华为积极参与欧洲量子技术标准化
一直以来，西方在建立国际技术标准方面都占据主导地位，尤其欧洲发挥了先锋作用。随着第二次量子革命的到来，欧洲希望继续主导量子技术标准化。在这一过程中，不乏中国企业的身影，例如，国盾量子等参与的国际电信联盟电信标准分局ITU-T(总部位于瑞士日内瓦)标准已经公布。此外，华为凭借其在欧洲的长年深耕，更是积极参与量子技术标准化工作。
2022年，包括华为欧洲公司(位于德国杜塞尔多夫)在内的25家欧洲组织撰写了《迈向量子技术的欧洲标准》(Towards European Standards for Quantum Technologies)[1]，其中总结了欧洲主要标准化机构在量子技术方面的进展。
01
标准化促进量子技术创新
尽管量子物理学已经有一个多世纪的历史了，但过去20年的科学和技术进步已经在最基本的水平上实现了对实际量子系统的高度控制。现在可以常规地制备、捕获、操纵和探测单个量子粒子，例如人造的和自然的原子、电子和光子。再加上创造和控制不同量子态(如叠加态和纠缠态)的可能性，第二次量子革命促进了新型传感器、通信技术和具有前所未有能力的计算机的工程步伐。
量子技术(QT)允许设计新型的设备和基础设施，并有望在多领域提供更多新的应用，有助于解决当今一些最紧迫的社会和经济问题。这些技术赋予了超越任何经典技术的功能。例如实现更高的灵敏度、更低的功耗和更高的自动化安全性，为更可靠的工业设施实现免维护的量子参考操作等等。此外，量子技术为新方法铺平了道路，例如气候变化时期的地球调查、自然资源勘探以及信息传输和处理，特别是最后一项，为前所未有的通信安全提供了新方法。以量子技术为基础的应用正在贴近市场，并将成为在广泛和多样化的行业中取得成功的关键因素。这些技术对欧洲的独立和安全至关重要，因为信息处理、存储、传输和安全领域都受到它们的影响。
在过去，标准化常常被认为是与创新相矛盾的。相反，标准化是迅速利用和传播知识并在行业中实施起来最充分和最有力的工具之一。也就是把研究结果推向市场。此外，标准化过程本身就是一个知识共享和知识生产过程，因为它为研究、工业、学术界、公共行政和更广泛的社会以及其中不同背景、能力和知识的活动者提供了一个共同的平台。
02
推动量子技术标准化的九大机构
1.CEN-CENELEC量子信息技术焦点小组
2018年，欧盟委员会启动了大规模(高达10亿欧元)和长期(10年)量子技术旗舰研究计划，以“启动具有竞争力的欧洲量子技术产业，并使欧洲成为在该领域进行创新研究、商业活动和投资充满活力和吸引力的地区”。其战略研究议程（RSA）强调，“要实现量子旗舰的目标，必须加快市场的开发和占领，并通过专门的标准化和认证进一步加强”。
为了协调和支持相关量子技术标准的制定，欧洲标准制定组织（CEN-CENELEC）于2020年6月启动了量子技术焦点小组(FGQT)。该团队正在制定其FGQT标准化路线图，以系统地解决正在进行的和前瞻性的标准化工作。该举措与相关案例、潜在的与量子技术相关的业务、供应链一起发展，特别包括分析量子技术中最能从标准化中受益的方面，以及受益的时间范围。
FGQT目前有100多名成员，来自工业、研究和管理部门，并在欧洲层面运作。它的目标是与其他标准开发组织和全球范围内的量子技术联盟进行互动，包括ETSI、ITU-T、ISO/IEC、IEEE、IRTF、QuIC等。FGQT的另一个目标是定义职权范围，从而推动技术委员会实际的制定标准。
2.ETSI（欧洲电信标准协会）：量子密钥分发
ETSI量子密钥分发行业规范组织(ISG-QKD)是第一个旨在实现量子通信技术标准化的板块。它于2008年由一群主要来自欧洲的QKD制造商、电信供应商、大学和研究机构创建。从那时起，这个团体随着新成员的加入而不断壮大。今天，它有来自欧洲的QKD主要参与者以及来自美国、韩国和日本的代表。
ISG-QKD已经制定了超过20份文件。虽然其中一些(例如词汇组规范GS QKD 002，用例GS QKD 007)具有普遍范围，但该组更专注于特定的技术方面，而不是参照标准的文档。在某种程度上体现了其组员的关注面，他们更关心建立支持QKD产品标准的必要性，而不是量子技术的通用范式。这也反映了一个事实，当ISG-QKD开始实行时，技术还不太成熟，在处理更广泛的观点之前，必须涵盖许多技术方面。因此，已经发布了基本接口，例如从QKD设备（GS QKD 004和GS QKD 014）或控制设备（GS QKD 015）中提取密钥所需的接口。
QKD安全的基本方面已经得到解决，例如“QKD安全实施白皮书”、GS QKD 005、GS QKD 008。进一步感兴趣的领域是QKD组件或安全证明的表征和规范也得到了解决（GS QKD 003，GS QKD 011）。目前正在更新若干上述文件。集约化工作领域是关于QKD的安全认证（与BSI Germany合作开展的通用标准保护配置文件工作）以及对现有QKD网络标准化方法的分析。
目前工作将继续定义其他接口（例如网络编排GS QKD 018和身份验证GS QKD 019），这是创建更大型网络所必需的，以及安全认证的重要任务，其中ISO/EN 15408“通用标准”保护配置文件的QKD链路正在完善（GS QKD 016）。尽管这可能是任何标准组织为QKD安全认证所做的最领先的努力，但这只是通用标准计划中的第一步，非常需要让QKD在广泛的市场中被完全接受为高安全性技术。
3.国际电信联盟电信标准分局（ITU-T）：用于网络的量子信息技术
国际电联（ITU）的工作主要集中在量子通信领域，更广泛地说，仅限于量子技术对通信和通信网络的影响。QKD网络和后期安全方面的工作由ITU-T第13研究组（未来云网络）和ITU-T第17研究组（“SG17 安全”）领导。SG17也开展了一些关于量子随机数生成的工作。核心内容是ITU QKD网络标准大纲，包括提供基本概念（ITU Y.3800）、解决功能要求（ITU Y.3801）、架构（ITU Y.3802）、密钥管理（ITU Y.3803）以及控制和管理（ITU Y.3804）。ITU标准还为QKD网络(ITU X.1710)、密钥组合方法(ITU X.1714)和量子噪声随机数发生器的架构(ITU X.1702)提供了安全框架。这些ITU的QKD网络标准意在将QKD技术集成到大型ICT网络中并提供后者的安全性。
ITU-T网络量子信息技术焦点组(FG-QIT4N)研究了量子信息技术在ICT网络中预期应用的演变。该小组正在进行探索性“预标准化”研究，以确定新兴的标准化需求并预测未来出现的需求。FG-QIT4N成立于2019年9月，旨在为感兴趣的利益相关者（如研究人员、工程师、从业者、企业家和政策制定者）提供一个协作平台，以分享知识、最佳实践和经验教训来充分利用网络中的量子信息技术（QIT）。
主要目标：
研究网络中QIT的演进和应用；
专注于网络QIT的术语和用例；
为有效支持ITU-T研究组量子信息网络（QIN）相关标准化工作提供必要的技术背景信息和协作条件；
以及提供与ITU-T研究组和其他标准组织的开放合作平台。
焦点小组的组织如下：
两个主要研究组——一个致力于量子密钥分发网络(QKDN)，另一个致力于QKDN之外的量子信息网络(QIN)和一个管理小组。FGQIT4N已经于2021年12月到期，并产生了9项可交付成果或报告。管理小组将继续对结果进行总结。
4.ISO/IEC JTC1：量子技术标准化
国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会（IEC）在其联合技术委员会JTC1中，在两个工作组(WG-Work Group)开展了量子技术标准化活动：关于量子计算的WG14和关于QKD系统安全认证的子委员会（Sub-Committee）SC27和WG3。
第14量子计算工作组（WG14）的成立具有以下目标：作为JTC1量子计算标准化计划的重点和支持者；识别量子计算标准化方面的差距和机会；开发和维护ISO/TC、IEC/TC和JTC1中产生的现有量子计算标准和正在进行的标准开发项目的列表。另一个目标是在量子计算领域开发更多可交付性成果。作为一个系统集成实体，它与其他ISO和IEC技术委员会以及其他参与量子计算标准化的组织保持着关系。
WG14的第一个工作项目是ISO/IEC-4879，它是为量子计算制定一个术语和词汇标准。工作于2020年开始，预计委员会草案将在2022年上半年完成。完整的标准应在2022年底准备完善。准备好后，这将是标准开发部门专门为量子计算开发的第一个标准组织。
SC27 WG3是制定和维护ISO/EN 15408“信息技术安全评估通用标准”的工作组，在“委员会草案”阶段（计划在2022年发布）中有两个标准用于QKD系统安全评估和认证：《ISO/IEC 23837-1 信息安全——量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》第1部分“要求”（包含用于QKD PP（保护配置文件）的预定义安全功能要求）和第2部分“测试和评估方法”。
5.电气与电子工程师协会（IEEE）：新兴量子信息市场
美国量子经济发展联盟(QED-C)和国际同行已对IEEE表示有兴趣开发适合新兴量子信息市场的标准。根据IEEE的说法，量子信息标准可能会随着时间的推移从非正式转向为正式规范。正式的国际量子标准始于在某个领域工作的公司或个人向IEEE提出名为项目授权请求(PAR-Project Authorization Request)的提案。目前，有四个活跃的量子标准项目，简要描述如下。
P1913——该标准定义了一种称为软件定义量子通信(SDQC：Software-Defined Quantum Communication)的应用层协议，它通过TCP/IP进行通信，并支持在通信网络中配置量子端点以动态创建、修改或删除量子协议或应用程序。此外，SDQC包括一组控制量子态的传输、接收和操作（即制备、测量和读出）的命令。
P7130——该标准与量子技术的特定术语相关，建立必要的定义来促进明确和理解，以实现互操作性和兼容性。
P7131——该标准涵盖量子计算性能指标，旨在标准化量子计算硬件和软件的性能基准测试。所考虑的指标和性能测试能够独立评估量子计算机或通过与量子计算机和经典计算机进行比较。
P3120——该标准定义了量子计算机的技术架构，包括硬件组件和低级软件（例如，量子纠错）。
6.互联网研究专门工作组（IRTF）：量子互联网研究
自2018年3月的互联网工程任务组（IETF）会议以来，互联网研究专门工作组(IRTF)组织了量子互联网研究组(QIRG)。QIRG没有正式成员资格，对所有人开放参与。研究小组主要通过其邮件列表进行交流，该邮件列表可以免费订阅和发布。整个邮件列表存档可在线公开。QIRG每年还举行两次或三次会议，通常在IETF会议上以虚拟方式或面对面方式进行。
QIRG的工作范围也在章程中定义。QIRG的一个关键目标是开发描述网络节点角色和定义的架构框架，以此作为迈向量子网络架构的第一步。然而，重要的是要注意QIRG专注于完全基于纠缠的量子网络。QKD和可信中继器网络也被经常讨论，但通常是在作为一个全面量子互联网的背景下。
与所有其他IRTF研究小组一样，QIRG并不研究标准条例。相反，其专注于发展研究合作与团队合作，以探索和互联网相关的研究问题。尽管如此，研究小组也确实致力于制作有关量子网络的技术文件。目前，正在制定两个互联网草案，该组织旨在将其作为信息RFC(请求评论)发布（即不是标准规范）：
量子互联网的架构原则
量子互联网的应用场景
由于量子网络与经典网络相比如此不同，因此QIRG还专注于对经典网络社区进行新的主题教育。除了在邮件列表上进行讨论外，QIRG还与来自工业界和学术界的演讲者一起举办研讨会。到目前为止，已经举办了三场这样的研讨会：
Mehdi Namazi（Qunnect Inc.）的“室温下的实用量子网络”
Wolfgang Dür的“真正和优化的基于纠缠的量子网络”（因斯布鲁克大学）
Marc Kaplan (VeriQloud)的“在局部范围内构建量子网络”
7.QuIC：标准化协调
欧洲量子产业联盟(QuIC)是一个欧洲非营利性商业协会，旨在量子技术领域的商业参与者和领先的研究和技术组织之间建立一个强大、充满活力的生态系统。QuIC实现其目标将工作分为是个工作小组。
标准工作小组准备：
促进QuIC成员与标准化机构之间的沟通，促进信息的创建和交换。在这个领域内，WG4将与标准组织和其他相关组组织交流活动，以在QuIC成员中建立共识并促进量子技术的标准化活动
建立一种方法和工具，以引出QuIC工业成员的标准化需求，并与标准组织沟通这些需求
编写一份动态文件“关于量子技术标准化活动的最新技术”。该文件将提供有关标准组织活动和即将出台的标准的最新信息
与QuIC的其他工作组开展配对活动
WG4不会制定标准，因为其的作用是支持标准组织的活动。
8.欧洲计量组织（EURAMET）
欧洲国家计量院（NMI）最近在欧洲计量组织（EURAMET）的赞助下创建了一个欧洲量子技术计量网络（EMN-Q），来应对这种技术范式转变。大型公司和初创公司已经开始开发和设计量子设备，或开始将其整合到自己的产品中: 量子技术的商业成功，以及研发方面的进步，依赖于建立在国际公认标准和计量可追溯性基础上的认证和可靠性。
因此，EMN-Q的目标是协调欧洲NMI的活动，以确保他们在量子技术方面在欧洲竞争力的有效支持。EMN-Q的一个特别重要的点将是开发新的测量能力和专用服务，以满足该领域工业和研究机构快速增长的需求。
工业部门、政府机构、学术部门或任何其他类型的利益相关者都欢迎与EMN-Q联系，并讨论他们的计量需求。这不仅与量子器件的量子特性有关，也与关键使能技术的计量有关，计量可以改善工业量子器件的供应链或与量子技术相关的其他工业需求。
EMN-Q的承诺是通过以下方式成为对量子技术计量感兴趣的利益相关者的唯一接触点：
为量子技术的标准化和认证做出贡献；
促进计量学在这些技术发展中的应用；
支持工业需求与欧洲量子旗舰和国家量子技术计划的技术目标协同
促进对“经典”技术领域有利的量子测量技术的使用
EMN-Q正在制定路线图和战略研究议程，以确定欧洲国家计量机构和指定机构的研究重点，并确定此类研究的合作伙伴。
量子技术的欧洲计量网络(EMN)将支持测量科学与量子技术的三个部分的集成：量子时钟和原子传感器、量子电子学和量子光子学。
9.StandICT.eu：欧盟资助ICT标准化
StandICT.eu 2023项目是欧盟“地平线2020”框架计划的协作和支持行动。始于2020年9月其中心目标是确保以中立、有信誉、务实和公平的方式支持欧洲和相关国家在国际ICT标准化领域的存在。为实现这一目标，该项目向多个战略领域的欧洲专家发出了十次公开征集的资助机会，其中包括量子技术领域。目前，StandICT项目支持FGQT撰写量子技术标准化路线图。
02
华为是欧洲量子技术的重要参与者
根据《迈向量子技术的欧洲标准》介绍，华为技术杜塞尔多夫有限公司慕尼黑研究中心(MRC)的量子通信小组于2015年秋季成立。这是MRC光学研究的一部分。从一开始，目标就是开发实用的连续变量(CV)QKD技术。其成员包括QKD理论和设计、信号处理以及软件和FPGA设计和开发方面的专家。
他们的目标不是实现适合于设定特定性能记录的实验室系统，而是实现适合于自主现场操作的大规模原型，这些原型同时由软件定义并适应无缝转向和控制。该计划取得了成功，并已于2018年春季制造了三个原型设备(一个发送器和两个接收器)，并与配备加密卡的OSN 1800华为设备一起发运，用于在西班牙电信公司(一个专用网络，但连接现实生活中的中央办公室，团队无法直接访问设备)的场所进行初步测试。一项革命性的创新是发送者能够根据需要直接切换到两个接收者中的一个。
华为欧洲公司参与了欧洲量子旗舰项目CiViQ，后来成为欧洲OpenQKD项目行业委员会的成员。以此身份，该团队在2021年初向马德里的OpenQKD测试平台交付了10台QKD设备。这是新一代产品，具有按需进行方向和波长切换的功能，以及双光学偏振和快速FPGA支持的预处理，5个发送器和5个接收器位于马德里两个运营商网络的7个位置，在相当长的距离内建立多达25条链路，并与其他提供商的光学设备、加密器和QKD设备互操作。
CiViQ项目成员分布
参考文献：
[1]https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2203/2203.01622.pdf
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