浅析量子通信技术在商业银行的应用前景

唐金海 熊占寅 张文慧

摘  要： 量子通信是近二十年发展起来的新型交叉学科，是量子论和信息论相结合的新的研究领域，在较短的时间内迅速成为广大学者研究的热点，获得社会的广泛高度关注。近年来，随着各项关键技术逐渐被突破，量子通信已逐步从理论阶段和实验阶段，开始走向实践应用和高速发展阶段。本文首先对量子通信技术进行简要介绍，其次详细分析量子通信技术在商业银行的应用前景，最后给出相应的对策建议。

关键词： 量子通信;商业银行;量子密钥分发;应用前景

中图分类号： TN911    文献标识码： A    DOI：10.3969/j.issn.1003-6970.2019.01.018

【Abstract】： Quantum teleportation is a new interdisciplinary subject developed in the past two decades. It is a new research field combining quantum theory with information theory. In a short period of time， quantum teleportation has rapidly become a research hot spot of scholars and attracted wide attention of the society. In recent years， with the breakthrough of various key technologies， quantum teleportation has gradually stepped into the practical application and high-speed development stage from the theoretical and experimental stage. This paper firstly introduces the quantum teleportation， and then analyzes the application prospect of quantum teleportation in commercial banks in detail. Finally， the corresponding countermeasures are given.

【Key words】： Quantum teleportation; Commercial banks; Quantum key distribution; Application prospects

0  引言

上世紀90年代，量子通信是以量子论和信息论为研究领域而发展起来的新型交叉学科，在较短的时间内迅速成为广大学者研究的热点，获得社会的广泛高度关注[1-2]。近年来，随着远距离量子通信获得较大突破，2016年，我国在甘肃酒泉成功发射了人类第一科量子通信卫星“墨子号”[3]，2017年，总长度超过2000公里的“京户干线”量子信息通道建成，量子通信技术已逐渐从理论阶段和实验阶段，开始走向实践应用和高速发展阶段。本文首先对量子通信技术进行简要介绍，其次详细分析量子通信技术在商业银行的应用前景，最后给出相应的对策建议。

1  量子通信技术的介绍

1.1  量子通信的概念

量子通信的理论概念是由美国科学家Charles Bennett于1993年在量子纠缠理论的基础上提出，量子通信是指利用单个光量子不可分割和量子不可克隆原理的奇特性质，以量子为载体（传输信道）进行数据传输，它是一种全新的绝对安全通信方式[4-5]。

1.2  量子通信技术的优势

量子通信作为一种全新的通信方式具有以下特点：一是绝对安全，量子通信不依赖复杂的数学算法，而是采用量子密码学技术，以量子状态作为加密秘钥保障通信安全，如果通信过程中发生截获、修改或复制等操作均会导致量子状态发生改变，进而保障了数据传输具有不可窃听、不可复制的特性，打破了经典的传统加密方式的壁垒，真正实现“绝对安全传输”。二是高效率，由于量子叠加原理的存在，量子系统可以处在不同量子态的叠加态上，一个n维量子态可以包含2?个态信息，而量子并行性提供的巨大处理能力，可以同时对2?个信息进行数学运算，因此使用量子通信和量子计算相结合，可以是实现对n维量子态进行传输，使传输能力和传输效率显著提高[6]。三是较强的抗干扰力，量子通信是以量子为载体进行远距离通信，不会受到障碍物阻隔，具有穿越大气层的能力，同时，还具备线路零时延和无电磁辐射污染的优质特性，既可以大大提升传输速度，又能充分保障通信信道的环保。

1.3  量子通信原理

1984年，Charles Bennett与Gilles Brassard提出了著名的首个量子密钥分发协议（即bb84协议），为量子通信成为可能[4]。目前，量子通信一般分为以下两类，一类是采用直接通信方式的量子隐形传态（Quantum Teleportation，QT），它是利用量子的纠缠特性原理直接通过量子进行信息传递。如图1所示，A粒子和B粒子纠缠在一起，B粒子逐渐向远离A粒子的方向运动，然后通过技术手段使A粒子和另一个粒子C纠缠在一起，最后C粒子和B粒子将拥有同样的信息，通过这种方式可以将某一信息从甲地瞬间传输至乙地[7]。另一类是采用间接通信方式的量子密钥分发（Quantum Key Distribution，QKD），它是以量子力学为基本原理，利用量子力学的海森堡不确定性原理和量子态不可克隆定理，建立一条经典通道（传统网络）和一条量子信道分别用于传输密文和产生秘钥，每一次新的信息传递，通信双方都会生成新的秘钥，通过一次一密的方式保障信息安全，同时还可以准确判断传输过程中是否发生窃听，真正实现了绝对安全可靠传输，具体传输过程如图2所示[8-9]。目前，量子秘钥分发逐渐成为发展势头最猛、应用最广泛的通信方案。

2  量子通信技术对商业银行的应用前景

量子通信技术具有通信效率高、安全性突出，保密性出色，在政府、通信、金融等国民经济领域或部门有较多的应用前景，这给具有客户众多、业务丰富、交易频繁、数据量巨大、安全要求高等特点的商业银行带来了发展机遇。一是提供海量、高速的数据传输能力。为满足生产中心和災备中心相隔1000公里以上监管要求，国内商业银行都采用“两地三中心”概念和架构模式部署建设数据中心和灾备中心，各中心之间将涉及海量的数据传输，利用量子通信的特点，组建新型的量子通信网络构架，特别适合解决海量数据传输效率和安全问题。二是提供安全的、可靠的保密传输通道。目前各商业银行与监管机构、政府之间、合作企业以及商业银行总行与各分支机构之间均会涉及一些重要的涉密信息传输，利用量子通信绝对安全的特点，建立可靠传输链路，保障涉密信息的安全性。三是保障业务交易绝对安全，目前银行柜面交易、网上交易、移动支付、跨境支付等均采用传统的网络和加密技术手段保障业务安全，随着量子技术不断普及，业务交易的脆弱性逐渐凸显，而采用量子信息技术的通信和加密方式可以很好的保障业务交易安全，保护客户隐私。四是拓宽业务创新空间。量子通信技术结合人工智能、大数据、物联网、云计算、区块链等新兴技术，以量子通信技术作为基础网络和通讯安全基础，以其他新兴技术作为应用工具，以业务流程优化、业务流程再造作为突破点，不断开展先进的金融科技创新和深层次的应用创新，进而提升客户粘性，增强银行的核心竞争力。

对于传统商业银行来说，虽然量子通信技术的创新到来，给商业银行带来许多转型发展机遇，但是量子通信技术带来的重大革命也给传统商业银行带来了巨大的冲击和挑战。从商业银行内部变革来看，一是量子通信技术的深入应用将对传统的基础架构、网络架构、数据架构和应用架构模式造成巨大冲击[10]，势必会改变传统架构模式以适应量子通信架构;二是商业银行经过长期发展，基本已经形成了自己的比较成熟的业务生态系统，量子通信技术不断与业务的创新应用必将对传统业务架构或业务生态系统带来重大变革;三是量子通信的理论研究、落地应用和后期维护等工作都对商业银行的科技能力和人才储备提出了更高的要求。从外部安全形势来看，一方面，随着量子通信技术不断的普及应用，商业银行传统的数据加密措施、交易防护手段将变得十分脆弱，都将给银行的信息安全带来严重的威胁;另一方面，量子通信技术的创新发展必将使各商业银行间的市场竞争变得更加激烈。

3  应对量子通信技术的发展建议

随着量子通信技术逐步走出实验室，商业银行业务创新与量子通信技术不断探索应用，夺取量子通信技术的制高点的竞争将变得日趋激烈，如何抢占市场先机、把握技术优势将是各商业银行亟待解决的问题。因此，针对商业银行如何布局和发展量子通信技术提出以下建议。一是制定发展战略，明确发展目标。国家十三五规划对量子通信技术的发展做了明确的顶层设计，中国人民银行颁发的《中国金融业信息技术“十三五”发展规划》对量子通信技术发展做了明确部署，商业银行应将量子通信技术作为重要战略目标，纳入目前正在实施的数字化、智慧化转型规划中，构画技术发展路线图和实施路径。二是依托金融科技创新实验室，探索落地具体路径。目前，大多数商业银行都已经成立金融科技创新实验室，在大数据、人工智能、区块链、物联网等新技术应用取得了较多的创新成果[11]，积累了丰富的创新经验，各商业银行应该进一步充分发挥实验室作用，利用机制和资源优势，不断推动量子通信技术的落地应用。三是积极探索有效的对外合作交流。银行作为金融机构，在新技术研发能力方面，毕竟存在先天不足劣势，而一些科研院校以及部分实力强劲的企业在量子通信技术研究和应用方面已经遥遥领先，商业银行应该主动寻求合作机会，加速创新应用。

4  结论

综上所述，量子通信技术在银行业务中具有良好的切合点，给正在积极布局金融科技、开展数字化转型、建设智慧型银行的商业银行带来了发展机遇，在困难和挑战面前，商业银行应该主动将机遇转变成机会，将机会转化成优势。当然，目前量子通信技术在银行业的落地创新应用还处于起步阶段，存在量子通信技术成熟度相对不够、技术标准化推进相对缓慢、前期资金投入相对较高、银行业务创新难度相对较大、人才基础储备相对不足等问题，但是，量子通信技术基于其独特的优势，必将成为商业银行创新发展的主要热点和方向。

参考文献

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