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量子加密通信：信息加密

量子加密通信：用量子信道加密信息

今后人们将使用量子信道传递隐秘性较高的信息。下面我来介绍一下这项技术的背景。密码技术是防止信息被篡改和窃听的重要技术。在一般的加密通信中，信息发送方用密钥（根据某种加密形式对信息进行加密的方式、协议）对发送的信息进行加密。接收方使用相同的密钥进行解码（解开密码），还原并提取信息。

另外，量子信道即只支持使用密钥传输信息的“量子通道” 。这种量子密钥的传递技术被称为QKD（量子密钥分发，Quantum Key Distribution）技术。QKD有利用地面光纤网络 传输和利用宇宙卫星传输共两种形式。后者是通过光子（激光）从搭载在宇宙卫星上的量子密钥传送装置发送密码密钥，光子穿过大气层不容易衰减，而且传输距离也可以扩大到1 000km。缺点是，由于卫星以高速绕地球旋转，通信时间有限。目前日本总务省、NICT、中国 、意大利、德国、西班牙、奥地利、加拿大等国家正在进行基于卫星的量子密钥传递QKD技术试验。

目前已经投产的量子加密通信系统由复杂的光电路构成，拟用于需要复杂系统架构的金融领域和医疗领域。今后，为了将这一技术拓展到其他领域，例如工厂之间的信息交换等，我们需要在系统的小型化、轻量化、低耗电化方面继续深耕。2021年10月，东芝开发出了取代传统光学部件的光集成电路化“量子发送芯片”“量子接收芯片”“量子随机数发生芯片”，并成功验证了搭载上述芯片的“芯片级量子加密通信系统”的功能。

量子密码：处理高隐秘性信息

量子加密通可以服务于高隐秘性信息的传递。开发和制造量子加密通信系统的企业处于垄断状态，它们不仅要销售该通信系统，还要负责QKD系统的维护和管理。

◎军事、国防

相关企业向政府提供量子加密通信系统，并负责QKD系统的维护和管理。另外，量子加密通信也将普及到警察局等单位。

◎金融机构

金融行业在接收和发送资金结算信息以及顾客的秘密信息时，必须防止信息被篡改或系统遭遇非法侵入，美国金融业对这类服务的需求非常强烈。

◎医疗机构

医疗机构处理的信息隐秘性很高，包括个人信息、诊断结果、遗传信息等。当多个医疗机构共享信息时，量子加密通信将发挥极大的作用。2021年东芝、东北大学The Tohoku Medi cal Megabank、东北大学医院、信息通信研究机构NICT联合开发了结合量子加密通信和安全计算技术（见前文）的“数据分散保管技术”。该技术可将海量基因组分析数据（约80GB）分散在多个站点安全备份、保存。

从以往经验来看，政府往往会先在军事和国防方面投入资金，推进技术开发，随后该技术逐渐渗透到下沉市场。鉴于东芝等公司的计划，到2025年为止，量子加密通信技术将以金融、医疗为主要市场，到2035年会逐渐拓展到其他领域。预计利用卫星的量子加密通信技术经过政府应用验证后，也将逐步普及。