华为公开“量子密钥分发”相关专利：可降低复杂性和成本

前几日，中国科学技术大学教授、中科院院士潘建伟团队与合作者在《自然》(Nature)上发文，正式宣布验证了天地一体化的大规模量子通信网络的技术可行性。

1月12日，华为技术有限公司被授权公开“一种量子密钥分发系统、方法及设备”相关专利，授权公告号为CN108737083B。

据专利摘要，该量子密钥分发系统有助于降低量子密钥分发的复杂性和降低成本，包括第一通信设备、第二通信设备、第三方系统、第一测量设备和第二测量设备。

第一测量设备用于在确定第一通信设备发送的第一光子的接收位置和接收时刻、以及第三方系统发送的第三光子的接收位置和接收时刻满足预设模式后生成第一接收响应；第二测量设备用于在确定第二通信设备发送的第二光子的接收位置和接收时刻、以及第三方系统发送的第四光子的接收位置和接收时刻满足预设模式后生成第二接收响应。

第一通信设备、第二通信设备在接收到第一接收响应和第二接收响应后分别根据光子的相位确定比特值，并将确定的比特值保存为共享量子密钥。

国家知识产权局网站显示，该项发明专利申请日为2017年4月24日，申请公布日为2018年11月2日。

华为部署量子保密通信领域部署并非新鲜事。早在2018年，华为就已经和西班牙电信(Telefónica)合作在商用光纤网络上完成过量子密钥分发实验。现场实验采用了西班牙电信提供的光学基础设施，连接马德里大都市区内的三个站点，其中安装有由慕尼黑华为研究实验室与UPM合作开发的软件控制CV-QKD设备。

那么，量子密钥分发具体是如何与经典通信基础设施结合的呢？

如果将随机产生的密码编码在光子的量子态上，依据量子不可克隆定理，一个未知的量子态不能够被精确地复制，一旦被测量就会被破坏。因此，一旦有人窃取并试图自行读取量子密钥，一定会被发现。这种不依赖计算复杂性，而是基于量子力学基本原理的密码产生方式就是量子保密通信。

在实际应用中，量子密钥分发需要和密码算法结合使用，通过“量子信道+经典信道”来完成：量子信道传输量子信号，经典信道交互从中提取安全密钥的处理方法。

因此，量子保密通信网络的部署也在现有的光纤网络基础设施之上完成：在光纤网络的机房、站点内部署设备，通过量子密钥分发(QKD)技术在通信链路和网络中分发密钥，形成量子保密通信网络。

在用户侧，量子网络支持政务、金融、电力等行业下游的应用接入，进行二次开发。

可以说，不管从设备还是应用层面来讲，通信商都有率先探索量子密钥分发的优势。

2019年，ITU(国际电信联盟)决定设立“面向网络的量子信息技术焦点组”(FG—QIT4N)，成为国际标准化组织中第一个量子信息技术焦点组，这背后推动的9家成员单位就包括华为。

可以想象，未来像华为这样的通信设备供应商会在量子保密通信网络建设中扮演更活跃的角色。