卞思遠(yuǎn)

（內(nèi)蒙古電力（集團(tuán)）有限責(zé)任公司，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010020）

0 引 言

中國經(jīng)歷了70年的發(fā)展，經(jīng)濟實力與綜合國力均有了質(zhì)的飛躍，成為世界第二大經(jīng)濟體。人們經(jīng)歷了從饑寒交迫到溫飽再到小康，人們生活質(zhì)量得到大幅度提升的同時，信息科技也得到了很大的提升。就以量子通信而言，量子通信是一門全新的交叉性學(xué)科，本質(zhì)上是采用量子糾纏效應(yīng)傳輸信息的通信方法。本文對量子通信和其在電力通信中的有效運用進(jìn)行了分析與探討[1]。

1 量子通信簡介

量子通信擁有無條件安全特性，這就讓其在現(xiàn)代技術(shù)下可以達(dá)到絕對安全傳輸信息的目的。量子通信因而能夠經(jīng)過一次一密確保信息處于安全狀態(tài)，同時經(jīng)過量子狀態(tài)偵查安全攻擊，此乃量子通信于網(wǎng)絡(luò)通信、金融和基礎(chǔ)設(shè)備等方面都具有廣泛應(yīng)用前景的根本之所在。量子通信思想的出現(xiàn)產(chǎn)生于1980 到1990年，光通信技術(shù)和現(xiàn)代物理學(xué)探索成果在這之中運用甚廣。根據(jù)信道加以分類，能夠把量子通信劃分為隱形通信和密碼通信兩種。隱形通信就是通過把粒子未知量子態(tài)傳輸至另一個地方，從而達(dá)到信息有效傳輸，無實物量子信道讓傳輸兩端一起改變，量子隱形通信不能破譯[2]。密碼通信關(guān)鍵使用量子狀態(tài)當(dāng)成信息加解密密鑰，傳輸密鑰能夠即刻發(fā)現(xiàn)竊聽情況。一次一密方法和量子通信無條件安全有緊密的聯(lián)系，物理學(xué)原理在這之中發(fā)揮著重要作用，這是計算能力與數(shù)學(xué)水平持續(xù)提高不會對量子通信安全性帶來影響的重要原因。

量子通信特征表現(xiàn)在如下兩方面。第一，可進(jìn)行無阻礙通信[3]。量子通信是在量子糾纏技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一種通信技術(shù)，在這種糾纏狀態(tài)下，即使彼此相距很遠(yuǎn)，兩個粒子也可以相互糾纏，并且當(dāng)一側(cè)改變時，另一側(cè)也會改變。因此，通過屬性更改的方式可以有效降低信息傳輸障礙發(fā)生的概率，進(jìn)而將實現(xiàn)信息無阻礙傳輸。第二，安全性。獲取量子態(tài)必須是在改變或者損壞當(dāng)前量子狀態(tài)下進(jìn)行，當(dāng)信息在量子信道傳輸中倘若遇到截獲與復(fù)制等會出現(xiàn)信息反饋，繼而通知信源，其安全性是傳統(tǒng)通信無法相媲美的。

2 量子通信現(xiàn)況及其發(fā)展趨勢

在21 世紀(jì)社會發(fā)展過程中，量子通信中量子儲存與探測以及單光子等重要技術(shù)得到了很大的突破與發(fā)展，多種量子理論體系越來越完善，量子通信技術(shù)已經(jīng)慢慢進(jìn)入了試點運用時期[4]。新時代背景下，德國與美國等國家均進(jìn)行了較大的投資，以此探究量子通信技術(shù)。中國也不例外，并且獲得了較好的成果，在一些領(lǐng)域已經(jīng)達(dá)到了世界領(lǐng)先水平，如此必定會推動國內(nèi)經(jīng)濟迅速發(fā)展。

在2012年，中國中科院院士帶領(lǐng)的技術(shù)隊伍，在合肥構(gòu)建了國際上第一個規(guī)?；墓?jié)點數(shù)46 個的城城量子通信網(wǎng)絡(luò)，并且也建立了量子通信安全系數(shù)高的通信保障系統(tǒng)。它們在北京投入永久運行，給中共十八大與2015年9月閱兵提供了非常關(guān)鍵的信息安全保障。2016年末，中國上海與北京構(gòu)建長度總計為2000 多公里的量子保密通信骨干線路，也就是京滬干線，這一干線連接北京與上海的可信度高、拓展性大、軍民相融的廣域光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行長距離和大尺度量子通信驗證與運用。京滬干線能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程高清量子視頻會議系統(tǒng)與別的多媒體橫跨互聯(lián)運用，還能夠?qū)⒔鹑谂c政務(wù)方面的遠(yuǎn)程與同城數(shù)據(jù)災(zāi)備系統(tǒng)加以實現(xiàn)，也可以實現(xiàn)金融機構(gòu)數(shù)據(jù)收集系統(tǒng)合理運用。同時，中國還發(fā)射全世界第一顆量子科學(xué)實驗通信衛(wèi)星，這表明中國通信技術(shù)取得了很大的發(fā)展和進(jìn)步，且還表示了中國在軍用通信行業(yè)站在了世界最前端。未來持續(xù)發(fā)射的諸多量子通信衛(wèi)星，能夠構(gòu)建全球最安全通信網(wǎng)絡(luò)。就如潘建偉教授所闡述的，量子科學(xué)實驗衛(wèi)星發(fā)射，將預(yù)示著我國從經(jīng)典信息技術(shù)的追隨者，變成了將來信息技術(shù)的領(lǐng)跑者，量子通信會快速進(jìn)入現(xiàn)代人生活，改變世界。

量子通信和以往的通信比較，有著一定的保密性與安全性，同時還有很高的時效性，不存在所謂的電磁輻射問題，這些優(yōu)勢決定了其美好的應(yīng)用前景。經(jīng)過光纖能夠達(dá)到城城量子通信網(wǎng)絡(luò)，采用中繼器連接可以達(dá)到城際量子網(wǎng)絡(luò)的目的，經(jīng)過衛(wèi)星中轉(zhuǎn)站可以實現(xiàn)長距離量子通信，形成廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)[5]。在將來發(fā)展過程中，量子通信可以將大規(guī)模應(yīng)用實現(xiàn)，而傳統(tǒng)通信硬件設(shè)備不會被全部更換，而是基于基礎(chǔ)設(shè)施加以融合，僅在通信發(fā)送端與接收端設(shè)置單光子探測儀器與量子網(wǎng)關(guān)等設(shè)備，就可以將通信安全性提高。

3 量子通信在電力通信中的有效運用探索

3.1 提高網(wǎng)絡(luò)通信安全層級

科學(xué)和信息技術(shù)的不斷發(fā)展盡管為供電公司提供了特定的技術(shù)支持，使信息化模式在企業(yè)管理中開始運營，但是計算機病毒的長期潛伏存在嚴(yán)重威脅著企業(yè)的安全，尤其是信息安全。在過去的兩年里發(fā)生了多起勒索病毒攻擊企業(yè)的行為，損害了企業(yè)利益，并給企業(yè)帶來很大的安全生產(chǎn)隱患。在這種條件下，怎么確保電力企業(yè)大量信息安全是非常關(guān)鍵的事情。量子通信可以提高網(wǎng)絡(luò)通信安全層級，避免企業(yè)計算機備受攻擊，進(jìn)而保障電力行業(yè)系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

3.2 異地備份數(shù)據(jù)加密傳輸

中國的電能資源存在分配不均的問題，這使得電力的建設(shè)和調(diào)度變得更加重要，對于不確定事件（尤其是重大災(zāi)害）的預(yù)防性建設(shè)是現(xiàn)代電力公司應(yīng)注意的問題。現(xiàn)階段，一些電網(wǎng)公司已經(jīng)針對實施有效調(diào)度能源問題異地建立了數(shù)據(jù)容災(zāi)中心。在這些數(shù)據(jù)中心的結(jié)構(gòu)和功能上，量子通信的使用極大地保證了數(shù)據(jù)傳輸?shù)臏?zhǔn)確性和安全性，并確保了機密數(shù)據(jù)傳輸?shù)捻樌踩M(jìn)行。在通信級別上，量子技術(shù)的安全性和機密性在一定程度上與以前的復(fù)雜算法的安全性不同，主要是由于其自然特性和優(yōu)勢所形成的獨特屬性，為電力通信技術(shù)的研究和實施以及對遠(yuǎn)程備份數(shù)據(jù)的安全保護(hù)提供了有力的支持。量子密鑰分發(fā)鏈接可以實現(xiàn)密鑰分發(fā)在主數(shù)據(jù)中心和備份數(shù)據(jù)中心之間交換且有效地進(jìn)行，并為遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份傳輸建立安全有效的通道。

3.3 建立加密量子交換網(wǎng)絡(luò)平臺

除去一般的網(wǎng)絡(luò)信息傳輸路徑，部分關(guān)鍵信息也要經(jīng)過電話的形式進(jìn)行傳輸，特別是部分生產(chǎn)指令的傳輸，這就讓確保電力公司中電信技術(shù)的安全性已成為一項非常重要的任務(wù)。量子交換機可以控制傳統(tǒng)的通信網(wǎng)絡(luò)以及量子交換網(wǎng)絡(luò)，因此，可以充分利用量子通信在防止信息遺漏等方面的優(yōu)點為電力公司構(gòu)建最安全的量子交換網(wǎng)絡(luò)平臺。在現(xiàn)代社會的發(fā)展階段，中國對量子交換機的探索研究為加密量子交換網(wǎng)絡(luò)平臺提供了非常重要的技術(shù)支撐。例如，對量子通信系統(tǒng)的理論實踐提出了由交換、控制和輸出等許多模塊組成的光開關(guān)量子交換器，在量子通信網(wǎng)絡(luò)的信源、信宿之間建立光子鏈路，為雙方通信提供量子通道，建立一個量子交換平臺，用弱光源測試該平臺，然后將可用節(jié)點接入量子通信網(wǎng)絡(luò)。

4 結(jié) 論

量子通信是通信行業(yè)中的核心科學(xué)技術(shù)，在各個行業(yè)或領(lǐng)域信息傳輸中起著重要作用?，F(xiàn)代電力企業(yè)持續(xù)深化改革下，企業(yè)需要強化對量子通信的探索與研究，根據(jù)企業(yè)本身通信需求著手建立相關(guān)技術(shù)平臺，為提高企業(yè)通信水平與效果提供保障。中國有關(guān)量子通信的探究處在持續(xù)發(fā)展的時期，需要增加投資推動通信技術(shù)更好更快地發(fā)展。