在“无人区”奔跑 中电信量子构建“安全长城”
作者／ IT时报记者 郝俊慧
编辑／ 郝俊慧 孙妍
量子，又“出圈”了。
初秋时节，京沪两地连续举行重磅论坛和展会，而无论是上海的浦江创新论坛、国际工业博览会（简称工博会），还是北京的国际通信展（简称PT展），量子都是现场毫无疑问的“人气王”。
“中国电信的量子保密通信发展迅速，量子计算正走向实用。”9月25日，第32届中国国际信息通信展览会开幕式论坛上，中国电信董事长柯瑞文表示，中国电信正深入推动量子+产业，打造运营商级的安全能力。
不久前，工信部等十一部门发布《关于推动新型信息基础设施协调发展有关事项的通知》（以下简称通知），对新型信息基础设施的形态做出明确定义，其中量子信息与人工智能、区块链一起，被归类于新技术基础设施——基于新技术形成的基础设施形态，同时强调要“合理布局量子计算云平台设施”。
这是一片面向未来产业的“无人区”。世界经济论坛发布的《量子促进社会：实现可持续发展目标的雄心》报告预计，未来25年内，量子通信将使安全的全球量子信息网络——量子互联网的构建成为现实。
作为中国最早布局量子信息产业的“国家队”，中国电信一路“闯关”。
“依托国家重大项目关键成果，中国电信制定了以量子密钥分发网为底座的‘一网一池一平台’量子安全基础设施技术架构。到今年底，预计将有超10个头部城市完成量子城域网建设部署，未来将逐步覆盖更多的重点城市，形成服务全国的抗量子能力。”中电信量子集团解决方案部负责人朱雁平告诉《IT时报》记者，中国电信在量子通信基础设施建设方面处于国内第一梯队。
奔跑：一年抵十年
“基于上海量子城域网底座能力，我们在行业客户安全通话、安全办公、安全组网、安全平台四大场景已经有产品能力开发与运营落地。”不久前落幕的工博会中国电信展台上，一位工作人员向《IT时报》记者介绍道。
这是上海量子城域网首次在国际性展会上亮相，作为首张运营商级的商用密钥分发网络，目前这张城域网已经完成了一期建设7个节点，实现上海外环内覆盖率100%，可支持不少于100万的用户容量。
据了解，上海、雄安的运营商级量子城域网已基本部署完成，北京、武汉、杭州等一批一二线城市也在规划和陆续建设中。
随着全球量子信息发展的速度和热度不断提升，量子计算、量子通信、量子测量“三驾量子马车”正在提速，成为全球主要国家之间开展综合国力竞争的焦点。
有报告显示，截至目前，已有30余个国家开展了以量子计算为重点的量子信息领域的规划布局，正在部署或已经实施QKD（量子密钥分发）基础设施的国家也已超过30个，其中，中国、美国、欧盟是主要的“入局者”。
欧盟于2023年启动了QUDICE卫星网络项目和EuroQCI量子通信基础设施建设计划，致力于在未来十年内建设一个跨越整个欧盟（包括其海外领土）的安全量子通信基础设施。韩国则已建设完成一个基于QKD的800公里国家网络，数月前韩国运营商KT宣布，已开发出全国最快的量子密钥分发（QKD）设备，可每秒生成15万个密钥（150kbps）。
量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD）是一种通信双方通过传输量子态来获得一串只有通信双方共享的密钥协议，与一次一密结合可以实现绝对安全的保密通信。
不久前的中期业绩说明会上，柯瑞文透露，基于QKD（量子密钥分发）、PQC抗量子加密等技术体系，中国电信正构建涵盖量子密钥分发、量子密码资源池和量子密码管理平台的量子安全基础设施。“我们一年干的活赶上了过去十年。”谈及这一年多中国电信量子城域网的发展速度，朱雁平十分感慨。
合肥建章 全国立制
中国的量子城域网建设始于合肥。
作为国内量子科学研究和产业高地，拥有中国科学技术大学的合肥是天然的量子产业“良港”。
量子城域网是以量子密钥分发(QKD)技术为核心，在城域内构建抗量子计算的新型安全基础设施，中国是最早开始量子城域网试验的国家之一。
2009年，我国在合肥搭建了“合肥全通型量子通信网络”，包含5个节点，是世界首个量子通信城域网络，实现了光量子电话的语音实时加密。2011年，国盾量子牵头完成了合肥城域量子保密通信试验示范网建设，这是全球首个规模化量子通信网络，率先验证了城域网的基础技术可行性。
2021年10月，中国电信全面承接规划和建设的合肥量子城域网开工，一年后正式开通，量子密钥分发网络光纤全长1147公里，包含8个核心网站点和159个接入网站点，是目前国内规模最大、用户最多、应用最全的量子保密通信城域网，被评为“首届数字中国建设典型案例”。
“合肥量子城域网是合肥市政府投资建设的一张专用网络，主要服务于合肥市政务、本地国资企业的专用量子安全基础设施，提升政务等网络关键业务的抗量子攻击能力。”朱雁平告诉记者，经过多年积累，量子通信已经走到产业爆发的临界点，合肥量子城域网的成功开通，在技术层面跑通了大规模、长距离、多应用的量子城域网全流程。
近几年来，随着全球各国在量子信息科研和产业发展进入“竞速期”，国家对量子通信网络建设提出新的定位。
2021年，“十四五”规划《纲要》提出，加快布局量子计算、量子通信等前沿技术。国家发改委在解读“新型基础设施”的时候也提到，加强量子通信、量子计算、新型网络基础架构研究，适时开展试验网络建设和应用探索，超前布局培育新型基础设施形态。
目前，我国的量子骨干网主要由国家发改委及中国科学院统筹建设，已建成覆盖长三角、粤港澳、成渝等区域，全国总长度超过12000公里，覆盖80余城市，其中包括耳熟能详的“京沪干线”，长度超2000余公里。
随着骨干网的逐渐成形，全国各地对快速构建量子城域网产生迫切需求，电信运营商需要改变以往的建设范式。
为量子安全服务建一座“自来水厂”
2022年5月，中国电信投资30亿成立中电信量子信息科技集团有限公司，“积极推动量子通信产业化、重点布局量子计算新能力、战略关注量子测量领域”是其三大任务，为了做强量子通信产业，中国电信决定以建设基础设施的范式打造一张全国统一的量子通信网，上海、雄安便是中国电信自行投资建设的首批城域量子安全基础设施。
“有点像十几年前的云计算，电信运营商将基础设施建设好，提供公众服务，用户按需购买服务即可。”朱雁平做了一个有趣的比喻，上海城域网建设模式像建自来水厂，全社会用户可灵活接入、资源高效复用，就像在家里装一个“自来水龙头”，直接从终端接入即可，从而大幅降低政府及企业使用量子加密服务的成本。
记者在工博会现场看到，中国电信和华为、烽火共同研发的量子OTN设备，可以将量子密钥、国密算法与中国电信精品光网融合，只要在设备上直接插入量子加密板卡，就可以为用户提供服务，非常便于复制推广。
从上海来看，“公众版”量子城域网的应用场景十分丰富。
比如，通过在宝山区政府两个主会场和十五个街镇分会场部署视频会议系统（一体式终端+全向麦克风）和中国电信自研的量子云会议系统、量子密码服务平台，实现了视频通信内容端到端加密。此外，中国电信为青浦医疗行业云提供量子加密基础设施，帮助客户满足了密评三级等合规性要求。
据了解，政务信息安全、金融数据传输、智慧城市管理等都是“量子+”的主要应用领域。
“作为新型信息基础设施，全国性的量子城域网建设遵循一定的节奏和规律，需要做好整体规划和部署。目前基本可以确定的是，优先在一线城市及省会城市进行网络建设，逐步覆盖二三线城市，最终覆盖全国；其次是分布实施，每个城市初期具备一定的业务服务能力，随着业务发展，逐步扩大规模，最终实现全量覆盖。”朱雁平表示。
不过，由于量子科技仍具有相当前沿性，社会各界对量子安全认知不足，量子通信的相关应用普及度不高，需要产业各界进一步创新推出“杀手锏”应用，推动量子产业发展进入正循环。
此外，已有的量子科技相关鼓励政策较为宏观，各地政府支持量子相关项目力度不一，朱雁平提出，希望国家相关部门能尽快出台统一、可落地的全国量子安全基础设施建设指导规划，以保持我国在量子基础设施能力上的全球领先。
排版／ 潘璐 季嘉颖
图片／ 中电信量子
来源／《IT时报》公众号vittimes
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