在競爭(zheng) 激烈的量子科技領域，我國科學家不斷取得新的突破，量子計算原型機“九章”問世，樹起了一座舉(ju) 世矚目的裏程碑，量子通信方麵的研究更是走在了世界前列，天地一體(ti) 化的廣域量子通信網絡正在向我們(men) 走來。

作為(wei) 今年不斷刷屏的熱門話題，量子科技距離我們(men) 的生活還有多遠呢？或許答案比想象的更近。在11月舉(ju) 辦的2020天翼智能生態博覽會(hui) 上，中國電信宣布布局量子科技行業(ye) ，構築“量子+”產(chan) 業(ye) 生態。同時，中國電信展出了兩(liang) 台樣機，分別根據華為(wei) 和中興(xing) 現有手機改造而來，用戶可在通話過程中選擇兩(liang) 種通話模式——加密通話或普通通話，通話質量毫無差別。

毫無疑問，量子通信正從(cong) 基礎科學研究向應用推廣階段轉化。那麽(me) ，這種號稱可以進行“量子安全通話”的手機究竟為(wei) 何物？它的推出又意味著什麽(me) ？

配備了量子密鑰的保密手機

“可進行量子安全通話的手機在功能上與(yu) 傳(chuan) 統安全手機類似，其不同點在於(yu) 前者配備了用量子信息技術製備的量子密鑰。”中國電信安徽公司副總經理鄭家升告訴科技日報記者，與(yu) 其叫它“量子安全通話手機”，不如叫它“支持量子安全通話服務的手機”更為(wei) 貼切。

據了解，量子安全通話服務可以理解為(wei) “安全通話+量子密鑰”的服務，其中，安全通話與(yu) 普通通話的區別在於(yu) ——安全通話是對通話過程中的語音進行加密後再傳(chuan) 送，可實現通話內(nei) 容防泄漏的功能。

“量子密鑰是指使用量子信息技術製備出的密鑰。”鄭家升說，目前，國內(nei) 外可製備量子密鑰的量子信息技術主要包括量子密鑰分發（QKD）和量子隨機數發生器（QRNG）兩(liang) 種技術，如上半年三星發布的“量子加密手機”就是手機內(nei) 置了量子隨機數芯片，據報道英國電信正計劃使用QKD技術構建安全網絡，將在5G基站與(yu) 移動終端設備以及聯網汽車之間建立“超安全鏈接”。

量子密鑰的特點在於(yu) 其隨機性，密鑰生成基於(yu) 物理機製而非數學算法，其安全性是經過嚴(yan) 格數學證明的。

量子密鑰的特點在於(yu) 它是編碼在光子的量子態上，依據量子不可克隆定理，一個(ge) 未知的量子態不能夠被精確地複製，一旦被測量也會(hui) 被破壞。因此這樣的量子密鑰的安全性也有量子力學的理論保證。

“在量子密鑰傳(chuan) 輸過程中，試圖竊聽者不可能做到既偷聽又不會(hui) 被發現。”鄭家升解釋說，這種不依賴計算複雜性，而是基於(yu) 量子力學基本原理的密碼產(chan) 生方式就是量子保密通信。

兩(liang) 種方式生成手機上的量子密鑰

記者了解到，量子安全通話服務中使用的量子密鑰從(cong) 功能角度分為(wei) 兩(liang) 種：一是用於(yu) 認證的預充注在量子安全SIM卡上的量子密鑰；二是用於(yu) 語音加密的量子密鑰，由量子密鑰分發網絡實時生成。

“使用量子安全通話服務時，用戶撥號觸發認證過程，使用預充注的量子密鑰進行認證；同時從(cong) 量子密鑰分發網絡實時獲取量子密鑰，對通話語音進行加密，每次通話均使用不同的量子密鑰。”鄭家升告訴記者。

這裏所提到的安全SIM卡，結合了普通SIM卡和安全芯片的功能，在為(wei) 手機提供安全保護的同時，又不會(hui) 額外多占用手機卡槽。用戶現有的手機通過安裝安全SIM卡即可享受量子安全通話服務，也就是說，量子安全通話服務並不需要專(zhuan) 用定製手機。但記者了解到，如果希望使用量子安全通話服務，則通話雙方手機都需要支持這個(ge) 功能。

據介紹，想要應用量子密鑰的每個(ge) 用戶需要先到臨(lin) 近電信網點的服務站下載自己的專(zhuan) 屬密鑰，這是用量子隨機數發生器產(chan) 生的真隨機數（量子態的坍縮產(chan) 生的隨機數）。通話時，雙方各自對應的服務站之間通過量子密鑰分發共享應用密鑰，再用兩(liang) 人各自的專(zhuan) 屬密鑰將應用密鑰加密後發給雙方，然後雙方就可以進行保密通話了。

“這樣一來，通話信息具有高安全性，實現從(cong) 主叫方手機到被叫方手機間的端到端的加密，網絡上的語音信息即使被其他人獲取也無法獲得真實語音內(nei) 容，做到了保持用戶使用習(xi) 慣基本不變，服務無感、高安全。”鄭家升說。

那麽(me) ，量子密鑰足夠多少人分配呢？這個(ge) 問題完全不用擔心，因為(wei) 我國自主打造的量子保密通信京滬幹線就是一個(ge) 實時不斷產(chan) 生量子密鑰的源頭，能夠滿足安全通話等各應用場景的量子密鑰需求。

“我們(men) 目前提供量子安全通話服務的量子安全SIM卡是基於(yu) 國產(chan) 密碼芯片和國產(chan) 密碼算法的。量子安全SIM卡實現量子密鑰的存儲(chu) 以及安全通話加解密服務，能夠滿足手機的量產(chan) 需求。”鄭家升表示。

對於(yu) 部分網絡媒體(ti) “在沒有信號的情況下，量子安全手機可以工作並保證信息安全”的說法，鄭家升表示，可進行量子安全通話的手機在基本功能上和普通手機一樣，沒有信號的情況下，無法正常通話。量子安全通話服務是將量子技術製備的密鑰應用於(yu) 安全通話，通話是需要網絡的，沒有信號無法進行通話。“目前在手機上主要提供量子安全通話服務，後期可能會(hui) 根據市場需求逐步開發新的應用。”鄭家升說。

通信加密需求有待市場考證

記者了解到，量子密鑰分發網絡的建設需要依托光纖網絡。而中國電信作為(wei) 全球最大的光纖寬帶運營商，具備量子密鑰分發網絡所需的光纖資源。

今年11月，中國電信宣布正式啟動“量子鑄盾行動”並發布了量子城域網方案，布局量子安全產(chan) 業(ye) ，計劃在未來5年，通過“量子鑄盾行動”率先為(wei) 10個(ge) 城市的公共安全提供“量子安全雲(yun) ”，為(wei) 100個(ge) 城市提供量子安全組網方案，為(wei) 1萬(wan) 個(ge) 政企客戶提供量子安全加密解決(jue) 方案，為(wei) 1000萬(wan) 移動終端用戶提供量子安全通話服務。

量子城域網究竟是什麽(me) ？中國電信相關(guan) 人士表示，這是一種可建設覆蓋整個(ge) 城市的量子密鑰分發網絡，該網與(yu) 傳(chuan) 統通信網絡相結合，能實現基於(yu) 量子安全技術的高等級安全通信服務。上述量子城域網項目可以理解為(wei) 量子技術和通信網絡在實際商用中的結合。目前量子通信的相關(guan) 試驗網在安徽合肥已經建成，合肥量子通信廣域網正在立項，根據中國電信的安排，預計在2020年底或2021年初，該項目將在部分區域小規模進行試用。

有關(guan) 專(zhuan) 家指出，量子保密通信技術仍屬於(yu) 新興(xing) 技術，不論是量子安全通話服務還是量子安全超級SIM卡，隨機數還是QKD路線，都隻是行業(ye) 發展初級階段進行的嚐試探索，需要在實際應用過程中不斷改善、加強。

業(ye) 內(nei) 專(zhuan) 家表示，單純從(cong) 通話加密而言，這對手機並不是一個(ge) 新興(xing) 功能，但加密方式有很多種，安全性也有差別，量子安全手機在加密的方式和安全性上有了新的突破。該類手機對於(yu) 政企客戶，會(hui) 是一個(ge) 非常值得關(guan) 注的功能。但就普通消費者而言，對於(yu) 加密通話功能的迫切性和必要性還有待觀察，因通話加密目前並不是手機市場的主流需求，數據安全非常重要，卻並不容易被消費者感知。但隨著智能手機中存有越來越多的個(ge) 人數據和金融信息，或許消費者對通信加密的需求會(hui) 日益增長。