量子密钥分发的争议，终于说清楚了

来源：中国信通院

近年来，业界对于QKD(量子密钥分发)和量子保密通信在科研、工程和应用等层面问题的认识和讨论进一步深入，未来各方聚焦QKD技术、应用和产业发展的核心问题，明确定位、凝聚共识、协同推动将有望成为趋势。

对于QKD问题的分析，应当区分科学研究、工程研发和应用探索三个不同层面，以利于业界各方厘清技术和应用现状，定位存在问题和瓶颈，以及探讨未来发展趋势。

2020年5月，中科大在全球物理学领域的顶级刊物《现代物理评论》发表QKD长篇综述论文，全面回顾了QKD科研历程，关键技术和重要成果，并从学术界视角回应了关于QKD技术的十个疑问，如下图所示，文中观点也代表了QKD学术界的主流看法，认为当前QKD技术面临的质疑与问题，在科研层面都可以有解决方案，并且相关研究都在推进，未来可进一步完善和提升。

学术界对于QKD技术问题和质疑的回应

DOI:10.1103/RevModPhys.92.025002

对于QKD科研层面问题，学术界多年以来已有大量研究成果文献报道，前沿研究和实验探索也在蓬勃发展，科学家为我们指出的未来可期也绝非虚言。

但同时也要看到，科研层面讨论的双场（TF）和测力设备无关（MDI）等新型协议系统和量子存储中继等技术，在短期内没有明确的商用化或实用化前景，并不能马上用于解决当前面临的工程和应用困难与问题。

一方面，产业界不能以工程和应用存在问题来否定QKD领域的科学共识和科研成果；另一方面，学术界恐也难以科研论文的发表来回应工程和应用中面临的现实问题。

在QKD设备研发和部署的工程层面，当前QKD和量子保密通信系统的工程化现状主要是，商用QKD系统的现网光纤传输距离百公里以内，密钥成码率约为10kbit/s量级，系统设备工程化水平仍有较大提升空间。

商用QKD网络基于可信中继节点实现QKD密钥存储管理，通过密钥路由和加密调度实现端对端密钥生成和提供。商用加密设备采用QKD密钥或中继密钥，结合国密/商密对称加密算法，实现传输信道加密，其中加密信道的业务容量可达Gbit/s量级。

量子保密通信系统和网络的工程化主要是，QKD在协议设计层面，以牺牲信号传输的鲁棒性来换取密钥生成的安全性，这一特性对QKD系统性能指标和工程化水平的提升形成了制约。

商用化QKD均采用制备-测量系统方案，发射机和接收机的现实安全性都需要进行进一步研究和验证，目前相关测评正在组织开展。商用QKD系统密钥速率有限，高速率等级通信业务难以采用“一次一密”加密，量子保密通信在整体系统层面难以达到信息论可证明安全性。QKD网络可信中继节点的安全防护要求和相关标准规范目前尚未完全明确，“短板效应”降低了量子保密通信网络的整体安全性。

现阶段的商用QKD和量子保密通信系统，其工程化水平虽已达到“可用”，但距离“好用”仍有较大提升空间。进一步突破和解决系统与网络工程实践中面临的瓶颈问题，是QKD技术完成科学研究、实验开发、推广应用的三级跳，真正实现创新价值的必要前提和必由之路。

目前，我国QKD示范应用项目和试验网络建设的数量和规模已冠绝全球，下一步解决工程层面瓶颈问题更需要产业公司“打铁自身硬”。此外，解决工程层面问题也需要量子物理、信息安全和网络通信等个方凝聚共识，形成合力，共同推动。

在QKD和量子保密通信应用和产业发展层面，基于QKD的量子保密通信在全球开展多项实验网络建设和试点应用，我国项目数量、网络建设和投资规模方面处于领先。包含基础研究、设备研制、网建运维、加密应用在内的量子保密通信链基本形成，但产业规模和发展较为有限。

量子保密通信的应用探索已超过十年，主要发展模式为公共研究资金支持和政府类项目投入，市场化内生增长动力较弱，商用化推广成果较少，社会经济效益难言十分显著。量子保密通信在标准研制、型号准入和测评认证等方面的工作进展较为缓慢，也成为高安全需求领域应用的瓶颈之一。

量子保密通信能够提升信息安全防护能力，在符合应用场景需求和管理准入条件的前提下，可在高安全需求领域的专用网络开展应用探索。量子保密通信的应用推广，需要破解在高安全需求领域“不敢用”和一般安全需求领域“用不起”的两难困境。

量子保密通信产业化发展需要科研开发支撑、应用场景开拓、标准规范引导和测评认证保障等各方协同推动。基于当前的量子保密通信商用化解决方案，进行规模化网络建设的决策应根据应用场景的实际需求，广泛听取各方意见，充分论证稳妥实施。

原文链接：

http://www.caict.ac.cn/kxyj/qwfb/bps/202012/P020201215373063374434.pdf

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