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量子计算技术

中电信量子集团:打造量子密码全面解决方案,筑牢密码安全防线

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   “量子计算对现有密码体系的威胁已经迫在眉睫”。中电信量子集团技术团队基于量子密钥分发技术(QKD),成功打造了抗量子密码体系,形成了量子密码全面解决方案,构筑‘量子+’产业生态,促进成果转化,持续赋能千行百业。某一天,你一觉醒来,发现金融账户里的资金不翼而飞,手机推送的新闻里说:量子计算机破解了区块链的密码,很多人一夜之间破产;政府、银行等机构的加密数据被攻破,社会生活陷入混乱……这并非科幻小说里的场景。有科学家预测,这样的场景,有可能在21世纪中叶甚至未来几年内到来。这便是人类的“Q-Day”时刻,届时,大型量子计算机能够轻而易举地破解了现在的公钥算法等数字加密技术。

       在中电信量子集团研发与运营中心副总经理、电信行业“大国工匠”罗俊看来,十年内量子计算就会颠覆传统的密码体系,“量子计算对现有密码体系的威胁已经迫在眉睫”。眼下,仅从计算能力看,量子计算机已经一骑绝尘,例如,分解300位的大数,万亿次量子计算机仅需1秒,而万亿次经典计算机则需要15万年。面对量子计算的威胁,人类并非束手无策,抗量子计算便是其中的应对策略之一。“必须树立量子安全意识,构建新型密码安全基础设施。”罗俊认为。

       近年来,量子科技已成为全球科技大国集中发力的新一轮科技革命和产业变革前沿阵地。目前,中国是世界上唯一在超导量子和光量子两种物理体系上都实现“量子优越性”的国家。面对量子计算的威胁,各国都在加大抗量子计算的科研与产业投入,这方面的国际竞争越来越激烈,且有加速的趋势。在此背景下,中电信量子信息科技集团有限公司(下称“中电信量子集团”)应运而生。中电信量子集团是中国电信全资设立的子公司,是国务院国资委确定的首批启航企业,总部设在安徽合肥。2023年5月,中国电信正式成立了中电信量子集团,注册资金达30亿元,立足“全球领先的量子科技企业”的目标定位。

       作为量子信息科技领域的“国家队”和量子产业行业的“领头雁”,中电信量子集团将量子保密通信能力和产业的建设,作为量子科技国家战略和抗量子计算的核心环节进行了全力投入,涌现出了一批像罗俊一样的量子技术专家。过往20多年,罗俊只专注于一件事——密码与网络安全。2022年加入中电信量子集团后,他的研究重点从经典密码技术转向量子密码技术,以及二者的融合。在罗俊的带领下,中电信量子集团技术团队基于量子密钥分发技术(Quantum Key Distribution,QKD),已经成功打造了抗量子密码体系,形成了量子密码全面解决方案。

       量子密钥分发技术是抵御量子计算威胁的关键。罗俊的相关研究表明,“一次一密”在信息论上具有“perfect secrecy”,可以抵抗任何算法的破解,包括量子计算。“采用量子通信技术进行的密钥分发,由量子力学中的量子不可分割原理和不可克隆定理保证了密钥在分配过程中不会被任何第三方无感知地截获,成为实现‘一次一密’密钥分发的理想方式。”他认为。

      中电信量子集团在抗量子计算方面已经形成量子密码全面解决方案——以量子密钥为核心,与商密算法相结合,提供量子安全传输、量子身份认证、量子安全存储三大能力,面向IT系统、业务系统、云平台、云上业务系统等多个场景,实现基于量子技术的安全防护。中电信量子集团量子密码全面解决方案,融合了量子密钥分发技术(QKD)和抗量子算法技术(Post Quantum Cryptography,PQC)。在罗俊看来,如果说量子计算机是刺穿现有加密系统的“矛”,则量子密码技术是抵御量子计算机攻击的安全之“盾”。

      众所周知,量子是能量的最小不可分割单元,它的核心在于“最小不可分割”,每一个不可分割的量子可以看作一个单量子态,其最大的特点是具有测量不准和不可克隆的性质。量子的不可精确测量也就意味着无法精确克隆,这就保证了只要有人试图复制,就会发生乱码,就能被系统发现。这就意味着,量子态在传输过程中具有了绝对安全性。利用量子态的物理特性所产生的密钥就是量子密钥,它具有随机性。“相比于传统通信方式,量子通信因其密钥分发的完全随机性和物理安全性,在保密性方面拥有显著优势。”罗俊称。

      基于中电信量子集团在量子密钥分发上的技术优势,以及中国电信在技术、网络、渠道等方面的资源禀赋,中国电信正在构建涵盖量子密钥分发、量子密码资源池和量子密码管理平台的量子安全基础设施,建成合肥、雄安、上海等重点城市量子城域网,并形成“一网一池一平台”的量子安全基础设施建设方案。

   “我们基于量子密钥分发的量子安全基础设施,对内支持中国电信的所有业务,对外全面开放,方便合作伙伴和开发者使用量子技术、开放量子应用,各方携手并进,加速量子安全技术落地应用。”罗俊向澎湃新闻表示。

中电信量子集团深度融入国家战略,践行央企使命担当,为量子密钥领域技术标准化持续作出贡献:牵头国际标准BTU-T《量子密钥分发网络-可靠性评估》获批立项;牵头制定《量子密钥分发与经典光通信共纤传输技术要求》等9项行业标准。一直以来,中电信量子集团致力于加快抗量子计算新型安全基础设施建设,积极推动量子通信产业化和量子计算实用化,推动量子信息产业在全国规模推广,其中,量子安全技术产业化已经按下快进键。在合肥中电信量子集团总部展厅里,陈列着安全SIM卡、量子云印章、量子密话定制终端、服务器密码机等一系列量子和密码科技产品。这些都是基于中国电信量子集团的量子密码安全能力打造的产品。展厅里还展示了量子技术的发展史,以及诸多量子“黑科技”,基本每天都会有参访团队到访,展厅俨然成为一个量子科技科普空间。



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