中国联通量子通信布局公开,发布通密一体融合设备

9月18日消息(南山)9月11日~13日,第25届中国国际光电博览会(CIOE 2024)在深圳举行。展会同期举办了“2024国际量子技术科学前沿论坛”,邀请了来自产学研各界的代表分享量子技术发展的现状和未来,量子大观为战略合作媒体。

中国联通研究院高级研究员赵春旭以《中国联通对量子通信应用的探索与思考》为题,对量子通信技术进行了深入解析,并首发了“通密一体融合设备”。

量子通信三个发展方向

赵春旭介绍,量子密码学的发展,是加密方式的破译难度和计算能力之间的博弈。经典通信的安全取决于数学计算复杂性,算法可被量子计算破解;量子通信则利用测量塌缩以及量子态不可克隆等量子力学原理,保证通信过程理论上的无条件安全,从根本上抵御量子计算机带来的威胁。量子密钥分发“无条件安全”的特性与计算复杂度无关,不论对手拥有多强的计算能力,其安全性都不会受到影响。

赵春旭分析了量子通信的三个发展方向:

其一,QKD与PQC结合。2016年,美国国家标准研究院(NIST)面向全球范围内征集PQC标准算法和协议开展PQC标准化工作,正式启动PQC项目,到今年8月正式发布了三种算法标准。同时,美国通过各类法案推进向PQC的迁移工作。

QKD与PQC两条路线相结合可以充分发挥运营商网络优势,完善抗量子计算攻击下一代信息安全保障体系。助力相关产业实现经典加密向后量子算法迁移,为中小型银商政企提供加密服务,抵御数据安全风险。

其二,量子设备的小型化、芯片化及产业链协同。量子设备小型化、芯片化、低成本是推动量子通信技术规模发展的关键,降低量子应用组建成本,同时突破国产化瓶颈。同时,与经典光通信产业协同,带动光量子芯片及设备规模化应用,推动半导体产业链的共同发展。

其三,量子通信与经典通信 融合,推动规模应用。以量子网络服务于经典通信为目标,基于现网架构建设量子通信网络,提升运营商的安全服务能力。

赵春旭也介绍了量子通信技术的应用场景:量子保密通信、量子安全视频会议、量子政务、量子金融、量子工业互联网、量子车联网、量子U盾等。例如,国家电网2023年已在湖北开展量子加密通信技术配电应用,说明很多行业存在实际需求。

在运营商网络中,量子通信如何应用?在赵春旭看来,一方面是公众业务,例如加密电话、加密视频会议、加密办公系统;另一方面是政企业务,例如加密专线、加密车联网、加密工业互联网。此外运营商自身的O/B/M管理平台,也有安全加密的应用需求。

发布两款通密一体融合设备

三大运营商已纷纷布局量子产业。中国联通未来量子技术发展规划的总体布局如下:

以QKD、QRNG与PQC三项技术为基础,进行与传统网络、设备的融合研究,构建与传统电信网络融合的量子安全内生服务能力,从基础设备,密钥管理,终端及业务应用几个层面开展创新技术研究,形成联通量子创新体系。

此前,中国联通自建的北京-雄安量子干线,在国内首次进行DV-QKD/CV-QKD量子密钥对接测试,探索端到端量子通信混合组网。中国联通还积极参与推动CCSA ST7标准化工作,参与多项行标和研究报告制定,包括牵头国际标准ITU-T“量子密钥分发网络切片的要求及架构”项目立项。

在产品层面,中国联通发布了两款通密一体融合设备。其中,基于联通自主知识产权的G.698.4系统(波长自适应城域接入型波分复用系统),中国联通开发了量子(QKD)和传统光通信融合的传输设备,首次实现通信接入设备的量子“通密一体”方案,为量子通信的大规模应用奠定基础。该设备首次实现量子同密一体设备与经典通信设备的共网管功能,为运营商提供“一张网”管理界面,支持双向200G处理能力,支持双向10G加解密、签名验签性能。设备架构如下:

此外,中国联通也开发了PQC融合光传输设备,支持后量子密码、国密算法硬件加速器,同样支持双向10G加解密。设备架构如下:

在应用层面,中国联通完成了量子密钥云平台+车联网首次应用验证,正在探索基于量子保密通信的移动办公应用。量子专线方面,中国联通采用“通密一体”量子融合光传输设备,与量子密钥云平台结合的方式形成加密专线解决方案,后续随着PQC标准成熟,也将采用QRNG+PQC方案,提供灵活组网的加密专线。


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2024-09-18
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