（大整数分解问题，离散对数问题）。n 量子密码学的发展是加密方式的破译难度和计算能力之间的博弈。n 量

4、子通信利用测量塌缩以及量子态不可克隆等量子力学原理，保证通讯过程理论上的无条件安全，从根本上抵御量子计算机带来的威胁。影片改编自安德鲁霍奇斯编著的传记艾伦图灵传，讲述了“计算机科学之父”艾伦图灵的传奇人生，故事主要聚焦于图灵协助盟军破译德国密码系统“英格玛”，从而扭转二战战局的经历。加密方式难易 vs 计算能力强弱保密通信发展历程经典通讯的安全性取决于计算难度，打破安全性的关键就在于计算能力。量子计算与量子加密的量子计算与量子加密的“矛与盾矛与盾”n 量子计算机出现以后，目前基于数学理论的密码体系不再安全，量子计算机能在几分钟内将加密算法破解，而量子通信技术则提供了能够抵御这种破解和威胁的方法

5、，即量子加密技术。n 量子密钥分发“无条件安全”的特性与计算复杂度无关，不论对手拥有多强的计算能力，其安全性都不会受到影响。量子计算是以量子比特为基本单元，利用量子态叠加和干涉等原理进行并行计算，相比于经典计算机可实现指数量级的运算处理加速，基于数学计算安全的经典通信将不在安全。量子霸权（量子优越性）2019年10 月 23 日，谷歌在Nature上发布论文，向外界证明已通过实验实现“量子霸权”传统计算与量子计算Google 的论文显示，他们制造出了 53 个量子比特数的量子计算机，计算能力超经典超级计算机。同样的计算量，量子计算机用 200 秒就完成了，而目前最强的经典超级计算机，要花费 1

6、0000 年才能完成。1台n位的量子计算机=2n 台n位的传统计算机并行计算。功能各异的量子密钥分发协议面向不同的应用功能各异的量子密钥分发协议面向不同的应用场景场景发展分析一：发展分析一：QKD与与PQC结合结合n 为抗量子计算攻击，从密码算法的角度，提出了PQC的概念，有4种主流方案：基于格、基于哈希、基于编码、基于多变量。n 2016年，美国国家标准研究院（NIST）面向全球范围内征集 PQC 标准算法和协议开展PQC标准化工作，正式启动PQC项目。到2023.8，经过4轮筛选，3种进入最后评选的候选算法。n 国内外越来越多的厂商根据NIST公布的算法开发PQC相关产品，并有初步商业化进