量子通信作為一門新型交叉學科是對信息通信安全一種從根本上的保障，目前已成為國際量子物理和信息科學的研究熱點之一。基于量子通信的信息通信及防護，具有高效、無條件安全等特點。文章跟蹤目前量子通信研究進展，對國內(nèi)外量子通信應用進行研究，尤其在電力信息通信方面進行深入分析和闡述。

　　量子通信研究及其產(chǎn)業(yè)化進展

　　量子通信具有無條件安全特性，即在目前技術條件下可以提供絕對安全，可以通過一次一密保障信息安全，同時可以通過量子狀態(tài)偵測安全攻擊，這是傳統(tǒng)通信方式所不具備的。該特性為國家安全、基礎設施、網(wǎng)絡通信、金融等領域提供強有力的技術支撐，顯現(xiàn)出廣闊的前景和應用價值。

　　近年來，量子通信已成為歐盟、美國和日本等發(fā)達國家重點關注的前沿科技熱點，國際競爭非常激烈。國外已經(jīng)建造了一系列的小規(guī)模QKD技術驗證網(wǎng)絡，包括：2008年歐洲聯(lián)合建立的SECOQC網(wǎng)絡、2009年美國國防高級研究計劃署（即DARPA）建立的“國防部感興趣”的城域QKD網(wǎng)絡以及2010年日本通過與歐洲合作建立的TokyoQKDNetwork。歐盟相關機構(gòu)于2010年4月更新的量子通信技術發(fā)展路線圖——《量子信息處理和通信：歐洲研究現(xiàn)狀、愿景與目標戰(zhàn)略報告》中指出，歐洲未來十年的量子通信目標將實現(xiàn)基于自由空間的衛(wèi)星—地面量子通信和千公里級別的光纖量子通信。從2012年起，美國軍方已經(jīng)籌劃并安排了針對空間尺度達到5000公里量級的廣域量子通信網(wǎng)絡技術的預先研究。英國財政部發(fā)布了總投資額2.7億英鎊的5年專項計劃，面向市場需求，將量子保密通信、量子測度、量子傳感器、量子模擬和量子計算等5個方面作為重點發(fā)展的量子技術。

　　歐洲已經(jīng)把量子通信應用于電子政務和金融領域，歐洲的電信運營商也開始引進量子通信技術。不斷研究量子通信特性及應用領域，同時開展商業(yè)和運營模式探索。歐洲發(fā)布了量子通信技術和商業(yè)白皮書，啟動了技術標準化進程。包括AT&T、Bell實驗室、IBM、Hewlett-Packard、Siemens、Hitachi在內(nèi)的世界著名公司對量子通信技術投入了大量研發(fā)資本，并介入了產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。瑞士IdQuantique、美國MagiQTechnologies、法國Sequrenet公司以及澳大利亞QuintessenceLabs等已有量子密碼的相關產(chǎn)品。

　　我國政府高度重視包括量子通信在內(nèi)的量子技術的發(fā)展。量子通信已經(jīng)被列入《國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要（2006－2020年）》，而其中的量子通信，屬于國家重點發(fā)展的具有引領新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿Φ那把丶夹g，已被列入國家“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要中。國家“十二五”科技發(fā)展規(guī)劃綱要指出，在信息技術領域要突破“光子信息處理、量子通信、量子計算等核心關鍵技術”；2013年6月20日，中國科學院研究報告，即《科技發(fā)展新態(tài)勢與面向2020年的戰(zhàn)略選擇》指出，中國在2020年左右可能產(chǎn)生的19項科技突破里面，量子通信（及量子計算）排在首位。

　　量子通信在電力行業(yè)應用情況

　　2012年美國洛斯阿拉莫斯國家實驗室（LOSAlamosNationalLaboratory）團隊研究和展示了量子保密通信系統(tǒng)用于加密電網(wǎng)數(shù)據(jù)和控制指令，已開發(fā)出應用于電力網(wǎng)絡的量子保密通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)運行于伊利諾斯大學厄爾本香檳分校的一個可信網(wǎng)絡基礎設施的電網(wǎng)（TCIPG）。2012年在加州成立的GridCOM公司，開始應用量子保密通信技術到電力系統(tǒng)當中，可實現(xiàn)不間斷機器到機器的服務(M2M)，M2M是廣泛應用于電力系統(tǒng)的最新安全通信與性能標準，提供“QuantumDataLockingservice”的保密通信服務。近年來，包括AT&T、Bell實驗室、IBM、Hewlett-Packard、Siemens、Hitachi、Toshiba在內(nèi)的世界著名公司對量子通信技術投入了大量研發(fā)資本，介入了其產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。還有瑞士IdQuantique、美國Battelle以及澳大利亞QuintessenceLabs等公司，以及美國OakRidge實驗室聯(lián)合GE公司、IDQ公司聯(lián)合開展量子通信在電網(wǎng)中的應用項目。

　　在我國電力通信方面，中國電科院與中科大研究團隊開展了電力量子保密通信方面科研項目。如“電力應用環(huán)境QKD設備系統(tǒng)穩(wěn)定性實現(xiàn)技術和測試方法”項目，開展在電力系統(tǒng)應用環(huán)境下QKD設備的安全性評估研究，針對將QKD設備應用于電力領域進行闡述和分析，通過對具備QKD功能的安全通信系統(tǒng)與傳統(tǒng)加密系統(tǒng)的安全性進行比較，提出QKD對傳統(tǒng)加密設備的安全性增強策略。并從現(xiàn)有電力通信網(wǎng)絡的安全性特點出發(fā)，給出了電力系統(tǒng)多用戶應用場景下的量子密鑰分配、存儲和管理機制實現(xiàn)方案[9]，并且研究了QKD裝置與電力二次防護設備相結(jié)合的有效方法。2015年，中國電科院與中科大合作開展“電力工業(yè)量子通信網(wǎng)”研發(fā)，搭建首個電力工業(yè)量子通信網(wǎng)，初步規(guī)劃為點對點網(wǎng)絡，在電網(wǎng)實用數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡環(huán)境下部署量子通信設備，承載語音、視頻等業(yè)務。將采用最新的量子密鑰分發(fā)技術和應用接入技術，提供量子安全下的數(shù)據(jù)傳輸?shù)然竟δ埽瑢崿F(xiàn)全硬件的量子密鑰分發(fā)過程，利用生成的量子安全密鑰對原有電力通信網(wǎng)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進行加密保護。同時，開展量子保密通信電力應用示范網(wǎng)建設。

　　建議根據(jù)電力通信特征開展如下工作：

　　1）深入調(diào)研電力信息通信業(yè)務，建立基于量子通信的信息系統(tǒng)安全生態(tài)表。調(diào)研目前在運各個業(yè)務應用系統(tǒng)的信息安全生態(tài)，按安全級別及緊要程度等量化安全優(yōu)先級，明確安全需求。

　　2）根據(jù)業(yè)務應用需求及支撐條件，開展業(yè)務應用示范驗證。根據(jù)業(yè)務梳理結(jié)果，對一些重要且獨立的信息通信系統(tǒng)采用量子技術進行保護，開展示范性應用，對電力通信中引入量子技術進行驗證。在研發(fā)過程中，與先進的隊伍合作，大力培養(yǎng)電力量子通信方面的人才，提高和完善量子通信技術在電力系統(tǒng)中的應用。

　　3）凝練應用示范驗證成果，建立量子通信設備入網(wǎng)標準、規(guī)范，推廣應用范圍，建立電力量子通信運維管理體系。