编者按

近年来，随着量子计算发展，全球量子通信网络工程建设与应用及标准化工作快速推进。特别是在2024年，欧盟发布了新的量子旗舰计划战略研究和产业议程（SRIA 2030），对泛欧量子通信基础设施做了进一步部署；美国更新了《关键和新兴技术（CET）清单》，再次明确“量子通信和网络”是关键和新兴技术之一；国际电信联盟发布了可信中继相关国际标准，为量子通信网络的核心环节——可信中继节点的安全实施提供指引；我国的首个国家标准《量子保密通信应用基本要求》正式施行，有力推动了量子通信应用推广进程，量子密话等业务用户大幅增长。

量子通信作为新兴领域，涉及多学科、多主体，专业性和动态性均较强。随着行业不断发展，各方观点也在不断更新。因此，在探讨量子通信发展趋势时，应当进行综合研判。近期我们注意到，有关机构在发布的报告中引用了某机构之前发布的某一观点，该观点未与时俱进，片面性较强，引发了一些疑问。国科量子公司等基于一手资料和实践，对当前全球量子通信网络工程的相关情况进行了梳理，供各方参考。

一、主要国家和地区加快量子通信网络建设和应用探索

欧盟泛欧量子通信基础设施（EuroQCI）先导工程已经建成并开展试点，整体计划于2027年投入运营。在英国电信（BT）、德国电信（DT）、法国Orange等电信运营商和IDQ、东芝等设备厂商的共同参与下，EuroQCI先导工程“开放式量子密钥分发网络（OPENQKD）”于2023年3月建成¹。OPENQKD网络总长约1000公里，在法国、德国、荷兰、波兰等国家部署了测试平台，并在金融、政务、能源、医疗、电信、数字基础设施等领域开展了应用试点。目前，欧盟委托德国电信牵头建设QKD测试基础设施，对欧洲厂商的QKD设备进行评估²。与欧盟相比，2022年底，我国在京沪干线基础上建成的国家广域量子保密通信骨干网络不仅在网络规模、星地组网等方面具备先进性，更面向用户构建了运行保障体系，可用性更高、能够支撑的应用场景也更丰富³。

美国已经建成一定规模量子通信网络并积极开展应用试点。利用可信中继技术建设的连接华盛顿特区和波士顿的首个州际、商用量子密钥分发网络已在2018年11月投入运营⁴，帮助银行实现高价值交易和关键任务数据的安全；2023年7月推出了验证量子产品性能、运行量子安全应用等功能的商用量子网络，以加快将量子技术和应用推向市场的进程⁵；2023年11月启动了连接芝加哥数据中心、量子交易所和印第安纳州总长约1000公里的量子走廊⁶。此外，2020年11月美国空军开展了SCADA控制系统量子通信应用可行性研究和测试⁷，2022年2月美国国防部在俄克拉荷马城廷克空军基地开展了量子通信应用⁸。

英国、德国、韩国等在量子通信设施和应用方面也取得了积极进展。英国2019年建成了连接布里斯托、剑桥、南安普顿和伦敦大学学院的量子通信网络⁹，并在2021年建设了伦敦量子城域网¹⁰，正在工业、医疗、国防、银行和物流等领域开展应用试点，英国电信（BT）等参与了建设。德国在2019年启动了大型量子通信项目QuNET¹¹，计划到2026年前后建成德国量子通信基础设施中心平台，为政务等领域提供服务；在德国联邦政府的支持下，德国电信（DT）牵头建设的连接柏林和伯恩的量子通信干线已于2024年11月开通，下一步将开展安全性和性能等测试¹²。韩国SK电信承建的800公里量子密钥分发网络正在为48个政府部门提供量子保密通信服务¹³；SK电信、韩国电信（KT）、LG U+等建设的“量子密码通信示范基础设施”，在政务、金融、医疗、能源电力等领域开展了40多个试点¹⁴。

二、欧美等内部虽有不同声音，但一直积极推进相关工作

经过国际学术界和产业界的共同努力，国际上相关单位对QKD的立场已经发生积极转变。如，英国国家网络安全中心（NCSC）2020年3月更新了其在2016年10月发布的白皮书《Quantum Key Distribution》，对QKD的立场发生了积极转变，从原来“反对在商用领域用QKD替代现有公钥解决方案”转变为“不要仅仅依赖QKD”¹⁵，正如英国学术和产业共同体针对更新版白皮书回应中指出的，“允许QKD在工业和关键国家基础设施中使用”¹⁶。英国监管地平线委员会（RHC）2024年2月发布报告《量子技术应用监管》¹⁷，进一步建议“DSIT（科技、创新和技术部）应鼓励加强NCSC与量子技术利益相关方之间的持续对话，定期审查当前立场，确保其与不断发展的技术和安全形势保持一致。英国国家标准机构、英国国家物理实验室（NPL）、NCSC应与关键利益相关方加强合作，继续制定QKD相关标准和认证，使QKD成为公认的可信技术。DSIT应协助推动这一协调工作”。

美国国家安全局（NSA）在2020年也发表了与NCSC在2016年白皮书中相似观点的文章¹⁸，不建议在其管理的国家安全系统网络内使用QKD。然而，与此相矛盾的是，美国从未停止QKD领域的探索，只是对外公开发布的消息逐步减少，但仍有迹可循。如，麻省理工学院、橡树岭国家实验室等长期从事高速QKD相关方案和实验研究¹⁹，洛斯阿拉莫斯国家实验室长期从事QKD网络和工程化研究²⁰。2020年2月，能源部发表的《量子互联网国家战略蓝图》，将通过光纤网络验证安全量子协议列为量子网络战略的第一个里程碑²¹。2022年12月，阿贡实验室牵头的量子科学与工程研究中心（Q-NEXT）发布《量子互连路线图》，强调“QKD是量子通信领域研究最充分的应用”²²。此外，美国等G7国家在2021年峰会上宣布，将携手建设基于卫星的量子加密网络²³。2024年1月，NIST、IBM、微软等联合发表了题为《评估量子计算机的好处和风险》的文章²⁴，建议“可以通过采用量子密钥分发、量子随机数发生器和后量子加密等方法实现量子安全”，并指出“能源部已经开始研究使用QKD来保护电网”。美国自相矛盾的做法，一方面是因为美国早在2016年即率先启动了全球PQC方案征集工作，发展PQC有利于美国争夺在下一代密码技术领域的引领地位；另一方面，可能是受自身产品成熟度，包括可信中继、安全性等问题导致的。

此外，我们注意到，2024年1月，德国联邦信息安全办公室联合法国网络安全局、荷兰国家通信安全局、瑞典国家通信安全局也发布了所谓《QKD立场文件》²⁵，相关观点与NCSC2016年白皮书、NSA2020年文章的观点高度相似，已滞后于量子通信领域发展实际。而且，值得关注的是，德国联邦信息安全办公室也在1月对《通用准则保护概要——制备与测量量子密钥分发模块》进行了评估²⁶，认为满足该标准的产品能够达到安全认证等级EAL 4+²⁷。几乎同时，2024年2月，欧盟发布了新的战略研究和产业议程（SRIA 2030）²⁸，对QKD技术的性能、集成、测试等工作进行了布局，并且对泛欧量子通信基础设施做了进一步部署，包括欧盟各成员国量子通信基础设施以及之间的互联、发射量子通信卫星等，特别是，德国、法国、瑞典、荷兰均启动了各自国家的量子通信网络项目。这些表明德国等正通过实际举措加速推进量子通信领域发展，与声称的“立场”并不一致。

得益于国家前瞻部署和大力支持，经过长期努力，我国早已解决相关问题，并受邀在国际物理学权威综述期刊、美国物理学会的《现代物理评论》（Reviews of Modern Physics）上发表长篇综述论文《Secure quantum key distribution with realistic devices》²⁹，得到了国际学术界的充分认可。在测评检测方面，国家密码管理局已于2021年发布了《诱骗态BB84量子密钥分配产品技术规范》《诱骗态BB84量子密钥分配产品检测规范》³⁰，在全球范围内率先将量子通信列入并上升成为密码行业标准，从产业发展和标准化方面有力支撑了我国量子通信领域走在世界前列。

三、QKD在抗量子计算中的作用得到越来越多关注

PQC虽然具有与传统密码体系兼容的优势，但在安全性方面依然面临挑战，如入选NIST第四轮的抗量子密钥交换算法SIKE在2022年7月先后被两种不同的算法破解，其中比利时鲁汶大学的研究人员利用单核电脑仅用一小时左右就完成了破解³¹。

同时，QKD也得到了越来越多的关注。ETSI早在2010年就发布了标准《量子密钥分发安全证明》《量子密钥分发应用案例》，并且自2019年以来进一步加速QKD标准化进程，发布了部署参数、密钥传递接口等规范，正在开展QKD网络架构、QKD安全评测等标准研制工作。欧盟在量子技术旗舰计划中做了部署，运用QKD技术建设的泛欧量子通信基础设施先导工程OPENQKD项目已在金融、政务、能源等多个领域开展应用试点。

此外，有关专家学者认为，QKD与PQC的融合是抗量子计算的更优方案。美国电气电子工程师学会（IEEE）2024年8月发布的文章《量子密码学引发全球竞逐：中美欧印寻求不同的方法》认为“QKD提供了理论上的信息安全，PQC具有可扩展性，QKD和PQC混合是量子安全网络最可能的解决方案”³²。欧盟在2024年2月发布的《战略研究和产业议程》报告中也提出要加快PQC与QKD的融合开发³³。我国某大型商业银行面向数据中心抗量子计算需求，正在部署融合QKD和基于国密SM4抗量子分组算法（PQC-SM4）的量子通信基础设施定制化方案，预计于2025年2月上线运行。

四、量子通信标准化进程不断加快

目前，权威国际标准化组织国际电信联盟（ITU）、国际电工委员会/国际标准化组织（ISO/IEC）、欧洲电信标准协会（ETSI）等已经在量子通信标准研制方面取得积极进展。ETSI早在2008年即开展量子通信标准化工作，已经发布《量子密钥分发应用接口》《量子密钥分发模块安全》等行业规范近20项；ITU在2019年设立全球首个“面向网络的量子信息技术焦点组”³⁴，围绕量子密钥网络架构、功能需求、安全要求等方面发布《量子通信网络功能架构》《量子通信网络控制与管理》国际标准20余项，特别是2024年7月，由国科量子公司牵头起草的国际标准《量子密钥分发网络节点保护的安全要求》（ITU-T X.1713）正式发布³⁵，为量子密钥分发网络可信中继节点的安全实施提供了指引；ISO/IEC在2023年发布了《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》³⁶，引起国际广泛关注，并在2024年1月宣布成立量子技术联合技术委员会（IEC/ISOJTC3：量子技术）³⁷，制定量子技术领域的标准，量子通信是重要工作方向之一。

在量子通信相关标准研制过程中，越来越多的主体积极参与，除了国科量子、国盾量子、IDQ等量子通信领域新兴主体外，英国电信（BT）、SK电信、中国电信、中国移动等电信运营商也深度参与并作出了积极贡献。如，国际上，SK电信、韩国电信（KT）在发布《量子密钥分发网络概述》等标准的基础上，于2023年8月在ITU SG17会议上宣布将牵头制定QKD与PQC融合相关标准³⁸，并于2024年1月在ITU全会上进一步发起提案，建议ITU围绕预期政策、功能架构、在物联网等场景下的应用等方面在多个工作组开展相关标准研究；此外，英国电信（BT）、法国巴黎高科电信（IMT）等也在ETSI等标准组开展《带有身份验证的QKD接口设计》《QKD部署的设备和信道参数》等多项标准研制。在国内，中国电信、中国移动等积极参与中国通信标准化协会量子通信标准组相关工作，联合国科量子、国盾量子等起草并发布了多项标准，如首个国家标准《量子保密通信应用基本要求》和《量子保密通信网络架构》《量子密钥分发网络Ak接口技术要求 第1部分：应用程序接口（API）》等行业标准。

目前，量子通信基础设施建设与应用正在成为标准化工作的重要方向³⁹，特别是2024年1月，工信部等七部门联合发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》，强调“聚焦量子信息等重点领域……研制重点产品、典型应用等标准”⁴⁰。随着标准体系不断完善，量子通信网络建设和应用推广将进一步提速，为量子通信新兴领域产业化发展注入持续动力。

参考资料：

1 https://cordis.europa.eu/project/id/857156

2 https://www.telekom.com/en/media/media-information/archive/eu-launches-nostradamus-prepares-europe-for-a-quantum-world-1056746

3 《国标<量子保密通信应用基本要求>简析及应用》，《上海信息化》2023(12)：33-37

4 https://quantumxc.com/what-are-quantum-networks-and-how-do-they-work/

5 https://qubitekk.com/press-releases/epb-quantum-network-powered-by-qubitekk-lowers-barriers-for-commercialization/

6 https://quantumcorridor.io/2023/11/01/quantum-communication-network-first-transmissions/

7 https://www.highergov.com/contract/FA864920P0137/

8 https://epb.com/newsroom/press-releases/qubitekk-named-finalist-edison-award-technology-field-tested-partnership-epb/

9 https://newsroom.bt.com/testing-begins-on-uks-ultra-secure-quantum-network-link-ukqntel-between-research-and-industry/

10 https://www.global.toshiba/ww/news/corporate/2021/10/news-20211005-01.html

11 https://optics.org/news/10/5/43

12 https://www.bmbf.de/bmbf/shareddocs/kurzmeldungen/de/2024/11/quantenkommunikation.html

13 https://mois.go.kr/frt/bbs/type010/commonSelectBoardArticle.do?bbsId=BBSMSTR_000000000008&nttId=92752

14 韩国量子信息白皮书，https://www.kqic.kr/main/publication.html?sub1=47&menu=19

15 https://www.ncsc.gov.uk/whitepaper/quantum-security-technologies

16 https://www.quantumcommshub.net/news/community-response-to-the-ncsc-2020-quantum-security-technologies-white-paper/?site=industry-government-media

17 https://www.gov.uk/government/publications/regulatory-horizons-council-regulating-quantum-technology-applications?utm_source=miragenews&utm_medium=miragenews&utm_campaign=news

18 https://www.nsa.gov/what-we-do/cybersecurity/quantum-key-distribution-qkd-and-quantum-cryptography-qc/

19 https://www.ornl.gov/content/provably-secure-and-high-rate-quantum-key-distribution-time- bin-qudits

20 Network-Centric Quantum Communications with Application to Critical Infrastructure Protection, arXiv:1305.0305 [quant-ph](2013)

21 https://www.osti.gov/biblio/1638794-from-long-distance-entanglement-building-nationwide-quantum-internet-report-doe-quantum-internet-blueprint-workshop

22 https://www.osti.gov/biblio/1900586/

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24 https://quantumzeitgeist.com/quantum-computing-leaders/

25 https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Downloads/EN/BSI/Crypto/Quantum_Positionspapier.pdf?__blob=publicationFile&v=4

26 https://www.bsi.bund.de/SharedDocs/Zertifikate_CC/PP/aktuell/PP_0120.html

27 EAL(Evaluation Assurance Level)是 IT产品或系统在国际标准《信息技术安全性评估准则》安全评估下的评估保障等级，目前国内银行、电信、税务、石化、交通、社保等行业的智能卡产品多数要求EAL4+及以上安全级别。

28 https://qt.eu/news/2024/2024-02-14_new-roadmap-to-position-europe-as-the-quantum-valley-of-the-world

29 https://journals.aps.org/rmp/abstract/10.1103/RevModPhys.92.025002

30 https://www.oscca.gov.cn/sca/xxgk/2021-10/19/content_1060880.shtml

31 https://cacm.acm.org/news/nist-post-quantum-cryptography-candidate-cracked/

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33 https://qt.eu/news/2024/2024-02-14_new-roadmap-to-position-europe-as-the-quantum-valley-of-the-world

34 https://www.itu.int/en/ITU-T/focusgroups/qit4n/Pages/default.aspx

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36 https://www.iso.org/standard/77097.html

37 https://thequantuminsider.com/2024/01/12/iec-and-iso-launch-new-joint-technical-committee-on-quantum-technologies/

38 https://www.sktelecom.com/en/press/press_detail.do?idx=1579

39 《量子通信与ICT体系融合分析和标准化趋势综述》，《电子技术应用》（2024年第1期）

40 https://www.gov.cn/zhengce/zhengceku/202401/content_6929021.htm