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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

科学家们积极探索，对量子概念的提出和发展做出了巨大贡献。1900

年，普朗克提出黑体辐射量子假说，首次引入能量子的概念；1905

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，保密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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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。

量子保密通信是量子信息领域中率先进入实用化的技术方向。量

子保密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保密的有效技术；

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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