•7
量子通信是什么？
应用量子状态来实现信息传递的通信方式
量子状态的神奇特点：
不可分割
叠加、不可复制
纠缠
•8
量子通信分类
量子通信
Quantum Key Distribution 量子密钥分发
用于安全的传递经典信息
Quantum Teleportation 量子隐形传态
传递量子状态的有效手段
•9
量子通信的安全性
公开
2019/1/18
量子保密通信 技术与应用
武汉航天三江量子通信有限公司
•1
内容大纲
什么是量子保密通信 量子保密通信发展现状 武汉市量子保密通信城域网
•2
什么是量子保密通信
•3
量子保密通信出现的背景
• 斯诺登曝光美国国家家 安全局部署“量子计算 技术攻关”以破解所有 现行密码的计划
• 2016年7年，美国发布《推动量子信息科学： 国家挑战与机遇》
• 上世纪90年代，提出“欧洲量子科
欧洲
学技术”和“欧洲量子信息处理与 通信”两个计划
(EUR) • 2008年，发布《量子信息处理与通
信战略报告》
•12
国外现状－研发排名
经费投入 论文出版物 专利应用 综合排名
美国
1
2
1
1
中国
2
1
•22
•22
主要组成
由1个大型集控站、1个大型可信中继站、9个可信中继站A/B、60个设备（用户）节点组成
•23
依托武汉市已经运行的电子政务专网， 覆盖省市级重要数据中心和政务部门在智慧城市和政务的各种应用
•23
经典--量子波分复用技术
利用现有的商用光通讯网，在大型集控站与可信中继站之间、可信中继站与用户节 点之间使用经典-量子波分复用设备，实现量子信号光与经典信号光的同信道传输 这套技术解决了目前量子保密通信技术推广应用需要单独铺设光纤带来的一系列问 题。光线线路使用成本下降接近30%，线路优化工作量减少10%以上；
•24
•24
量子网络管理系统
包括网络设备硬件信息的采集和管理，设备软件远程升级，网络拓扑采集和呈 现，故障采集、监控和分析管理，性能采集、统计和管理，安全管理和系统管理七 大部分。 实现主动性运行管理自动化、被动性安全管理智能化。
•25
•25
未来展望
量子保密通信产业布局：
上游——核心器件研发 核心芯片、单光子探测器、
武汉市量子保密通信城域网
•17
量子安全应用
数据链路 安全传输
身份认证& 数据安全存储
移动平台 安全通信
QS
量子安 全平台
QS
QS
用户应用
￥$€
国防 金融 政务 企业 个人
•18
量子安全应用
量子 应用
•19

有线业务典型应用
用户A
密文
IP 网络
用户B 密文
明文
量子密钥
量子密钥
光纤 量子信道
明文
20
量子不可分割 量子状态不可克隆 一次一密安全传输
对密钥的窃听是无法实现的 理论上可证明的无条件安全通信方式
•10
量子保密通信发展现状
•11
国外现状－战略计划
• 20世纪末，美国将量子信息技术列为“保持国 家竞争力”计划的重点支持方向
• 2009年，美国政府发布信息科学白皮书，明确 美国 要求各科研机构协调开展量子信息技术研究 (USA)
•15
发展历程
通过诱骗态量子通信技
术在世界上首次实现了
安全通信距离超过
2006
100km。
武汉市量子保密通信城域网建成 （60节点）
2018
“京沪线”首条商业延伸线“武合线” 贯通
2016
第一颗量子科学实验 卫星“墨子号”发射升 空
2017
国家量子通信“京沪干线”贯通 SN
•16
经典密码体系的问题
量子计算机
当量子计算机发展到50量子位的时候，就能实现“量子称霸（quantum supremacy）”，超过世界上任何传统计算机，能够解决任何传统计算 机解决不了的问题。第一次实现量子称霸必将成为物理学和计算机科学 的一个里程碑，虽然不能说出确切的时间，但应该为时不远了。
—— MIT Technology Review关于Google和IBM开展量子计算研究竞争的评述文章
• 黑客组织盗取美国国家安全 局大量黑客工具和漏洞利用 代码在黑市出售
• 黑客攻击美国大选 美国1.9亿选民信息泄露
• 乌克兰电网受恶意 攻击造成70万户家 庭停电
• 1.17亿LinkedIn账 户登录信息泄露
•4
经典密码体系的问题
浮点运算速度峰值每秒20亿亿次
破解!
RSA512 1999年被破解
规划2020年开始建设全国性高速量
2012年起，规划了5000公里量级的超远
子通信网，2040年建成极限容量的
距离量子通信研究
广域量子通信网络
•14
国内现状－战略计划 国家关于信息安全和量子通信领域的相关文件
名称
发布时间 发布单位
相关内容
《国家创新 驱动发展战 略纲要》
2016年5月 19日
RSA768 2009年被破解
RSA1024？
RSA2048？
•5
经典密码体系的问题
量子计算机
经 典
利用经典THz计算机 分解300位的大数，需 150000年。
量 子
利用Shor算法只需1秒！
经 典
经典非对称密码体系 都能够被量子Shor算 法破解；
量 子
不存在无条件安全的 非对称密码体系。
•6
中共中央、 国务院
面向2030年，在量子通信等领域，充分论证，把准方向，明 确重点，再部署一批体现国家战略意图的重大科技项目和工 程。
《国家“十 三五”规划
纲要》
2016年3月 17日
国务院
加强前瞻布局，在空天海洋、信息网络、生命科学、核技术 等领域，培育一批战略性产业。大力发展新型飞行器及航行 器、新一代作业平台和空天一体化观测系统，着力构建量子 通信和泛在安全物联网……,打造未来发展新优势
雪崩二极管
中游——设备研发制造 量子密钥生成与管理终端、
量子VPN密码机、量子移动应 用产品
下游——网络建设与运营服务
•26
谢谢
27
•27
提出了以国际空间站为平台的远距离量子通信实验计划 (Space-QUEST)
美 国
欧
盟
日
本
DARPA（美国国防先进研究项目局）量
子通信网络，演示了量子中继
通过洲际合作建成了多节点城域量
Los Alamos国家实验室正在与空军合作
子通信网络(Tokyo QKD Network)
进行基于飞机平台的量子通信研究
2
2
德国
3
3
6
3
英国
4
4
4
3
日本
8
5
3
5
加拿大
5
6
5
5
澳大利亚
6
11
7
7
法国
9
8
10
8
意大利
11
9
12
9
韩国
17
10
8
10
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国外现状－产业规划及应用
“基于量子密码的安全通信”工程集中了40个研究组，发 布了技术和商业白皮书，启动了技术标准化的制定
实现了多节点城域量子通信网络(SECOQC)，已将量子密码 应用于金融数据传送
无线业务解决方案
2019/1/18
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21
武汉市量子保密通信城域网
武汉市互联网信息办公室牵头组织，武汉航天三江量子通信有限公司承建运营 全球第一个全网应用量子-经典波分复用技术的城域网； 全球第一个商用量子通信城域网； 全球用户节点数最多、设备规模最大的城域网； 运行一年网络零故障，数据零丢失，成码率世界领先水平。