中国科学家连获量子通信突破：可扩展中继模块与百公里级量子密钥分发

今年以来，量子通信领域迎来多项标志性突破。近期，中国科学家在国际上取得一系列进展，涵盖可扩展量子中继、长距离器件无关量子密钥分发以及集成光量子芯片组网等关键环节。

可扩展量子中继模块构建成功

据公开信息，中国科学家在国际上首次构建出可扩展量子中继的基本模块。该突破使得构建远距离量子网络从理论设想走向了现实可能，为未来覆盖全球的量子通信基础设施奠定了技术基础。

器件无关量子密钥分发突破百公里

在量子密钥分发领域，研究人员首次将器件无关量子密钥分发的光纤传输距离突破100公里。这一成果在提升量子通信安全性的同时，也拓展了其实际部署的地理范围。

器件无关量子密钥分发是一种不依赖设备内部实现细节的量子密码协议，其安全性仅基于量子物理原理本身，能有效抵御针对设备侧的攻击。

此前，同类协议的光纤传输距离多被限制在数十公里量级，本次突破意味着该技术在城际乃至更远距离的实用化迈出了关键一步。

集成光量子芯片实现规模化组网

与此同时，北京大学团队实现了国际首个基于集成光量子芯片的规模化量子密钥分发网络的原理演示。据了解，该成果在芯片规模与组网能力方面均达到国际领先水平。

• 集成光量子芯片：指将光量子器件（如光源、波导、探测器等）集成于单一芯片上，通过微纳加工工艺实现小型化、低功耗和可扩展的量子信息处理单元。
该芯片技术有望将原本需要大型光学平台支撑的量子通信系统，压缩至便携设备级，从而大幅降低组网复杂度和成本。

上述几项突破均围绕量子通信的“远距离化、安全强化与小型组网”三个核心难点展开，反映出该领域正从实验室验证向工程化部署快速演进。

量子密钥分发技术推动信息加密安全体系建设，未来3至5年有望规模化商用

当前量子通信正逐步走出实验室样板间，走向实际应用。面对量子计算可能带来的解密威胁，量子密钥分发（QKD）与后量子密码（PQC）两条技术路线正以互补方式构建新型网络安全防护体系。中国电信量子研究院高级研究员安雪碧表示，未来3至5年，量子安全服务将率先在政务、金融、能源等领域实现规模化应用。

量子计算加速安全困境，现有加密体系面临挑战

在现有互联网中，无论是密码输入还是人脸识别，其背后都是一串由0和1组成的信号在网络中传输。这些信号一旦被截获、存储，就有被破解的可能。尤其随着量子计算的发展，现有互联网广泛使用的加密体系正面临新的挑战。

1994年，美国科学家彼得·肖尔提出了量子计算快速破解主流公钥密码的算法，直接对现有互联网通信安全构成重大威胁。——安雪碧

一种被称为“先存储、后破译”的攻击方式也值得关注：窃听者可先截取并保存今天的密文，等未来量子算力成熟后再进行破解。这意味着，今天发送的信息在未来未必依然安全。

量子密钥分发：从物理规律保障安全

量子密钥分发（QKD）是当前量子通信领域最成熟、应用最广泛的核心技术。它先在通信双方之间安全生成并分发一把密钥，再利用这把密钥完成经典信息的加密通信。与传统加密依赖数学难题“足够难算”不同，量子密钥分发的安全性来自量子物理的基本规律，不依赖计算能力强弱。

量子态具有不可克隆性、不确定性等特性，任何试图窃听量子态的行为，都会引入可被通信双方察觉的异常，从而保证密钥分发的安全性。传统互联网中，信息通常以0和1组成的电磁信号通过光纤、电缆等传输；而量子网络则利用光子等微观粒子的量子态来携带信息，利用量子叠加、量子纠缠等独特物理特性，为构建安全可靠的信息网络提供可能。

QKD与PQC两条路线协同构建防护体系

为抵御量子计算破解带来的安全风险，目前学术界形成两种主要技术方案：量子密钥分发（QKD）和后量子密码路线（PQC）。

• 量子密钥分发（QKD）：通过量子态的编码、传输与测量，在通信双方之间安全分发对称密钥，结合“一次一密”加密体制，实现信息论层面的无条件安全通信。
• 后量子密码（PQC）：又称抗量子计算密码，沿用现有数学密码算法体制，构造量子计算机难以破解的新型密码体系。

安雪碧表示，两条路线各有特点：QKD的理论安全性已得到严格数学证明，PQC在部署成本、应用灵活性上更具优势。在当前QKD与PQC均未出现颠覆性技术突破的阶段，二者并非对立关系，而是互补共生、融合赋能的技术组合。QKD从物理底层实现安全密钥分发，PQC依托新型数学算法实现全场景数据加密与身份可信认证，二者协同有望构建“物理加算法”防护的网络安全体系。

未来应用：从政务专网走向个人生活

近年来，我国量子保密通信产业化进程不断提速。安雪碧透露，未来3至5年，量子安全服务将率先在政务涉密数据传输、金融跨域交易清算、能源电网智能调度等领域实现规模化应用。与此同时，随着各类民用产品的普及，普通用户也可以通过手机等终端更便捷地使用量子安全服务。量子安全将逐步从专业专网场景，走进大众日常通信与个人隐私保护领域。