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量子通信走向民用:国内首款量子安全通话SIM卡面市

[摘要]现阶段的“量子手机”属于QKD(量子密钥分发)移动化应用的一种过渡方案
“5G+量子”正助力量子科技迈向民用。

新年伊始,国内首款量子安全通话SIM卡——“量子密话”在安徽试点应用,这让量子通信走进千家万户的理想变为了现实。

目前,中国电信推出的这款带有量子安全通话功能的国产手机,正面向安徽省内招募“量子密话”体验客户。

第一财经记者从中国电信了解到,用户如需办理量子安全通话产品,可携带身份证前往当地营业厅,更换定制的量子安全通话SIM卡,下载天翼量子安全通话APP,全程只换卡不换号,也不需更换手机。在每次通话时,用户可自由选择普通通话或是量子安全通话。

所谓“量子密话”,即是基于量子密钥离线存储的原理,在量子通信手机中预先将量子密钥置入SIM卡中,利用量子随机数及量子密钥分发机制生成认证密钥及通话密钥,以实现“端到端”更安全的通信加密或鉴权认证。

“量子通信的本质就是量子密钥的传输,是被严格证明的‘无条件安全通信方式’。” 量子物理学家,中国科学院院士潘建伟曾表示。

值得注意的是,“量子密话”传输的是“用后废弃”的量子密钥,而非信息载体本身。用户每次发起“量子密话”时,通话会随机抽取芯片内的一个量子密钥与后台建立连接、校验身份信息,认证通过后,再另外实时生成一个新密钥作为会话密钥。由于认证密钥与会话密钥相分离,通话的语音信息即使被其他人捕捉,也无法获得真实内容,安全性高。

事实上,从理论突破走向产业化的过程中,量子通信仍需突破规模化生产的难题。

据悉,此次推出的“量子密话”是基于国产密码芯片和国密算法,以实现量子密钥的存储以及安全通话加解密服务,能够满足手机的量产需求。近日,紫光国芯微电子股份有限公司已开始批量供货“量子密话”产品需要使用的定制SIM卡。

一名从事量子通信技术研发的科研人员告诉第一财经,目前,量子保密通信主要为政务、金融、国防等机构服务。推动量子通信走向民用,除了要在研发端、供给端发力,仍需考虑到普通消费者对于量子安全通话功能的需求并不迫切,接受度也有待提高的现实。

第一财经记者发现,“量子密话”在实际终端上并未采用量子技术,仅需利用安全存储空间来存储的量子密钥数据。同时,在没有信号的情况下,拥有定制的“量子SIM卡”的手机仍无法进行通话,并不具备量子通信“实时性”的特征。

国际电信联盟FG-QIT4N量子密钥分发网络工作组主席马彰超曾表示,现阶段所研制的“量子手机”属于QKD(量子密钥分发)移动化应用的一种过渡方案。在技术原理上,更多的是在密码学领域取得了安全性的优势,而通过无线链路来真正实现“实时移动化QKD”,仍待进一步的科技突破。

目前,量子通信技术的产业化和量子器件的小型化、芯片化正成为各国在量子科技领域的发力点。

2020年5月,三星推出世界首款量子智能手机——Galaxy AQuanyum5G量子通信手机,该手机上集成了韩国电信运营商SKT与瑞士量子通信设备商ID Quantique联合研制的量子随机数发生器(QRNG)芯片。

据悉,此次国内推出的首款支持“量子SIM卡”安全通话的手机,是由中国电信控股的专业公司——中电信量子科技有限公司所研制。

天眼查显示,中电信量子科技有限公司于2020年11月成立,聚焦量子通信网络建设和运营服务。其中,量子通信技术的龙头企业科大国盾量子技术股份有限公司(下称“国盾量子”,)为公司第二大股东,持有该公司36%的股份。早在2017年,国盾量子已经与中兴通讯合作推出过全球首款商用“量子加密手机”。

2020年年底,中国电信集团有限公司副总经理刘桂清曾表示,在未来五年里,中国电信将聚焦“量子铸盾行动”,为10个城市的公共安全提供量子安全云,为100个城市提供量子安全组网方案,为10000个政企客户提供量子安全加密解决方案,为1000万移动终端用户提供量子安全通话服务。此次推出的“量子SIM卡”正是其计划落地的关键一步。

伴随国内量子保密通信网络不断织密,并下沉到普通消费者,量子通信在基础科研上也不断取得突破。

1月7日凌晨,潘建伟及其同事陈宇翱、彭承志等在国际学术期刊《自然》杂志上发表了题为“跨越4600公里的天地一体化量子通信网络”的论文,证明了广域量子保密通信技术在实际应用中的条件已初步成熟。根据《自然》杂志审稿人介绍,这是地球上最大、最先进的量子密钥分发网络,是量子通信“巨大的工程性成就”。




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