紧抓高科新前沿!中国广电量子保密通信“京沪干线”项目取得重要进展

8月5日,中国广电官方发布的一篇文章——《中国广电参与建设的量子保密通信“京沪干线”在中国人民银行支付系统中发挥重要作用》引起了业内的广泛反响。

DVBCN注意到,原来是早前一日中国人民银行一位高管署名文章《量子秘钥分发技术在支付系统中的应用实战》在具体叙述中涉及到的“量子‘京沪’干线”与中国广电旗下子公司中国有线参与的量子通信项目直接相关。

在上述银行高管的原文中指出,中国人民银行清算总中心开发并建立的量子密钥分发系统涉及的量子基础设施部署于北京、上海和无锡三地数据中心,通过量子专用网络(量子“京沪”干线+本地量子城域网)互联,采用量子密钥分发技术实现了三地数据中心间量子密钥的生成,产生的量子密钥被上层量子密钥管理系统调用。

紧抓高科新前沿!中国广电量子保密通信“京沪干线”项目取得重要进展-DVBCN

中国广电也指出,其控股的中国有线(中国有线电视网络有限公司)是“京沪干线”项目的重要合作单位,依托中国有线运营的国家广电光缆干线网,为“京沪干线”提供了全长2000多公里的光纤线路、32个节点的机房服务等通信基础资源,以及北京、上海、无锡等地的城域光纤网络资源。

对于未来的工作展望中,中国广电也表示将继续发挥全国一网整合后的规模化优势和“有线+5G”传输覆盖优势,积极参与“京沪干线”和国家量子保密通信骨干网等各类国家级战略性基础项目建设,为更多的政用、军用、商用、民用信息化项目做好支撑服务。

发展量子通信意义在哪里?

根据专业定义,量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证。其主要分为量子隐形传态(Quantum Teleportation,简称QT)和量子密钥分发(Quantum Key Distribution,简称QKD)两类。

量子密钥分发,即是借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享,再通过一次一密的对称加密体制,即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作,实现无条件绝对安全的保密通信。

在今年中央发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中曾指出,要加快布局量子计算、量子通信等前沿技术,加强信息科学与生命科学、材料等基础学科的交叉创新,支持数字技术开源社区等创新联合体发展。另外,在在量子信息攻关方面,还提出了城域、城际、自由空间量子通信技术研发等重点任务。

中央政治局相关会议中也曾专门指出要“统筹基础研究、前沿技术、工程技术研发,培育量子通信等战略性新兴产业,抢占量子科技国际竞争制高点,构筑发展新优势”。因此,加快研发布局量子信息技术也是至关重要的高新兴技术发展战略任务之一。

为何广电也要参与量子通信实干工作?

从中国有线直接涉及的两个项目谈起:1)量子保密通信“京沪干线”;2)“星地一体”环岛量子通信网络建设

首先“京沪干线”项目是于2013年7月已立项,后于2017年8月底在合肥完成了全网技术验收,最终在2017年9月29日正式开通。涉及线路总长超过2000公里,是世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线,目前已经接入金融、电力、政务等150余家行业用户。因涉及对广电干线的支持需求,因此中国有线成为了项目的参与方之一。

根据中国科学技术大学、中国科学院上海技术物理研究所、济南量子技术研究院及中国有线电视网络有限公司四家团队今年在国际权威学术期刊《自然》上发表的题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”(An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres)的阐述:

该项目在量子保密通信“京沪干线”与“墨子号”量子卫星成功对接的基础上,构建了世界上首个集成700多条地面光纤量子密钥分发(QKD)链路和两个星地自由空间高速QKD链路的广域量子通信网络,实现了地面跨度4600公里的星地一体的大范围、多用户量子密钥分发,并进行了长达两年多的稳定性和安全性测试、标准化研究以及政务金融电力等不同领域的应用示范。论文是对上述成果的一个系统性总结,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。其安全性测试结果表明,“京沪干线”可以抵御目前所有已知的量子黑客攻击,密钥分发量可以支持1.2万以上用户同时使用。

而另一个项目——“星地一体”环岛量子通信网络,其实DVBCN去年也曾报道过。

根据2020年10月14日中国有线与中国科学院控股的国科量子通信网络有限公司签署的战略合作协议,双方一致同意在自贸港相关政策指引下,全力推进世界首个“星地一体”环岛量子通信网络建设。

按照协议,双方将在海口“共建海南星地一体环岛量子保密通信网络”,共同合作打造全球第一条环岛量子保密通信网络,并同步推出“量子保密视频会议机顶盒融合产品”。

预期的产品“量子保密视频会议机顶盒融合产品”则是将中国有线的机顶盒和云视频会议系统融合,把电视机变成视频会议终端,并进一步结合量子保密通信技术,应用量子密钥对云视频会议的音视频媒体流进行加密,保障音视频通过互联网传输的机密性。

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值得注意的是,国科量子通信网络有限公司是于2016年11月29日成立的。按照中国科学院“率先行动”计划的部署,国科控股制定了“联动创新”纲要,将量子通信作为重点产业进行布局。自2015年以来,国科控股先后投资了量子通信设备领域全球龙头企业科大国盾量子技术股份有限公司,更联合了阿里巴巴、中兴通讯等单位成立了中国量子通信产业联盟,而这个国科量子通信网络有限公司也是国科控股联合中国科学技术大学发起成立的。

整体来看,从通信企业、互联网企业到广电企业等等,均是参与构造量子通信等全局发展的必须力量。由于中国有线作为国家专业级跨区域广播电视光缆传输运营商,主要运营着国家广电光缆干线网,业务包括节目传输、电路传输和数据传输等,其拥有4万多公里国家广播电视光缆干线网。另外层面上,中国有线还具备通信基础设施服务、互联网数据传送等基础电信业务牌照,因此也可开展网元出租、宽带接入等电信业务。

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