摘要：与传统保密通信技术相比，量子通信这项技术在保证信息安全上有着较为明显的优势，在金融领域应用前景广阔。在介绍量子通信技术原理、国内外研究现状的基础上，研究量子通信技术在金融系统中应用的关键技术，为量子通信技术在金融领域的应用提供技术参考。
关键词：量子通信；信息安全；密钥分发
引言
目前，基于加密、解密技术的信息安全保密方法通常用在传统信息对抗中，随着密码破译技术的大幅度提高，采用传统手段加密的数据，在金融信息网络信道中被传输时，存在被第三方破译、监听、篡改、伪造等风险。量子通信技术是一种新型的保密通信技术，其利用量子纠缠效应传递信息，在通信原理角度，可绝对确保金融信息网络中金融信息传输的安全性。
1量子通信发展历程与现状
1.1量子通信发展历程
物理界中最小的单元就是量子，而我们所处的这个世界也可以说是由量子构成的。量子通信的原理就是基于量子叠加和量子纠缠特征，以量子态作为信息传输载体。其实现的过程类似两个人的心灵感应，无论两个粒子形态的量子相距多远，也能够互相影响对方。当一个粒子接受到另一个粒子发出的信号，两者产生“精神”交互，而本身“躯体”所处位置、当下状态并没有改变，这种现象被称为量子的纠缠特性。因此，相关研究人员正是利用了量子独特的性质进而开发出量子通信技术，使远距离的两种粒子产生信息传递的交互共鸣。相对来说，这种数据传输方式比传统信息传递更加安全可靠。
1.2量子通信发展现状
蒸汽机的发明引发了一次世界革命，而量子态的通信应用，也必将打破传统通信现状。相比来说，量子通信更具有独特的一面。其具有传输高效率、传输数据量庞大、信息防护性高、更加安全等特点，在通信行业大放光彩。目前，量子通信技术已经渗透到各个方面，如航空航天、卫星导航等领域，这种技术无论在性能和用途方面，都是传统通信技术不可比拟的。随着技术的不断成熟，量子通信技术产业化不久便会普及，届时量子通信需求原料、服务项目等，必将受到国际热议。因此，世界各国开始了量子通信技术的研发竞赛，以求实现最大化商业价值，为国家安全防护做出巨大贡献。
1.3量子通信技术原理
量子通信技术是利用光子等基本粒子的量子纠缠效应来进行保密通信的新型技术，其本质为量子态携带信息的通信技术。量子通信技术根据量子态不可克隆原理、海森堡测不准原理、量子纠缠等理论基础，在原理上保证信息传输的“绝对安全”，任何非授权方均不可克隆和窃听量子通道中传输的信息。根据实现原理不同，这项技术主要包含两种技术，为量子密钥分发以及量子隐形传态技术。
1.3.1量子隐形传态技术
在量子隐形传态技术中，信息的传输通常在经典通道与量子通道结合的通道中完成，量子态的传输则通过量子纠缠对（简称EPR对）的非定域特性实现。量子隐形传态过程中，处于未知量子态的发送端粒子M，需要经由通道被传输到接收端。EPR对由粒子N1和粒子N2构成，且粒子N1和粒子N2之间存在一种与空间、距离无关的关联关系，在这种关联关系的作用下，任意一粒子出现量子态变化的情况，都会使另一粒子产生量子态变化。根据上述分析可知，当粒子M和粒子N1在发送端进行Bell基联合测量时，粒子N2将会在接收端变换到另一量子态。当来自发送端的Bell基测量结果经由经典通道接被接收端收到后，接收端分析粒子B2的量子态，并进行幺正变换，即可得到发送端准确的信息。实际上，在量子隐形传态过程中，信息载体为粒子的量子态，只有共享EPR对的通信双方才可正确通信，其中经典通道传输Bell基测量结果，量子通道传输量子信息，微观粒子并没有被直接传送到接收端。
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1.3.2量子密钥分发技术
在量子密钥分发技术中，信息的传输同样也在经典通道与量子通道结合的通道中实现。实际上，经典通道被用来传输密钥协商时的校验信息（基矢比对信息）和协商后的加密信息[1]。量子通道被用来传输量子态的微观粒子（例如单光子）。如果说安全保密通信是在量子密钥分发这项技术基础之上进行，单光子为信息载体，则量子密钥分发技术的安全保密通信原理描述如下：由于从物理学角度来讲，单个光子是不可再分的，因此窃听者通过获取少于1个光子的状态，得到密钥信息的方法不可行；假设单光子的状态可以被窃听者窃取后测量，并能依据测量结果可给接收方发送一个新光子，但由海森堡测不准原理可知。上述过程中，光子的状态将会产生改变，因此，发送方和接收方只要分析基矢比对信息，就可发现窃听者对光子进行过测量，从而采取应对措施；假设窃听者在截取单光子后，尝试通过复制单光子状态的方式获取信息，但由量子态不可克隆原理可知，未知量子态不可被准确复制；量子密钥分发的安全性由量子密钥分发协议（BB84协议）保障。
2量子通信技术在金融信息系统应用关键技术
2.1量子保密通信网络设计技术
实际应用中的量子通信技术，其量子密钥的生成和安全分发往往通过经典通道与量子通道的共同配合来实现，因此，采用量子通信技术必将对现有金融信息系统的网络架构带来改变，并在很大程度上增加现有通信网络的复杂度[2]。通过上述分析可知，量子通信技术在应用过程中，必须根据当前金融信息系统网络架构现状，深入考虑量子通信的技术特点，认真开展网络架构、通信协议等的设计工作，并在尽量不增加现有网络复杂度的前提下，有效发挥量子通信的技术优势，确保信息的安全传输。
2.2高码率量子密钥生成技术
通过分析可知，量子密钥生成速率是量子通信技术实现“一次一密”大容量安全保密通信的基础，也是衡量量子安全保密系统性能的关键指标[3]。但是，当前由于受到量子密钥生成协议以及电子元器件性能等因素的制约，量子通信技术应用在工程实践中时，量子密钥生成速率最高仅为105bit/s，该速率远远不能满足应用需求，因此，提升量子通信技术中量子密钥的生成速率，进而有效提高量子通信的速率，是未来量子通信技术研究的重要方向之一。
2.3量子保密通信系统效能评估技术
在量子通信过程中，量子保密通信系统效能评估的重要手段是量子保密通信系统效能评估技术，该技术与传统保密通信系统效能评估技术对比，可有效为量子保密通信系统的设计、论证与优化提供技术支撑[4]。量子保密通信系统效能评估技术同时也是检验量子保密通信系统保障信息有效传输能力的主要方法。
结语
总之，在我国金融领域不断加强信息化建设背景之下，其信息系统也正面临着严峻的安全保密考验。在信息安全的保护层面，量子通信这项技术具有较为明显的优势，属于今后发展中信息传输安全的重要保障技术。有效探索量子通信技术在金融信息领域的工程化应用模式，促进量子通信技术与现有设备的良好融合，构建未来金融体系的量子保密通信网络，完善量子通信技术在金融领域的应用标准，将量子通信技术成功应用于金融领域，能够为未来金融信息系统的保密通信提供有力优势，从而大大提高金融信息系统的安全性。
参考文献
[1]程东亮.量子通信技术及其在金融领域的实践与思考[J].网络安全技术与应用,2018(05):94-95.
[2]吴渲.量子通信技术在电力通信方面的应用[J].信息与电脑(理论版),2017(17):169-171.
[3]吕仲涛.借力量子通信技术推动金融科技创新[J].中国银行业,2017(04):83-85.
[4]张翼英,张素香.量子通信及其在电力通信的应用[J].电力信息与通信技术,2016,14(09):7-11.
论文作者:陈木清
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：量子论文; 通信技术论文; 密钥论文; 通信论文; 技术论文; 粒子论文; 信息论文; 《基层建设》2019年第14期论文;