2023量子保密通信技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前沿報(bào)告

量子保密通信技術(shù)發(fā)展及應(yīng)用前沿報(bào)告（2022年）目錄一、 研究概述 1二、全球發(fā)展態(tài)勢(shì) 2（一）量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 2ITU-T 2ISO/IEC 5ETSI 6IETF 8IEEE 8（二）世界主要國(guó)家量子通信發(fā)展情況 91.美國(guó) 92.歐盟 3.英國(guó) 134.日本 15（三）小結(jié) 17三、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀 17（一）我國(guó)政府積極推動(dòng)量子保密通信發(fā)展 17（二）國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展 19（三）國(guó)內(nèi)技術(shù)研究、試點(diǎn)驗(yàn)證及商用部署 23網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況 23應(yīng)用示范情況 25（四）小結(jié) 25四、技術(shù)預(yù)見 25（一）量子密鑰分發(fā)技術(shù) 25（二）量子密鑰分發(fā)組網(wǎng)技術(shù) 27（三）支持靈活組網(wǎng)的密鑰中繼路由技術(shù) 31（四）量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信共纖傳輸技術(shù) 32五、工程難題 33（一）QKD系統(tǒng)性能瓶頸限制其應(yīng)用推廣 33（二）33（三）安全方案未經(jīng)過(guò)大范圍驗(yàn)證 33（四）產(chǎn)業(yè)化尚處起步階段，以需求為導(dǎo)向的發(fā)展動(dòng)力不足 34（五）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中建設(shè)成本較高，配套資源受限較大 34（六）其他工程挑戰(zhàn) 35六、政策建議 35（一）技術(shù)政策建議 35網(wǎng)絡(luò)建設(shè) 35應(yīng)用試點(diǎn) 38（二）產(chǎn)業(yè)政策建議 41發(fā)展模式 41技術(shù)創(chuàng)新 43企業(yè)培育 44（三）政策保障建議 46組織保障 46政策保障 46人才保障 46金融保障 47PAGEPAGE10一、研究概述IBMBlueGene基于量子密鑰分發(fā)（QuantumKeyDistribution，QKD）與經(jīng)典對(duì)稱密碼算法相結(jié)合的量子保密通信技術(shù)是是量子通信領(lǐng)域中率先走安全性保障的保密通信方案。近期,全球主要國(guó)家和發(fā)達(dá)地區(qū)紛紛加快部署。本報(bào)告將研究匯總量子保密通信全球發(fā)展態(tài)勢(shì)及我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀，二、全球發(fā)展態(tài)勢(shì)（一）量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展歐洲電信標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)（ETSI）早在2008年便啟動(dòng)量子密鑰分發(fā)標(biāo)準(zhǔn)化工作。近年來(lái)，世界三大國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織——國(guó)際電信聯(lián)盟（IT（IS（IEC均啟動(dòng)了量（IETF等專業(yè)性國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織也在開展量子保密通信的標(biāo)準(zhǔn)化工作。ITU-TITU-TICT事務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的聯(lián)合國(guó)官方2018ITU-TQKDQKDQRNG架181。目前，ITU-TQKDITUSK、KT、LGU+IDQNICT、美國(guó)QAI聯(lián)盟等。2018ITU提出設(shè)立“面向網(wǎng)絡(luò)的量子信息技術(shù)”ETSI20199ITU推動(dòng)設(shè)立“面向網(wǎng)絡(luò)的量子信息技術(shù)”ITU5項(xiàng)研究報(bào)告。表1 ITUQKD標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃ITU-TSG13開展的12項(xiàng)QKD網(wǎng)絡(luò)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)Y.3800支持量子密鑰分發(fā)的網(wǎng)絡(luò)框架FrameworkforNetworkstosupportingQuantumKeyDistribution2019年10月發(fā)布Y.3801量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-功能需求FunctionalrequirementoftheQuantumKeyDistributionnetwork2020年5月發(fā)布Y.3802量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-功能架構(gòu)FunctionalarchitectureoftheQuantumKeyDistributionnetwork2020年7月工作組同意Y.3803量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-密鑰管理KeymanagementforQuantumKeyDistributionnetwork2020年7月工作組同意Y.3804量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-控制與管理ControlandManagementforQuantumKeyDistributionNetworks2020年7月工作組同意Y.QKDN_SDNC量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-軟件定義網(wǎng)絡(luò)控制SoftwareDefinedNetworkControlforQuantumKeyDistributionNetworks2021年9月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃Y.QKDN_BM量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-商業(yè)模型Businessrole-basedmodelsinQuantumKeyDistributionNetwork2021年3月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)Y.QKDN_fint量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)與安全網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施融合框架Frameworkforintegrationof QKDNandnetworkinfrastructures2021年7月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)Y.QKDN-qos-req量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-QoS保障要求RequirementsforQoSAssuranceoftheQuantumKeyDistributionNetwork2021年10月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)Y.QKDN-qos-gen量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-QoS總體GeneralAspectsofQoS(QualityofService)ontheQuantumKeyDistributionNetwork2021年10月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)Y.QKDN-qos-arc量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)質(zhì)量保障功能架構(gòu)FunctionalarchitectureofQoSassuranceforquantumkeydistributionnetworks2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)qos-ml-req求RequirementsofmachinelearningbasedQoSassuranceforquantumkeydistributionnetworks2022年7月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)ITU-T安全工作組SG17研制的6項(xiàng)QKD安全相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)X.1702量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器架構(gòu)QuantumNoiseRandomNumberGeneratorArchitectureQuantumNoiseRandomNumberGeneratorArchitecture2019年11月發(fā)布X.1710量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-安全要求-總體SecurityRequirementsforQKDNetworks–Overview2020年10月發(fā)布X.1714量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-密鑰合并和加密密鑰提供Keycombinationandconfidentialkeysupplyforquantumkeydistributionnetwork2020年10月發(fā)布X.sec_QKDN_km量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-安全要求-密鑰管理SecurityRequirementsforQKDNetworks-KeyManagement2021年1月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)X.sec_QKDN_TN量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)-安全要求-可信中繼SecurityrequirementsforQKDN-Trustednode2021年9月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃TR.sec_QKD量子密鑰分法在電信網(wǎng)絡(luò)中的安全框架研究報(bào)告SecurityframeworkforQuantumKeyDistributioninTelecomnetwork2020年3月發(fā)布ITU-TQIT4N焦點(diǎn)組開展的5項(xiàng)研究報(bào)告D2.1量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)術(shù)語(yǔ)QIT4Nterminologypart2:quantumkeydistributionnetwork2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)D2.2量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用TechnicalreportontheQIT4Nusecasepart2:quantumkeydistributionnetwork2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)D2.3量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)協(xié)議TechnicalreportonQKDNprotocols2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)D2.4量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)TechnicalreportonQKDNtransporttechnologies2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)D2.5TechnicalreportonQIT4Nstandardizationoutlookandtechnologymaturitypart2:quantumkeydistribution2021年12月計(jì)劃結(jié)項(xiàng)ISO/IECISO/IEC27（JTC1是國(guó)際信息安全領(lǐng)域的權(quán)威標(biāo)準(zhǔn)化組織。2017ISO/IECJTC1SC27WG3提出《量子密鑰分發(fā)201922023837-1ISO/IEC23837-2《量子密鑰分發(fā)的安全要求、測(cè)試和評(píng)22018年，ISO/IECJTC1設(shè)立SG2開展量子計(jì)算研究。另外ISO/IECJTC1SC7在研究量子計(jì)算影響,ISOTC229在制定量子技術(shù)術(shù)語(yǔ)標(biāo)準(zhǔn)，IECTC65在研究QKD對(duì)工控系統(tǒng)的影響及應(yīng)用。表2 ISO/IECQKD標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱進(jìn)展Studyitem量子密鑰分發(fā)的安全要求、測(cè)評(píng)方法Securityrequirements,testandevaluationmethodsforquantumkeydistribution研究階段結(jié)束ISO/IEC23837-1量子密鑰分發(fā)的安全要求、測(cè)評(píng)方法第一部分：需求Securityrequirements,testandevaluationmethodsforquantumkeydistributionPart1:requirements編制中ISO/IEC23837-2量子密鑰分發(fā)的安全要求、測(cè)評(píng)方法第二部分：測(cè)評(píng)方法Securityrequirements,testandevaluationmethodsforquantumkeydistributionPart2:testandevaluationmethods編制中3.ETSIETSI2008年，EI發(fā)起D行業(yè)規(guī)范組（IS，到2018年的10年間共發(fā)QKD6加QKD術(shù)語(yǔ)、部署參數(shù)、密鑰傳遞接口三QKDQKD安全評(píng)測(cè)兩項(xiàng)新標(biāo)準(zhǔn)，14項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目。ETSI相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)清單詳見表3。表3 ETSIISGQKD標(biāo)準(zhǔn)項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃GSQKD002QuantumKeyDistribution(QKD);UseCases2010年10月發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃GRQKD003Quantum Key Distribution (QKD);ComponentsandInternalInterfaces2018年3月發(fā)布GSQKD004Quantum Key Distribution (QKD);ApplicationInterface2010年12月發(fā)布GSQKD005QuantumKeyDistribution(QKD);SecurityProofs2010年12月發(fā)布GRQKD007Quantum Key Distribution (QKD);Vocabulary2018年12月發(fā)布GSQKD008QuantumKeyDistribution(QKD);QKDModuleSecuritySpecification2010年12月發(fā)布GSQKD010Quantum Key Distribution Implementationsecurity:protectionagainstTrojanhorseattacksinone-wayQKDsystems起草中GSQKD011Quantum Key Distribution Componentcharacterization:characterizingopticalcomponentsforQKDsystems2016年5月發(fā)布GSQKD012QuantumKeyDistribution(QKD)DeviceandCommunicationChannelParametersforQKDDeployment2019年2月發(fā)布GSQKD013Quantum Key Distribution CharacterisationofOpticalOutputofQKDtransmittermodules起草中GSQKD014QuantumKeyDistribution(QKD);ProtocolanddataformatofkeydeliveryAPItoApplications;2019年2月發(fā)布GSQKD015QuantumKeyDistribution(QKD);QuantumKey Distribution Control Interface SoftwareDefinedNetworks起草中標(biāo)準(zhǔn)縮寫標(biāo)準(zhǔn)名稱時(shí)間計(jì)劃GSQKD016CommonCriteriaProtectionProfileforQKD草案GRQKD017QKDNetworkArchitectures草案IETFIETF是互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域權(quán)威的國(guó)際專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織。2009年，日本IETFIKEforIPsecwith年，IETF（還發(fā)布了量子互聯(lián)網(wǎng)軟件模擬器(SimulaQron)用于協(xié)議研究和安全評(píng)估，組織了針對(duì)量子互聯(lián)網(wǎng)的黑客馬拉松活動(dòng)。IEEEIEEE是電子電氣工程領(lǐng)域的國(guó)際專業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化組織。2016年，由通用電子（GE）公司在IEEE發(fā)起成立P1913軟件定義量子通信（Software-DefinedQuantumCommunication，SDQC）項(xiàng)目組，其主QKD網(wǎng)絡(luò)，設(shè)計(jì)協(xié)議（二）世界主要國(guó)家量子通信發(fā)展情況美國(guó)美國(guó)對(duì)量子通信的理論和實(shí)驗(yàn)研究開始得較早，20世紀(jì)末美國(guó)將量子信息作為三個(gè)年，IBM10bps的傳輸速率成功實(shí)現(xiàn)了世界上第一個(gè)量子信息傳輸實(shí)驗(yàn)，雖然傳輸距離只有短短的2003BBNDAPRA6QKD1029km。2006年，LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室基于誘騙態(tài)方案實(shí)現(xiàn)了安全傳輸距離達(dá)107km的光纖量子通信實(shí)驗(yàn)。2009LosAlamos2014年，（NASA）正式提出了在其總部與噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）600km1000km左右的10個(gè)骨干節(jié)點(diǎn)的遠(yuǎn)距離光纖量子通信干線的計(jì)劃，并計(jì)劃拓展BattelleIBM1LosAlamos國(guó)家實(shí)驗(yàn)室正在研發(fā)新一代的量子互聯(lián)網(wǎng)。圖1環(huán)美量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)20164月，美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（NSF）將“量子躍遷-下一代量子革命”列為六大科研前沿之一。20168月，NSF6個(gè)跨1200萬(wàn)美元資助，用于進(jìn)一步推動(dòng)量子安全通201692017年研究與創(chuàng)新新興前沿2016722日，美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)委員會(huì)（NSTC）發(fā)布了5201672620176（NPI）018年4月I627月，再次2020年9月，美國(guó)眾議院提出《量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施法案》，要求2021-20251億美元，以推進(jìn)國(guó)家量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)并加速量子技術(shù)的廣泛實(shí)施。歐盟20901997NicolasGisin小組實(shí)現(xiàn)了即插即用系統(tǒng)的量子密200223km2007144km的基于誘騙態(tài)自由空間量子密鑰分發(fā)以及基于量子糾纏的量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。這個(gè)實(shí)驗(yàn)的成功為最終實(shí)現(xiàn)星地間量子通信奠定了重要的技術(shù)基礎(chǔ)。200891241個(gè)伙伴小組成立了“基于量子密碼的安全通信（S萬(wàn)SECOQC量子通信網(wǎng)絡(luò),ETSI合作推進(jìn)量2012143km的量子隱形傳態(tài)。20162018年啟動(dòng)歷時(shí)1010先地位。2017927和量10年技術(shù)里程碑，如表所示。2019（antumCommunictionInfrastructureC過(guò)建立地面和空間量子通信設(shè)施以顯著提升歐洲在網(wǎng)絡(luò)安全和通信方面的能力。2019年9月，開放式歐洲量子密鑰分發(fā)測(cè)試平臺(tái)（OPNEQKD）12QCI的用例QCI（DigitalEuropeProgramme）予以支持。202033日，量子旗艦計(jì)劃戰(zhàn)略咨詢委員會(huì)正式向歐盟委纖量子通信網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)，最終實(shí)現(xiàn)量子互聯(lián)網(wǎng)。表4歐盟量子旗艦計(jì)劃量子通信里程碑時(shí)間目 標(biāo)3年內(nèi)QRNGQKD設(shè)備與系統(tǒng)，研發(fā)滿足網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)所需的高速、高成熟度(TechnologyReadinessLevel，TRL)量子存儲(chǔ)器和遠(yuǎn)距離量子通信的系統(tǒng)與協(xié)議。6年內(nèi)QKDQKD統(tǒng)的可擴(kuò)展量子網(wǎng)絡(luò)解決方案。10年內(nèi)開發(fā)基于量子糾纏的長(zhǎng)距離(>1000千米)的自治型量子城域網(wǎng)，即所謂的“量子互聯(lián)網(wǎng)”，同時(shí)開發(fā)基于量子通信新特性的相應(yīng)協(xié)議。英國(guó)1993年，英國(guó)國(guó)防部就BB84199530km2013年52.7億英鎊的國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃（全球最早的國(guó)家量子計(jì)劃，同時(shí)成立量子技術(shù)戰(zhàn)略顧問(wèn)委員會(huì)，2014121.24由量子通信中心（QuantumCommunicationsHub）牽頭建設(shè)的英Bristol、Cambridge兩地2ReadingUCL等節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)Southampton、NPL等城市和單位。2015510絡(luò)，1020年建成國(guó)際量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。2018（2.7億英鎊）（2018月2.35BristolCambridgeSouthamptonUCL20186月擴(kuò)展到英國(guó)國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）和英國(guó)電信公司（BT）AdastralPark研發(fā)中心。日本

圖2英國(guó)國(guó)家量子保密通信測(cè)試網(wǎng)絡(luò)200010400多億日元，2020年使保密通信網(wǎng)絡(luò)和量子通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)達(dá)到實(shí)用化水平，最終建成全國(guó)性高速量子通信網(wǎng)。200487km150km。2010年，日本情報(bào)通信研究機(jī)構(gòu)（NICT）牽頭，由多家日本公司與IDQuantiqueAll63所示。該量子通信網(wǎng)絡(luò)集中了當(dāng)時(shí)歐洲和日本在量子通信技領(lǐng)域的最新技術(shù)，并在全網(wǎng)演示了基于量子加密安全的視頻通話和網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控功能，并實(shí)現(xiàn)了商用基因數(shù)據(jù)的長(zhǎng)期安全性保密傳輸。圖3日本東京量子保密通信網(wǎng)絡(luò)日本總務(wù)省量子信息和通信研究促進(jìn)會(huì)提出以新一代量子信息20202030年間建成利21102015（三）小結(jié)三、我國(guó)發(fā)展現(xiàn)狀（一）我國(guó)政府積極推動(dòng)量子保密通信發(fā)展2013年，我國(guó)就前瞻部署了世界首條遠(yuǎn)距離量子保密通信“京滬干一2018年政府工作報(bào)告并推動(dòng)落實(shí)。特別是，長(zhǎng)三角地區(qū)城市群量子保密城際干線建設(shè)已列入十三五規(guī)劃。圖4我國(guó)支持量子通信發(fā)展的政策圖譜（二）國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展我國(guó)的量子保密通信發(fā)展從實(shí)用化走向產(chǎn)業(yè)化規(guī)模應(yīng)用之路仍建設(shè)，支撐量子保密通信產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。20176月成立了量子通信與信息技術(shù)特設(shè)任務(wù)組（he7thSpecialaskgroup,7，目標(biāo)建立我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)QKD相關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化進(jìn)展。ST7下設(shè)量子通信工作組（WG1）50余家會(huì)員單位。ST7的工作目標(biāo)具體包括：通過(guò)應(yīng)用服務(wù)接口的標(biāo)準(zhǔn)化，使得量子保密通信可與現(xiàn)有的ICT應(yīng)用靈活集成，推動(dòng)量子保密通信在各行各業(yè)廣泛應(yīng)用；通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化，構(gòu)建可靈活部署和擴(kuò)展的量子保密通過(guò)嚴(yán)格的安全性證明、標(biāo)準(zhǔn)化的安全性要求及評(píng)估方法，保證量子保密通信系統(tǒng)、產(chǎn)品及核心器件的安全性。5所示。CCSAST7QKD295。QKD系統(tǒng)技術(shù)要求、測(cè)試方法、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等三項(xiàng)行標(biāo)，均已進(jìn)入報(bào)批階段。S7已完成8QKD網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)參考模型、量子保密通ISO/IECJTC1ITU-TSG13/SG17/FG-QIT4N主導(dǎo)和參與了量子保密通信量子保密通信業(yè)務(wù)和系統(tǒng)類網(wǎng)絡(luò)技術(shù)類量子通用器件類量子安全類量子信息處理類名應(yīng)網(wǎng)運(yùn)詞用絡(luò)營(yíng)術(shù)場(chǎng)結(jié)管技語(yǔ)景構(gòu)理術(shù)密鑰管理層技術(shù)應(yīng) 準(zhǔn) 微用 單 弱層 光 光技 子 探測(cè)術(shù) 源 器集光 調(diào) 制 器 芯片安全性目標(biāo)和功能安全性評(píng)估要求QKD產(chǎn)品安全核心器件安全多 不體 同量 量 子 量 子 糾 子 糾 纏 糾 纏 純 錯(cuò) 態(tài) 化 編 解 接碼 口量 量 量子 子 子密 信 中鑰 號(hào) 繼分 交 和路發(fā) 換 由與經(jīng)典光網(wǎng)絡(luò)融合密 密鑰 密 鑰生 鑰 分成 管 發(fā)控 理 和中制 繼設(shè)備和數(shù)據(jù)認(rèn)證安 安密 全 鑰 通 接 信 口 協(xié) 議 備圖5CCSAST7量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)體系表5CCSAST7標(biāo)準(zhǔn)化研究情況序號(hào)項(xiàng)目編號(hào)建議項(xiàng)目中文名項(xiàng)目類型項(xiàng)目階段120181799-T-339量子保密通信應(yīng)用場(chǎng)景和需求國(guó)標(biāo)工信部公示220181791-T-339量子通信術(shù)語(yǔ)和定義國(guó)標(biāo)起草中32018-1739T-YD量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)測(cè)試方法行標(biāo)報(bào)批階段4暫無(wú)基于IPSec協(xié)議的量子保密通信應(yīng)用設(shè)備技術(shù)要求行標(biāo)起草中5暫無(wú)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)技術(shù)要求行標(biāo)起草中62019-1285T-YD基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)（QKD）用關(guān)鍵器件和模塊第3部分:量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（QRNG)行標(biāo)送審階段72018-1646T-YD量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)技術(shù)要求1BB84系統(tǒng)行標(biāo)報(bào)批階段82018-1647T-YD量子密鑰分發(fā)(QKD)系統(tǒng)應(yīng)用接口行標(biāo)起草中序號(hào)項(xiàng)目編號(hào)建議項(xiàng)目中文名項(xiàng)目類型項(xiàng)目階段92019-1283T-YD基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)（QKD）用關(guān)鍵器件和模塊第1部分：光源行標(biāo)起草中102019-1287T-YD量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信共纖傳輸技術(shù)要求行標(biāo)起草中112019-1284T-YD基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)（QKD）用關(guān)鍵器件和模塊第2部分：?jiǎn)喂庾犹綔y(cè)器行標(biāo)起草中122019-1286T-YD量子保密通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)行標(biāo)起草中132020-0581T-YD量子密鑰分發(fā)(QKD)1BB84的QKD設(shè)備行標(biāo)起草中142020-0580T-YD量子密鑰分發(fā)（QKD）QKD設(shè)備間接口要求行標(biāo)起草中152018B69軟件定義的量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)研究研究課題報(bào)批階段162017B67量子密鑰分發(fā)安全性研究研究課題已發(fā)布172018B39量子隨機(jī)數(shù)制備和檢測(cè)技術(shù)研究研究課題已發(fā)布182017B65量子保密通信系統(tǒng)測(cè)試評(píng)估研究研究課題已發(fā)布192019B39基于誘騙態(tài)方法的優(yōu)化協(xié)議研究研究課題通過(guò)202017B64量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信系統(tǒng)共纖傳輸研究研究課題通過(guò)212017B66量子保密通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)研究研究課題通過(guò)222018B40量子保密通信網(wǎng)絡(luò)管理研究研究課題通過(guò)232018B67量子保密通信網(wǎng)絡(luò)可信中繼節(jié)點(diǎn)技術(shù)研究研究課題起草中242018B68連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)研究研究課題起草中252019B36量子保密通信組網(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究研究課題起草中262019B37空間量子保密通信技術(shù)研究研究課題起草中272019B38量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中MPLS專線承載加密數(shù)據(jù)要求的研究研究課題起草中282020B80連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)測(cè)評(píng)研究研究課題起草中序號(hào)項(xiàng)目編號(hào)建議項(xiàng)目中文名項(xiàng)目類型項(xiàng)目階段292020B81量子時(shí)間同步技術(shù)的演進(jìn)及其在通訊網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究研究課題起草中（三）國(guó)內(nèi)技術(shù)研究、試點(diǎn)驗(yàn)證及商用部署,（安徽量子通信、神州量子、清華大學(xué)等。隨著量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和試點(diǎn)應(yīng)用的推進(jìn)和發(fā)展，我國(guó)已初步形成集技術(shù)研究、設(shè)備制造、網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況京滬干線2013年，量子保密通信京滬干線技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用示范項(xiàng)目立項(xiàng)建設(shè)，建設(shè)單位為中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)。2016年年底京滬干線全線貫92000公里，接入北京、濟(jì)南、合肥和上海四地量子保密通信城域網(wǎng)絡(luò)，采用可信中繼方案進(jìn)行密鑰中繼。目前已經(jīng)開展金融、云服務(wù)、政務(wù)、電力等行業(yè)領(lǐng)域的用戶應(yīng)用。國(guó)家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)2018年，國(guó)家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一期工程開始實(shí)京-武漢-廣州線路和武漢-合肥-上海線路，并接入若干已有和新建城6002個(gè)中繼站點(diǎn),我國(guó)量子保密通信系統(tǒng)的建設(shè)目標(biāo)是覆蓋全部34個(gè)省級(jí)行政區(qū)域。京雄量子加密通信干線200F-M相商與量子信息安全服務(wù)商在量子保密通信領(lǐng)域的合作探索和大膽實(shí)踐，為產(chǎn)業(yè)融合發(fā)展提供了新模式。量子城域網(wǎng)網(wǎng)，為用戶接入提供了便利條件，為大規(guī)模應(yīng)用打下了良好基礎(chǔ)。未來(lái)，計(jì)劃在全國(guó)主要省會(huì)城市建設(shè)量子城域網(wǎng)?！澳印碧?hào)量子衛(wèi)星“墨子”號(hào)量子衛(wèi)星是全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星。可以進(jìn)行的星地雙向量子密鑰分發(fā),首次實(shí)現(xiàn)從衛(wèi)星到地面的量子隱形傳態(tài)。為我國(guó)在未來(lái)繼續(xù)引領(lǐng)世界量子通信技術(shù)發(fā)展和空間尺度量子物理基本問(wèn)題檢驗(yàn)前沿研究奠定了堅(jiān)實(shí)的科學(xué)與技術(shù)基礎(chǔ)。應(yīng)用示范情況6（四）小結(jié)四、技術(shù)預(yù)見（一）量子密鑰分發(fā)技術(shù)量子密鑰分發(fā)QKD是一個(gè)通信雙方協(xié)商產(chǎn)生共享密鑰的過(guò)程,QKDBB84BB84協(xié)議利用單BB844個(gè)偏振090+45°偏振態(tài)和-45°偏振態(tài)，其中0°和90°構(gòu)成水平垂直基（base0，±45°構(gòu)成斜對(duì)角基（base1°或-5°偏振態(tài)代表經(jīng)典090°或+451。發(fā)Alice編碼到單光子的相應(yīng)偏BobBobBob在經(jīng)典協(xié)商信道上進(jìn)行制備基和測(cè)量基基矢25%的概率得到錯(cuò)誤的測(cè)量結(jié)所示。圖6 QKDBB84協(xié)議原理示意圖（二）量子密鑰分發(fā)組網(wǎng)技術(shù)QKDQKD網(wǎng)絡(luò)才能實(shí)現(xiàn)多QKDQKD網(wǎng)QKD技術(shù)的原理。QKD技術(shù)QKD研究的早期，已有文獻(xiàn)提出基于無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)多用戶QKD，并針對(duì)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?，例如星形和環(huán)形網(wǎng)絡(luò)拓?fù)溥M(jìn)行了QKD技術(shù)生成密鑰。但QKD類似，其最大的密鑰分發(fā)距離仍受限于量子信道的損耗。QKD設(shè)備可以實(shí)1××N的無(wú)源分光器件連接到1/NN路發(fā)射端的信號(hào)耦合后正1GHz1GHz的單光子探測(cè)器1對(duì)N的量子密鑰分發(fā)。圖7東芝量子接入網(wǎng)實(shí)驗(yàn)原理圖（Optical網(wǎng)的案例，如圖QKD終端通過(guò)可主動(dòng)控制的光開關(guān)來(lái)實(shí)QKD終端間量子信道的互通。圖8基于光開關(guān)的QKD網(wǎng)絡(luò)QKD技術(shù)遠(yuǎn)距離通信需要克服傳輸介質(zhì)損耗對(duì)信號(hào)的影響。經(jīng)典通信中，可采用放大器增強(qiáng)信號(hào)。但在量子網(wǎng)絡(luò)中，由于量子不可克隆定理，ARARKARBKRB。ABR產(chǎn)生共享會(huì)話密KABKABKAR（One-KABRKRB重KABB。BKAB。AB通過(guò)共享KAB進(jìn)行加密通信。AB，可以實(shí)現(xiàn)信息論圖9可信中繼原理圖QKD距離受限挑戰(zhàn)的另一種思路是通過(guò)自由空間信QKD方案不QKDQKD網(wǎng)絡(luò)，這也是目前可信中繼方案極具價(jià)值的一種應(yīng)用場(chǎng)景。QKD技術(shù)QKD。不同于經(jīng)典中繼器的信號(hào)放大、轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程，假設(shè)Chales位于lice和obice和Charles間的距離較短，可以建立他們之間的糾纏；BobCharles同理也可建立糾纏。一旦CharlesAliceEPRE1BobEPR對(duì)E2。CharlesBell測(cè)量，并廣播他的CharlesBob可通過(guò)執(zhí)行本地操EPREPR對(duì)，就可以在AliceBob之間建立遠(yuǎn)距離的糾纏。通過(guò)迭代使用該方案，就可以量子操作和量子存儲(chǔ)器，現(xiàn)有技術(shù)還很難實(shí)現(xiàn)。圖10通過(guò)多次糾纏交換實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的糾纏分發(fā)（三）支持靈活組網(wǎng)的密鑰中繼路由技術(shù)密鑰中繼的路由技術(shù)是支撐量子保密通信網(wǎng)絡(luò)靈活組網(wǎng)的關(guān)鍵。/（四）量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信共纖傳輸技術(shù)/經(jīng)典共纖傳輸波分復(fù)用方案已經(jīng)具備實(shí)用化能力，圖11基于波分復(fù)用的量子密鑰分發(fā)與經(jīng)典光通信共纖傳輸五、工程難題（一）QKD系統(tǒng)性能瓶頸限制其應(yīng)用推廣QKD系統(tǒng)在光纖現(xiàn)網(wǎng)中的傳輸能力和安全成碼率有限，并性研究和測(cè)試，并采取防護(hù)措施。（二）相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)化研究和測(cè)評(píng)處于起步階段，對(duì)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的支撐不足積極構(gòu)建量子保密通信標(biāo)準(zhǔn)體系和測(cè)評(píng)機(jī)制，并逐步推進(jìn)實(shí)施，將有效引導(dǎo)和支撐量子保密通信產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。（三）安全方案未經(jīng)過(guò)大范圍驗(yàn)證提供加密密鑰，所以安全性比一般系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)要求更高。目前量子保密通信還需要依托經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)通信，經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)通信中，大范圍的驗(yàn)證，后期需要大量的研究和實(shí)踐來(lái)進(jìn)一步改進(jìn)、完善。（四）產(chǎn)業(yè)化尚處起步階段，以需求為導(dǎo)向的發(fā)展動(dòng)力不足量子保密通信是量子力學(xué)與信息科學(xué)等學(xué)科相結(jié)合而產(chǎn)生的新時(shí)間；另外使用成本較高。（五）網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中建設(shè)成本較高，配套資源受限較大目前,過(guò)高；量子相關(guān)設(shè)備在未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的前提下，造價(jià)相對(duì)較高。量子信道和經(jīng)典信道的共纖傳輸將在未來(lái)規(guī)模商用部