量子信息時(shí)代銀行業(yè)的機(jī)遇、挑戰(zhàn)與變革

紀(jì)瑞樸 王彥博

導(dǎo)語：量子作為最小的不可分割的微觀粒子，具有波粒二象性、糾纏性、疊加性、不可克隆等諸多神奇物理特性，賦予了量子信息技術(shù)超強(qiáng)功能，并催生新一輪信息技術(shù)革命。本文聚焦量子數(shù)學(xué)與計(jì)算、量子加密通信、量子移動(dòng)定位和量子記憶存儲(chǔ)四大應(yīng)用場景，從量子特性與技術(shù)原理入手，深入分析量子信息的各項(xiàng)技術(shù)優(yōu)勢(shì)與創(chuàng)新突破，以及給銀行業(yè)信息存儲(chǔ)、通信傳輸、大數(shù)據(jù)處理乃至數(shù)字化轉(zhuǎn)型帶來的機(jī)遇與挑戰(zhàn)，并提出系統(tǒng)化應(yīng)對(duì)策略。

以量子數(shù)學(xué)、量子計(jì)算和量子通信為代表的量子信息技術(shù)，是植根于量子力學(xué)的新一代信息科學(xué)技術(shù)，它的誕生標(biāo)志著人類社會(huì)將從經(jīng)典信息技術(shù)跨入量子信息技術(shù)的新時(shí)代。量子信息技術(shù)以光子、原子等微觀粒子作為操控對(duì)象，依托量子糾纏性、疊加性、不可復(fù)制性等特有的物理屬性進(jìn)行數(shù)據(jù)信息編碼、存儲(chǔ)、傳輸和調(diào)制，能夠突破經(jīng)典信息技術(shù)瓶頸，可在通信信息安全、計(jì)算機(jī)運(yùn)算速度等諸多方面帶來質(zhì)的飛躍。銀行作為信息密集型行業(yè)，量子信息技術(shù)將給銀行業(yè)的海量信息存儲(chǔ)、保密通信傳輸、人工智能深度應(yīng)用等方面帶來新契機(jī)、新動(dòng)能，同時(shí)也可能給銀行傳統(tǒng)的信息加密體系帶來威脅，因此亟須強(qiáng)化頂層制度設(shè)計(jì)，謀篇布局，研究變革策略與應(yīng)對(duì)舉措。

量子特性及量子信息技術(shù)應(yīng)用場景

量子是能量子的簡稱，是現(xiàn)代物理學(xué)中的重要概念，反映的是一個(gè)物理量最小的、不可再分割的基本單位，光子、原子、質(zhì)子、夸克等都屬于量子范疇。根據(jù)量子力學(xué)理論，量子作為微觀粒子，具有與經(jīng)典物理學(xué)揭示的宏觀世界物理客體迥然不同的物理屬性與特點(diǎn)，如波粒二象性、相干性、不確定性、不可克隆性等，其中最重要的特性有兩個(gè)：一是糾纏性。在微觀世界中，具有共同來源、相互耦合的兩個(gè)微觀粒子之間存在著某種糾纏關(guān)系，不論它們的距離多么遙遠(yuǎn)，如果一個(gè)量子態(tài)被觀測后發(fā)生塌縮，另一個(gè)量子態(tài)也會(huì)對(duì)應(yīng)發(fā)生塌縮，愛因斯坦稱之為“幽靈般的超距作用”，如同兩個(gè)相距遙遠(yuǎn)的雙胞胎不約而同地想做同一件事，這種神奇現(xiàn)象可謂“心靈感應(yīng)”。二是疊加性。一個(gè)量子可以同時(shí)存在兩種或更多種狀態(tài)，即量子疊加態(tài)，我國量子衛(wèi)星項(xiàng)目首席科學(xué)家潘建偉院士曾形象地描述量子疊加性，稱量子就像《西游記》中的孫悟空一樣會(huì)分身術(shù)，可以在兩個(gè)不同的空間地點(diǎn)同時(shí)現(xiàn)身，盡管量子疊加性顛覆了經(jīng)典物理學(xué)的常識(shí)與運(yùn)行規(guī)律，其中的奧妙與原理令科學(xué)家至今無從解釋，但著名的“電子雙縫干涉實(shí)驗(yàn)”早已證明其客觀存在，即量子可以同時(shí)穿過兩道狹縫并在背景屏幕上形成干涉條紋。

為挖掘利用量子的特性和優(yōu)勢(shì)，20世紀(jì)90年代，科學(xué)家將量子力學(xué)（Quantum Mechanics）應(yīng)用到信息領(lǐng)域，從而誕生了量子信息技術(shù)，并基于“5M框架”逐步演化形成量子數(shù)學(xué)與計(jì)算（Quantum Math & Computing）、量子加密通信（Quantum Encrypted Messaging）、量子移動(dòng)定位（Quantum Mobile Positioning）、量子記憶存儲(chǔ)（Quantum Memory Storage）等應(yīng)用領(lǐng)域和場景。

量子數(shù)學(xué)與計(jì)算

量子數(shù)學(xué)與計(jì)算主要是運(yùn)用量子的特有物理屬性——疊加性（量子疊加態(tài)）而開創(chuàng)的一種新型計(jì)算模式。與傳統(tǒng)電子計(jì)算機(jī)相比，量子計(jì)算機(jī)的最大優(yōu)勢(shì)在于天然的并行運(yùn)算能力，運(yùn)算速度快，信息處理能力強(qiáng)，對(duì)電子計(jì)算機(jī)形成碾壓式超越。

從技術(shù)原理上看，電子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器以晶體管作為載體，1個(gè)比特的存儲(chǔ)器（1個(gè)晶體管）在同一時(shí)刻只能存儲(chǔ)二進(jìn)制的0或1兩個(gè)數(shù)中的一個(gè);而量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)器則是以光子、原子、中子等微觀粒子——量子作為載體，由于量子本身具備疊加性特質(zhì)，可以實(shí)現(xiàn)多狀態(tài)的線性相干疊加，1個(gè)量子比特的存儲(chǔ)器（1個(gè)光子或原子）可以同時(shí)存儲(chǔ)二進(jìn)制的0和1兩個(gè)數(shù)。依此類推，當(dāng)存儲(chǔ)器容量增加到n比特時(shí)，電子計(jì)算機(jī)仍然只能承載0和1的2n種數(shù)據(jù)組合中的一種;而量子計(jì)算機(jī)卻能同時(shí)承載2n種數(shù)據(jù)組合中的所有數(shù)據(jù)?？梢?，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)能力呈指數(shù)級(jí)暴增態(tài)勢(shì)。因此，當(dāng)n足夠大，存儲(chǔ)器容量擴(kuò)展到至少50量子比特時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的存儲(chǔ)及運(yùn)算能力將超越任何經(jīng)典電子計(jì)算機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)“量子霸權(quán)”（我國通常稱之為“量子優(yōu)越性”或“量子優(yōu)勢(shì)”）。

在計(jì)算機(jī)科學(xué)中，計(jì)算過程可以看作為存儲(chǔ)信息變換過程。量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典電子計(jì)算機(jī)的迥異之處在于，電子計(jì)算機(jī)對(duì)容量為n比特的存儲(chǔ)器操作一次只能變換一個(gè)數(shù)據(jù)，而量子計(jì)算機(jī)則可變換n個(gè)比特。這意味著量子計(jì)算機(jī)天然具有強(qiáng)大的并行運(yùn)算能力，運(yùn)算速度可以是電子計(jì)算機(jī)的2n倍。近年來，量子計(jì)算技術(shù)突飛猛進(jìn)，居于全球領(lǐng)先地位的美國谷歌公司于2019年10月成功研發(fā)出擁有53個(gè)超導(dǎo)比特的量子計(jì)算原型機(jī)“懸鈴木”，只需短短的200秒則可解決全球最先進(jìn)的超級(jí)計(jì)算機(jī)需要1萬年才能完成的任務(wù)，聲稱首次實(shí)現(xiàn)了“量子霸權(quán)”。我國砥礪追趕并成功殺入第一方陣，已于2020年12月開發(fā)出最多擁有76個(gè)光子的量子計(jì)算機(jī)“九章”，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣的運(yùn)算速度比全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)“富岳”快100萬億倍，從而成為繼美國之后第二個(gè)實(shí)現(xiàn)“量子優(yōu)勢(shì)”的國家。

量子加密通信

量子加密通信的核心是量子隱形傳送，依托量子特有的物理屬性——糾纏效應(yīng)實(shí)現(xiàn)量子加密。量子加密通信是當(dāng)今最為先進(jìn)且已走向規(guī)模化商用的新型通信方式，它具有傳統(tǒng)通信技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性：一是保密性能強(qiáng)。根據(jù)量子力學(xué)基本原理所揭示的量子糾纏效應(yīng)，處于通信狀態(tài)中具有耦合關(guān)系的兩個(gè)微觀粒子，只要改變其中任意一個(gè)（實(shí)施監(jiān)測或網(wǎng)絡(luò)攻擊皆可引起量子態(tài)改變），另一個(gè)量子態(tài)也將在瞬間對(duì)應(yīng)塌縮。因此，通信一旦在傳輸過程中遭遇網(wǎng)絡(luò)攻擊或窺視監(jiān)測，將會(huì)破壞原有信息，竊取者即使截獲信息也將喪失應(yīng)用價(jià)值，所以說量子加密通信是迄今為止唯一可從理論上嚴(yán)格證明“絕對(duì)安全”的通信方式。二是隱蔽性能好。量子加密通信采用單光子源傳輸方式，不會(huì)像傳統(tǒng)通信技術(shù)那樣因發(fā)送大量電磁波而形成電磁輻射，不法分子無法實(shí)施無線探測或監(jiān)聽，無形中又增添了一道安全屏障。三是抗干擾性能強(qiáng)。量子加密通信的傳輸機(jī)理與傳統(tǒng)通信迥異，依托的是量子之間的糾纏與感應(yīng)，不受任何空間環(huán)境的干擾影響，擁有近乎完美的抗干擾性。四是應(yīng)用廣泛。量子加密通信不受任何空間障礙阻隔，更不受傳播媒介的限制，無論是有線光纖還是海底亦或是太空，皆可通信，未來可打造覆蓋全球乃至宇宙太空的天地一體化廣域量子互聯(lián)網(wǎng)。

目前量子加密通信正在加速走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，而且我國已然成為當(dāng)之無愧的領(lǐng)跑者，相繼建設(shè)開通世界首條量子加密通信骨干網(wǎng)——京滬干線、成功發(fā)射全球首顆量子通信實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星——墨子號(hào)，開創(chuàng)跨洲際量子加密通信之先河，天地一體化的量子通信網(wǎng)絡(luò)初具雛形。

量子移動(dòng)定位

量子導(dǎo)航定位系統(tǒng)是利用量子自身奇特的糾纏性和壓縮態(tài)而開發(fā)的新一代導(dǎo)航定位技術(shù)，可突破包括GPS在內(nèi)的經(jīng)典無線電定位系統(tǒng)因信號(hào)帶寬和功率對(duì)定位精度的限制，顯著提升定位精度。其技術(shù)原理是，在脈沖信號(hào)中光子能夠被壓縮，而且具有耦合糾纏態(tài)的光子頻率二階關(guān)聯(lián)，賦予了信號(hào)超乎想象的高密集度與強(qiáng)相關(guān)性，從而使量子脈沖能以一定的速率且成束地到達(dá)檢測目標(biāo)。這為信號(hào)測距定位帶來重大創(chuàng)新，可將用戶時(shí)空坐標(biāo)的測量精度提升倍（M代表檢測器數(shù)，N代表每組脈沖的光子數(shù)），使移動(dòng)定位誤差控制在厘米級(jí)以內(nèi)。同時(shí)，基于量子不可克隆原理，無法精確復(fù)制量子態(tài)竊密，從而賦予量子移動(dòng)定位高度的安全性與保密性。目前歐美發(fā)達(dá)國家在量子移動(dòng)定位領(lǐng)域居于主導(dǎo)地位，相繼推出量子陀螺儀、脈沖式量子定位、星基空天量子定位等系統(tǒng)。

量子記憶存儲(chǔ)

存儲(chǔ)器是用于存儲(chǔ)各類數(shù)據(jù)信息的記憶部件，是人類文明傳遞的重要手段，并隨著時(shí)代的演進(jìn)而不斷迭代創(chuàng)新，特別是在經(jīng)典信息走向量子信息的新時(shí)代，量子存儲(chǔ)器已然成為量子計(jì)算機(jī)和量子通信網(wǎng)絡(luò)不可或缺的核心器件。

與經(jīng)典存儲(chǔ)器相比，量子存儲(chǔ)器的一個(gè)獨(dú)特優(yōu)勢(shì)就是存儲(chǔ)容量巨大。經(jīng)典存儲(chǔ)器通常以比特為基本單元，一個(gè)存儲(chǔ)單元只能存儲(chǔ)一個(gè)比特，所以存儲(chǔ)器的容量其實(shí)就是經(jīng)典存儲(chǔ)單元的個(gè)數(shù);而量子存儲(chǔ)器由于量子相干性、疊加性等特點(diǎn)，它的一個(gè)存儲(chǔ)單元可以一次性存儲(chǔ)n個(gè)量子比特。研究表明，固態(tài)量子存儲(chǔ)器的容量如果擴(kuò)展至100個(gè)量子比特，就已經(jīng)遠(yuǎn)超全球所有經(jīng)典存儲(chǔ)器之和。擁有50個(gè)量子比特的存儲(chǔ)器能同時(shí)存儲(chǔ)超過千萬億個(gè)數(shù)據(jù)，而100個(gè)量子比特可存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)則將超過千萬億的平方。美國巧妙利用空間分波技術(shù)，率先設(shè)計(jì)推出容量為12個(gè)單元的量子存儲(chǔ)器。我國后來居上，引入更為先進(jìn)的二維量子存儲(chǔ)陣列技術(shù)，將存儲(chǔ)單元數(shù)目擴(kuò)展到225個(gè)，從而使量子存儲(chǔ)器容量飛躍提升。

量子信息技術(shù)給銀行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)帶來新機(jī)遇

量子數(shù)學(xué)與計(jì)算將補(bǔ)齊銀行業(yè)數(shù)據(jù)處理的短板，進(jìn)而加速向數(shù)字化、智能化升級(jí)躍遷

大數(shù)據(jù)是銀行業(yè)數(shù)字化、智能化轉(zhuǎn)型的核心驅(qū)動(dòng)力。然而，近年來摩爾定律近乎失效，傳統(tǒng)經(jīng)典電子計(jì)算機(jī)的計(jì)算能力的提升步伐日趨放緩，與數(shù)字經(jīng)濟(jì)浪潮奔涌而來背景下銀行業(yè)數(shù)據(jù)規(guī)模加速增長對(duì)計(jì)算能力的強(qiáng)勁需求日漸不匹配，現(xiàn)有計(jì)算能力難以支撐愈加龐大的數(shù)據(jù)計(jì)算與分析，特別是高度依賴計(jì)算機(jī)算力和算法的智能風(fēng)控、精準(zhǔn)營銷等人工智能應(yīng)用方面的短板效應(yīng)凸顯，并逐漸成為銀行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型升級(jí)征程中難以逾越的一道鴻溝。

摩爾定律被譽(yù)為計(jì)算機(jī)第一定律，是美國英特爾公司聯(lián)合創(chuàng)始人戈登·摩爾博士于1965年提出的，其核心思想是隨著晶體管的體積不斷縮小，單位面積的電子芯片上可以容納的晶體管數(shù)量在大約每經(jīng)過18～24個(gè)月便會(huì)增加一倍，與此同時(shí)芯片的性能、容量及運(yùn)算速度也將隨之翻倍，從而使計(jì)算機(jī)更快、更小、更便宜。摩爾定律深刻揭示了計(jì)算機(jī)技術(shù)進(jìn)步的速度及演進(jìn)升級(jí)軌跡，而且在該經(jīng)驗(yàn)法則提出的最初40多年時(shí)間里，計(jì)算機(jī)芯片上的晶體管數(shù)量的增長及運(yùn)算速度的提升，確實(shí)與摩爾定律驚人的吻合。

但近年來摩爾定律卻呈現(xiàn)出崩潰跡象，主要有兩大原因：一是隨著電子芯片的集成度（單位芯片面積的晶體管數(shù)目）不斷提高，晶體管的微縮化已經(jīng)達(dá)到物理極限，縮小到納米量級(jí)（比流感病毒還要小），指甲蓋大小的芯片可容納數(shù)百億個(gè)晶體管，但隨之伴生一個(gè)致命性風(fēng)險(xiǎn)——由于非可逆門操作會(huì)丟失大量比特，并且電磁效應(yīng)使晶體管中的電子加速運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生的熱量顯著增多，因此極易導(dǎo)致電子芯片被燒穿;二是晶體管縮小到物理極限后，其物理性能會(huì)發(fā)生微妙變化，影響芯片正常工作。正因如此，繼續(xù)提高芯片集成度的難度越來越大，芯片上的晶體管數(shù)量及運(yùn)算速度已經(jīng)無法實(shí)現(xiàn)每兩年翻一倍，前進(jìn)的步伐逐漸放慢。

正當(dāng)摩爾定律面臨崩潰之際，具有里程碑意義的量子計(jì)算機(jī)誕生了，這為銀行業(yè)打破計(jì)算能力的瓶頸帶來了希望的曙光。量子計(jì)算機(jī)憑借量子疊加性的特質(zhì)使其具有超強(qiáng)的并行運(yùn)算能力，其算力為量子計(jì)算機(jī)擁有的量子比特?cái)?shù)目的指數(shù)級(jí)，并且每增加一個(gè)量子比特，其最大算力即可再提升一個(gè)指數(shù)級(jí)，因而量子計(jì)算機(jī)的算力增速遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過銀行業(yè)大數(shù)據(jù)規(guī)模及相關(guān)計(jì)算量的增速，可以滿足銀行海量數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理需求。特別是未來銀行業(yè)智能化轉(zhuǎn)型可依托量子計(jì)算機(jī)的超強(qiáng)算力，大大加速神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)效率以及人工智能模型的訓(xùn)練與優(yōu)化，推進(jìn)智能金融的縱深發(fā)展。未來智能金融不再局限于智能信貸、智能投顧、智能客服等前端的垂直應(yīng)用，而是貫穿于金融體系生態(tài)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)，從而使更加“全能”的智能化應(yīng)用推向市場。同時(shí)，在量子計(jì)算的強(qiáng)勁賦能下，可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)機(jī)制下沉，從前端業(yè)務(wù)條線滲透至中后臺(tái)業(yè)務(wù)，打造整個(gè)系統(tǒng)閉環(huán)的流程自動(dòng)化、決策智能化模式，開啟“All in AI”（人工智能無處不在）的新時(shí)代，使金融服務(wù)更具科技感、未來感和溫度感。

量子加密通信憑借糾纏效應(yīng)為銀行業(yè)信息傳輸開辟了一條全新的安全通道

長期以來，加密傳輸是銀行保障網(wǎng)絡(luò)通信安全的主要方式，最常用的加密算法包括RSA加密、DES加密等。然而，隨著計(jì)算機(jī)迭代升級(jí)、算力快速提升，加密密碼被破解的風(fēng)險(xiǎn)持續(xù)攀升，金融數(shù)據(jù)信息失竊事件時(shí)有發(fā)生。新興的量子加密通信則從根源上解決了這一世紀(jì)性難題，因?yàn)榱孔蛹用芡ㄐ诺陌踩员Ｕ显砼c現(xiàn)行的加密通信截然不同，利用的是量子本身獨(dú)有的物理特性——糾纏效應(yīng)，根本無法對(duì)其實(shí)施有效監(jiān)測（量子一經(jīng)窺視監(jiān)測或攻擊，瞬間即會(huì)引起塌縮），可確保銀行通信網(wǎng)絡(luò)不再遭受密碼破解和竊聽的困擾，從而為銀行與外部信息交互尤其是跨地區(qū)、跨洲際的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸提供具有絕對(duì)保密性和安全性的新通道。

正是基于量子加密通信天賦異稟的安全性，近年來我國大型商業(yè)銀行乃至部分地方性銀行紛紛試水布局量子加密通信的應(yīng)用場景。工商銀行早在2013年全球首條量子加密通信干線——京滬干線建設(shè)之初就已參與首批技術(shù)驗(yàn)證試點(diǎn)，并對(duì)電子檔案信息成功實(shí)施同城范圍內(nèi)的量子加密傳輸。2017年，工商銀行再次嘗試將網(wǎng)銀系統(tǒng)信息在京滬之間跨越千里實(shí)施遠(yuǎn)程量子加密傳輸，開創(chuàng)全球金融業(yè)千公里級(jí)別量子加密通信的先河，并成為量子加密通信技術(shù)商用化的里程碑。目前，徽商銀行、網(wǎng)商銀行等越來越多的商業(yè)銀行踴躍連通京滬干線，對(duì)信貸數(shù)據(jù)、災(zāi)備數(shù)據(jù)、數(shù)字證書信息等實(shí)施同城或異地之間的加密傳輸。量子加密通信對(duì)我國銀行業(yè)整體的信息安全的賦能效應(yīng)正在加速釋放。

量子移動(dòng)定位依托精確度高、抗干擾性強(qiáng)等特質(zhì)，全面提升銀行位置服務(wù)能力

位置服務(wù)（LBS）又稱“定位服務(wù)”，在我國移動(dòng)金融業(yè)務(wù)中早已得到廣泛應(yīng)用，其基本原理是，通過將無線通訊信號(hào)傳輸?shù)揭苿?dòng)客戶端，借助GPS、北斗導(dǎo)航系統(tǒng)等定位技術(shù)來明確移動(dòng)用戶的位置信息，并通過地理信息系統(tǒng)平臺(tái)等載體向用戶提供相關(guān)服務(wù)及增值業(yè)務(wù)。位置服務(wù)在銀行業(yè)具有廣闊的應(yīng)用前景：一是位置及相關(guān)動(dòng)態(tài)查詢，包括用戶周邊銀行網(wǎng)點(diǎn)或自助取款機(jī)搜索查詢、附近網(wǎng)點(diǎn)排隊(duì)人數(shù)實(shí)時(shí)變動(dòng)顯示等;二是地圖服務(wù)，如導(dǎo)航、路線規(guī)劃、鷹眼軌跡圍欄等;三是定向營銷，搜索鎖定附近一定范圍內(nèi)的客戶群，主動(dòng)向其推送銀行各類自助終端的業(yè)務(wù)范圍及使用方法、在售理財(cái)產(chǎn)品、優(yōu)惠活動(dòng)等訊息，快速推廣自助終端業(yè)務(wù);四是精準(zhǔn)營銷，通過深度分析位置數(shù)據(jù)信息，能夠揭示目標(biāo)客戶的社交、興趣偏好等行為特征，從而實(shí)施精準(zhǔn)營銷、提供個(gè)性化服務(wù)。正是基于位置服務(wù)的強(qiáng)勁賦能，移動(dòng)金融業(yè)務(wù)已逐漸從被動(dòng)等待用戶使用的“人找服務(wù)”狀態(tài)，向主動(dòng)性“服務(wù)找人”的精準(zhǔn)服務(wù)模式轉(zhuǎn)型升級(jí)。

然而，包括目前最為先進(jìn)的GPS在內(nèi)的傳統(tǒng)無線電定位系統(tǒng)依然存在難以突破的技術(shù)性能瓶頸。例如，易受電磁信號(hào)干擾和網(wǎng)絡(luò)攻擊、不準(zhǔn)確、信號(hào)弱，很難滿足規(guī)模急速擴(kuò)張、精度不斷提高的銀行業(yè)位置服務(wù)需求，位置服務(wù)潛能遠(yuǎn)未充分釋放。而新興量子定位技術(shù)擁有抗干擾、保密性強(qiáng)、靈敏度高等諸多優(yōu)勢(shì)，特別是移動(dòng)定位精準(zhǔn)度可達(dá)到厘米量級(jí)，未來銀行業(yè)位置服務(wù)借助更為先進(jìn)的量子定位技術(shù)可重構(gòu)新格局，或?qū)⒉辉倬窒抻谀硞€(gè)區(qū)域，而是精確到某個(gè)店鋪、某片商區(qū)，量身打造并推送“千人千面、因人而異”的定制化、個(gè)性化服務(wù)。

量子記憶存儲(chǔ)可打破經(jīng)典比特存儲(chǔ)的技術(shù)性能瓶頸，顯著增強(qiáng)銀行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力

近年來，在金融科技特別是“5G+物聯(lián)網(wǎng)”浪潮推動(dòng)下，商業(yè)銀行加速向以數(shù)據(jù)共享、場景融入為核心的開放式銀行轉(zhuǎn)型，通過構(gòu)建金融生態(tài)圈與各類生產(chǎn)生活場景互聯(lián)互通，由此匯集的數(shù)據(jù)量正在以幾何級(jí)數(shù)增長態(tài)勢(shì)急劇擴(kuò)張，以至于現(xiàn)有的經(jīng)典比特存儲(chǔ)器難以為繼。更為嚴(yán)重的是，伴隨銀行業(yè)由封閉走向開放，數(shù)據(jù)資源形態(tài)日趨多樣化、復(fù)雜化，非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化甚至多模態(tài)化數(shù)據(jù)趨于主導(dǎo)，如果繼續(xù)沿用現(xiàn)有的經(jīng)典比特資源存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，則必須實(shí)施數(shù)據(jù)分離存儲(chǔ)，從而帶來兩大羈絆：一是極易引發(fā)數(shù)據(jù)信息泄露風(fēng)險(xiǎn);二是阻礙數(shù)據(jù)的整合與利用，影響大數(shù)據(jù)價(jià)值的深度挖掘與釋放。

量子存儲(chǔ)屬于劃時(shí)代技術(shù)革命，憑借量子疊加性、相干性特質(zhì)，其存儲(chǔ)能力隨著可操控量子比特?cái)?shù)目的增加而呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長態(tài)勢(shì)，并且存儲(chǔ)能力增速遠(yuǎn)超海量數(shù)據(jù)擴(kuò)張速度。因此，量子存儲(chǔ)的巨大容量與無限潛能，為銀行業(yè)非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化、多模態(tài)化、碎片化的大數(shù)據(jù)存儲(chǔ)提供了更加安全可靠的解決方案。同時(shí)，運(yùn)用量子存儲(chǔ)技術(shù)可實(shí)現(xiàn)銀行業(yè)大數(shù)據(jù)的集中整合，深度挖掘和釋放數(shù)據(jù)價(jià)值，并有效規(guī)避數(shù)據(jù)信息泄露風(fēng)險(xiǎn)。

量子信息技術(shù)對(duì)銀行業(yè)提出新挑戰(zhàn)

量子信息技術(shù)在重塑銀行業(yè)生態(tài)與賦能轉(zhuǎn)型升級(jí)的同時(shí)，隨之伴生的風(fēng)險(xiǎn)和挑戰(zhàn)同樣不可小覷。譬如，定位精確度碾壓式超越GPS、北斗導(dǎo)航的量子定位系統(tǒng)，一旦被不法分子利用，可能會(huì)對(duì)銀行信息安全和客戶隱私帶來風(fēng)險(xiǎn)隱患。不過，就量子信息技術(shù)的不同應(yīng)用領(lǐng)域而言，未來對(duì)銀行業(yè)沖擊最大的無疑是量子解密。同時(shí)，量子信息技術(shù)應(yīng)用還面臨著監(jiān)管政策規(guī)范滯后、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一，與傳統(tǒng)的基礎(chǔ)架構(gòu)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、數(shù)據(jù)架構(gòu)以及應(yīng)用架構(gòu)模式不匹配等諸多掣肘，真正實(shí)現(xiàn)在銀行業(yè)的規(guī)?；逃靡廊蝗沃氐肋h(yuǎn)。

量子計(jì)算具有超強(qiáng)的并行運(yùn)算能力，對(duì)傳統(tǒng)的加密算法帶來巨大威脅。為確保信息安全，銀行信息需要加密傳輸，目前居于主流且最常用的加密算法包括RSA加密、DES加密等。RSA和DES加密的原理與優(yōu)勢(shì)在于，加密密碼位數(shù)較長，就現(xiàn)有經(jīng)典計(jì)算機(jī)的算力而言，破解如此長度的密碼至少需要耗時(shí)數(shù)百年甚至上千年，從而可確保加密信息的安全性。但隨著全球量子計(jì)算機(jī)研發(fā)應(yīng)用的高歌猛進(jìn)，憑借其強(qiáng)大的并行計(jì)算能力使過去難以破解的加密密鑰可能被輕松解碼，從而對(duì)銀行信息安全構(gòu)成威脅。

以量子計(jì)算對(duì)DES加密算法的潛在威脅為例。DES算法屬于典型的對(duì)稱密碼體制，加密和解密時(shí)使用同一密鑰，于1972年由美國IBM公司研發(fā)，1977年被美國國家標(biāo)準(zhǔn)局列為數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)。明文按64位進(jìn)行分組，密鑰長64位，密鑰事實(shí)上是56位參與DES運(yùn)算，分組后的明文組和56位的密鑰按位替代或交換的方法形成密文組。在銀行業(yè)，加密算法DES常用于POS機(jī)、IC卡、ATM等場景。

窮舉搜索法是破解這種加密算法的唯一途徑，但經(jīng)典電子計(jì)算機(jī)要搜索全部256次的窮舉空間，至少需要幾百年時(shí)間。1996年，Grover設(shè)計(jì)出一種能夠快速破解DES算法的方法，這是基于量子態(tài)并行計(jì)算特性的量子搜索算法，能夠大概率把滿足特定條件的元素或子集從巨大的無序數(shù)據(jù)庫中查找出來，并對(duì)計(jì)算復(fù)雜度為NP的問題有重要加速作用，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)檢索的二次加速。相對(duì)傳統(tǒng)搜索算法，Grover量子搜索算法能以平方級(jí)加速搜索效率，從而有效降低計(jì)算的復(fù)雜性，使得經(jīng)典計(jì)算機(jī)需耗時(shí)數(shù)百年才能破譯的DES密碼，得以在短短幾秒鐘內(nèi)迅速完成。

其后，在Grover算法基礎(chǔ)上，中外學(xué)者利用新的量子工具，又相繼設(shè)計(jì)出一系列新型的量子搜索算法，如固定相位Grover算法、動(dòng)態(tài)的量子搜索算法、多模式高概率的量子搜索算法等，使得銀行使用的成熟加密算法在理論上變得愈加透明化。未來，隨著量子計(jì)算技術(shù)不斷成熟，若針對(duì)銀行現(xiàn)有各種加密算法的計(jì)算體系被設(shè)計(jì)出來，將對(duì)整個(gè)銀行系統(tǒng)帶來信息安全隱患，攻擊者可能借助已被破譯的密鑰肆意盜取或篡改銀行用戶交易信息，甚至冒充銀行用戶發(fā)送帶有數(shù)字簽名的虛假報(bào)文，導(dǎo)致數(shù)字簽名認(rèn)證體系遭受破壞。

目前值得關(guān)注和警惕的是，量子計(jì)算的威脅并非僅停留在理論和實(shí)驗(yàn)階段，據(jù)前美國中央情報(bào)局雇員斯諾登（Snowden）透露，美國國家安全局早在2014年就已經(jīng)開始秘密研制能夠破解密碼的量子計(jì)算機(jī)。當(dāng)前，世界各國開始重視量子計(jì)算威脅，美國、歐洲、亞洲（中、日、韓）等國家和地區(qū)正在積極推動(dòng)對(duì)抗量子計(jì)算攻擊的密碼體制研究，并制定相關(guān)工作規(guī)劃。

量子信息技術(shù)與金融之間跨學(xué)科、跨領(lǐng)域的無縫對(duì)接融合，面臨著軟硬件、模型、算法、數(shù)據(jù)、復(fù)合型人才等諸多短板。量子信息與金融分屬不同學(xué)科、不同領(lǐng)域，金融對(duì)量子信息技術(shù)的需求具有特殊性，且金融的不同應(yīng)用場景對(duì)量子信息技術(shù)的需求也千差萬別，量子信息技術(shù)并非可以直接拿來用。一方面，量子信息技術(shù)應(yīng)用于銀行業(yè)要解決技術(shù)對(duì)接難題，即如何把量子加密通信、量子計(jì)算等技術(shù)嵌入到銀行運(yùn)營所配備的工具或設(shè)備中。以擁有1000量子比特的專用型量子退火計(jì)算機(jī)為例，它采用量子退火算法，以快速求解組合優(yōu)化問題見長，運(yùn)算速度超過經(jīng)典計(jì)算機(jī)1億倍，在量化投資領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景，但真正實(shí)現(xiàn)落地應(yīng)用仍需要針對(duì)量化投資等金融業(yè)務(wù)場景進(jìn)行系統(tǒng)性的規(guī)劃與設(shè)計(jì)，包括具體量子應(yīng)用程序的開發(fā)與驗(yàn)證、量子模型的構(gòu)建與模擬、經(jīng)典信息與量子信息的對(duì)接和轉(zhuǎn)換等，過程十分復(fù)雜而漫長。另一方面，銀行業(yè)擁抱量子信息技術(shù)，加速推進(jìn)“量子+金融”融合，必須加大科技資源投入，包括搭建量子信息基礎(chǔ)設(shè)施、引進(jìn)或自我培養(yǎng)既懂技術(shù)又懂金融的復(fù)合型專業(yè)人才、與外部科研院所及科技公司的交流與聯(lián)合研發(fā)等。對(duì)于非技術(shù)見長的銀行業(yè)來說，這無疑是一種嚴(yán)峻考驗(yàn)。

銀行業(yè)量子信息技術(shù)應(yīng)用緊鑼密鼓，相關(guān)政策法規(guī)與技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)亟待跟進(jìn)。在頂層制度設(shè)計(jì)上，量子信息技術(shù)面向銀行業(yè)的跨界融合應(yīng)用存在兩大空白：一方面是監(jiān)管政策法規(guī)缺位。量子信息技術(shù)是具有劃時(shí)代意義的新生事物，如何規(guī)范其應(yīng)用發(fā)展屬于世界性難題，特別是在量子信息技術(shù)商用初期探索階段，研究制定相關(guān)監(jiān)管政策法規(guī)困難重重，因而使其行業(yè)應(yīng)用缺乏規(guī)范有序、包容審慎、鼓勵(lì)創(chuàng)新的外部環(huán)境。另一方面是統(tǒng)一的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)缺位。在銀行業(yè)推進(jìn)量子信息技術(shù)的規(guī)?；逃?，首當(dāng)其沖是要打造良好的產(chǎn)業(yè)生態(tài)，研究推出統(tǒng)一的技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，確保應(yīng)用模式深度融合以及應(yīng)用環(huán)境的高度適應(yīng)性;同時(shí)，鑒于金融系統(tǒng)架構(gòu)錯(cuò)綜復(fù)雜，與千行百業(yè)血脈相聯(lián)，銀行業(yè)的信息安全關(guān)乎整個(gè)經(jīng)濟(jì)體系的穩(wěn)定、健康運(yùn)行，量子信息技術(shù)在銀行業(yè)的應(yīng)用還必須契合嚴(yán)格的安全性和規(guī)范性要求。然而，目前我國銀行業(yè)對(duì)量子信息技術(shù)的應(yīng)用規(guī)劃、應(yīng)用設(shè)計(jì)、基礎(chǔ)架構(gòu)體系等缺少主流技術(shù)路線引領(lǐng)，也沒有金融行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范指導(dǎo)，基于量子加密通信的金融信息傳輸尚未建立安全制度與標(biāo)準(zhǔn)體系，這些因素拖緩了量子信息技術(shù)在銀行業(yè)的戰(zhàn)略布局與創(chuàng)新應(yīng)用。

商業(yè)銀行的應(yīng)對(duì)策略

量子信息屬于底層基礎(chǔ)技術(shù)，對(duì)包括銀行業(yè)在內(nèi)的諸多領(lǐng)域具有變革性意義，將深刻改變銀行業(yè)基礎(chǔ)架構(gòu)、運(yùn)行邏輯及業(yè)務(wù)模式。同時(shí)，全球范圍內(nèi)的“量子競爭”正在激烈上演，并有望在未來五到十年間形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，因此洞察利弊、迎接挑戰(zhàn)、謀篇布局、積極擁抱量子信息技術(shù)將成為銀行業(yè)未來數(shù)字化轉(zhuǎn)型的必然之路。

圍繞銀行業(yè)數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型升級(jí)目標(biāo)，制定量子信息應(yīng)用發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃及任務(wù)書、路線圖。銀行業(yè)量子信息技術(shù)的有序推動(dòng)離不開藍(lán)圖規(guī)劃的總體指導(dǎo)，量子信息技術(shù)應(yīng)用必須提升至銀行發(fā)展戰(zhàn)略層面，并作為重要戰(zhàn)略目標(biāo)納入數(shù)字化轉(zhuǎn)型中長期規(guī)劃，明確總體目標(biāo)、階段性目標(biāo)以及業(yè)務(wù)試點(diǎn)選擇，勾畫技術(shù)應(yīng)用發(fā)展任務(wù)書、路線圖和實(shí)施路徑。尤其對(duì)于大型商業(yè)銀行而言，數(shù)據(jù)保密、計(jì)算資源等需求更加迫切，應(yīng)率先關(guān)注量子信息技術(shù)的國內(nèi)外發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)量子數(shù)學(xué)與計(jì)算、量子加密通信、量子移動(dòng)定位、量子記憶存儲(chǔ)在銀行業(yè)的應(yīng)用前景進(jìn)行科學(xué)研判，從而合理規(guī)劃技術(shù)資金投入和實(shí)施周期。同時(shí)，客觀分析量子信息技術(shù)在銀行應(yīng)用中面臨的困難與挑戰(zhàn)，制訂詳盡的應(yīng)對(duì)方案，推動(dòng)量子信息技術(shù)最大化覆蓋于銀行各業(yè)務(wù)場景。

聚焦量子信息技術(shù)商用動(dòng)態(tài)，找準(zhǔn)切入點(diǎn)和突破口，科學(xué)謀劃技術(shù)應(yīng)用布局。我國在量子加密通信領(lǐng)域世界領(lǐng)先，為銀行業(yè)保密通信優(yōu)先發(fā)展造就了得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)。各銀行要充分利用量子加密通信技術(shù)建立城域內(nèi)和城際間的信息傳輸保密通道，依托“天地一體化”的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)跨國乃至洲際之間的對(duì)接，從而促進(jìn)銀行信息傳輸?shù)陌踩匀孳S升。同時(shí)，各銀行還應(yīng)不斷跟進(jìn)量子存儲(chǔ)、量子定位等技術(shù)發(fā)展，適時(shí)將量子存儲(chǔ)應(yīng)用于大數(shù)據(jù)、人工智能等數(shù)據(jù)集成領(lǐng)域，推動(dòng)量子定位在手機(jī)銀行等移動(dòng)端深度應(yīng)用，助力銀行實(shí)現(xiàn)更加精準(zhǔn)的位置服務(wù)。

以金融科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室為平臺(tái)，研究探尋量子信息技術(shù)在銀行業(yè)落地應(yīng)用的具體路徑。近幾年，工農(nóng)中建等大中型銀行紛紛設(shè)立金融科技創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室，推進(jìn)創(chuàng)新頂層設(shè)計(jì)，建立內(nèi)部創(chuàng)新沙箱機(jī)制，以包容試錯(cuò)的心態(tài)推進(jìn)5G、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、非接觸支付等前沿技術(shù)應(yīng)用，并已取得豐碩的創(chuàng)新成果，培育和積淀了豐富的創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn)。各銀行要深入挖掘?qū)嶒?yàn)室潛能，充分發(fā)揮包括聯(lián)合創(chuàng)新、人才激勵(lì)、產(chǎn)學(xué)研用一體化在內(nèi)的機(jī)制和資源優(yōu)勢(shì)，加速推進(jìn)量子信息技術(shù)孵化與落地應(yīng)用。同時(shí)，要加強(qiáng)對(duì)外交流合作。銀行畢竟屬于金融機(jī)構(gòu)，而非技術(shù)研發(fā)者，這就決定了銀行業(yè)的量子信息研發(fā)之路必須借助外部力量來實(shí)現(xiàn)。目前，國內(nèi)量子信息核心技術(shù)集中在中國科學(xué)院、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)，以及以科大國盾、神州信息、深圳量旋科技、北京玻色量子為代表的部分企業(yè)中。商業(yè)銀行要積極開展技術(shù)合作，與高校、科研機(jī)構(gòu)以及科技公司聯(lián)手組織項(xiàng)目攻關(guān)，加速量子科技在銀行業(yè)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

制定監(jiān)管政策法規(guī)與技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，打造銀行業(yè)應(yīng)用量子信息技術(shù)的良好生態(tài)環(huán)境。要積極借鑒國際先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，建議由中國人民銀行與銀保監(jiān)會(huì)聯(lián)合研究制定相關(guān)監(jiān)管政策法規(guī)，既要包括各項(xiàng)支持政策舉措，體現(xiàn)正向激勵(lì);又要注重審慎穩(wěn)健，設(shè)立應(yīng)用條件和準(zhǔn)入門檻，引導(dǎo)規(guī)范有序地創(chuàng)新發(fā)展。為營造更加寬松的外部環(huán)境，還可借鑒“監(jiān)管沙盒”模式，適當(dāng)提高銀行業(yè)量子信息技術(shù)應(yīng)用創(chuàng)新的風(fēng)險(xiǎn)容忍度，豁免部分法規(guī)的適用，允許量子信息技術(shù)在指定范圍內(nèi)進(jìn)行測試和快速落地運(yùn)營。同時(shí)，應(yīng)盡早啟動(dòng)銀行業(yè)量子信息技術(shù)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)化研究，立足于深化量子信息技術(shù)應(yīng)用和銀行業(yè)整體轉(zhuǎn)型升級(jí)，協(xié)助配合標(biāo)準(zhǔn)制定部門，深入挖掘提煉標(biāo)準(zhǔn)化提案，配合標(biāo)準(zhǔn)制定部門盡快推出高質(zhì)量的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

編后語：在量子信息技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域和場景中，尤以量子加密通信和量子數(shù)學(xué)與計(jì)算兩者的應(yīng)用發(fā)展速度最快，其在商業(yè)銀行領(lǐng)域的應(yīng)用也取得了諸多階段性技術(shù)突破和成果。就我國而言，除文中所述的工商銀行實(shí)現(xiàn)了全球金融業(yè)千公里級(jí)別量子加密通信以外，建設(shè)銀行的金融科技子公司——建信金融科技有限責(zé)任公司成立的量子金融實(shí)驗(yàn)室在量子數(shù)學(xué)與計(jì)算領(lǐng)域也取得了突破，其已經(jīng)發(fā)布了國內(nèi)首批量子金融算法，未來還將研發(fā)制造“量子計(jì)算金融專用機(jī)”，建設(shè)金融抗量子安全服務(wù)平臺(tái)等。由此可見，量子信息技術(shù)的應(yīng)用正逐漸被銀行開發(fā)和探索，未來將被應(yīng)用于各個(gè)業(yè)務(wù)領(lǐng)域，使銀行業(yè)乃至整個(gè)金融業(yè)的發(fā)展實(shí)現(xiàn)躍升。因此，我們提醒銀行業(yè)從業(yè)人員和金融理論界人士對(duì)此前景保持高度關(guān)注，以跟上關(guān)系到金融實(shí)踐重大創(chuàng)新的時(shí)代潮流。

（作者單位：中國人民銀行丹東市中心支行，龍盈智達(dá)〔北京〕科技有限公司）