量子Q波技术白皮书 .pdf
“Q
量子波”技术白
皮书
（2023年）
目录
1量子信息技术发展概况1
1.1发展方向1
1.1.1量子通信1
1.2.2量子计算2
1.3.3量子测量2
1.2国内外发展现状2
1.2.11主要国家政策2
1.2.2量子通信设施部署概况3
1.2.3电信运营商量子产业化现状4
2中国移动量子密钥服务体系4
2.1量子计算对密码算法的影响4
2.2量子技术对通信网的使能作用5
2.3量子密钥服务体系方案6
3量子“Q波”密钥无线分发系统7
3.1量子密钥分发问题7
3.22量子密钥无线分发技术8
3.3研究进展及关键问题10
4量子“Q波”密钥服务中心12
4.1系统架构12
4.2主要功能13
5量子“Q波”在通信行业应用场景14
5.1关键信息基础设施安全14
5.2移动终端加密通信15
5.3量子安全对讲16
5.4量子安全视频16
5.5量子安全物联网17
5.6数据容灾备份18
6推进建议19
缩略语列表20
1量子信息技术发展概况
1.1发展方向
量子信息技术是量子物理与信息科学交叉的新生学科，其物理基础是量子力学。自从
量子信息科学创立以来，已经先后孕育出激光、核磁共振等新技术，成为20世纪最重要的
科学发现之一。进入21世纪，量子科技革命的第二次浪潮正在来临，催生了量子通信、量
子计算和量子测量等一批新兴技术，在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面
突破经典技术的瓶颈，将极大地改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。
当前，量子技术主要包括量子通信、量子计算和量子测量，三大技术领域的成熟度存
在一定差异。基于量子密钥分发的量子保密通信已进入产业化初期，是国内外运营商在量子
科技领域的主要投入方向。
1.1.1量子通信
量子通信是量子信息科学的重要分支，它是指利用量子比特作为信息载体来进行信息
交互的通信技术。其安全性由量子力学基本原理保证，在量子密钥传输过程中，窃听者无法
做到既窃听又不留下痕迹。量子通信有两种最典型的应用方式:量子密钥分发（QKD）和量
子隐形传态。量子密钥分发可以提供原理上无条件安全的通信手段，是首个从实验室走向实
际应用的量子信息技术。量子隐形传态可以用来传输任意未知的量子态，同时也是远距离量
子密钥分发所需的量子中继的重要环节。
量子通信不是要替代经典通信方式，而是通过在经典通信中使用量子密钥以提升通信
安全性，同时量子通信的规模化应用也需要与经典通信技术相融合。发展量子通信技术的终
极目标是构建广域量子通信网络体系，广泛认可的发展路线是：通过光纤实现城域范围内的
量子通信网络；通过中继分段传输实现城际量子通信网络；通过卫星中转实现数千公里甚至
是全球化的量子通信网络。
1.1.2量子计算
量子计算利用量子叠加和干涉等原理进行量子并行计算，可以在特定问题上相对于经
典计算提供指数级加速，为若干大规模计算难题提供了解决方案。量子计算机广义上包括
通用量子计算机和专用量子模拟机。
量子计算研究可分为三个阶段。第一个阶段是实现“量子优越性”，即量子模拟机针
对特定问题的计算能力超越经典超级计算机，这一阶段性目标已经实现；第二个阶段是实
现具有应用价值的专用量子模拟系统，可在组合优化、量子化学、机器学习等方面发挥效
用；第三个阶段是实现可编程的通用量子计算机，能够在经典密码破解、大数据搜索、人
工智能等方面发挥巨大作用。实现通用可编程量子计算机还需要全世界学术界的长期艰苦
努力。
1.1.3量子测量
随着量子测量技术的快速发展，计量标准将进入“量子时代”。这将全面提高七个基
本物理量（长度、质量、时间、电流、温度、物质的