唐世彪,程节,栗帅

(科大国盾量子技术股份有限公司,安徽 合肥 230088)

0 引言

近几年量子信息技术发展迅猛,Google 2019年推出53比特量子计算原型机Sycamore系统,中国科学技术大学与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作,于2020年成功构建了76个光子、100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”,均宣称实现“量子霸权”[1]。这表明量子计算对当前普遍使用的RSA等经典非对称密码算法的潜在威胁逐渐趋于现实。量子信息科技是事关国家信息安全和国防安全的战略性领域,世界各国均对其给予了极大关注[2],我国于“十四五”规划、国家中长期科技发展规划中均提出要加强量子信息技术的研究投入[3]。

基于量子密钥分发(QKD)技术的量子保密通信在国防、政务、金融、能源等领域具有广泛应用前景,也是我国在量子信息领域发展较为领先的一项技术。经过多年的持续研究探索,目前我国建成了全球首个广域量子保密通信技术验证及应用示范项目“量子京沪干线”[4];“墨子号”量子科学实验实现了星地之间以及7600 km的洲际量子密钥分发[5]。

为服务于新时期下国家信息安全发展需求,QKD作为一种新兴密码技术也正在按照国家相关标准进行快速的科研成果转化。QKD发送端采用随机数进行编码并制备相应的量子态光脉冲,接收端则完成解码和量子信号探测,双方再经过基矢比对、纠错、保密增强等数据处理过程,即可得到一组双方共享的对称密钥。其中,根据安全性分析,上述随机数要求采用物理随机数源产生[6]。……