量子应用及商业化进展如何？

量子通信已与量子计算、量子精密测量实现跨界融合。

IBM、Quantinuum因其在量子计算领域取得的瞩目成就往 往被视为专注于量子计算的公司。然而，这些公司当前研发和业 务布局已不局限于量子计算领域，已发布量子通信与安全领域的 发展路线图或者推出了相关产品和解决方案。 IBM于5月发布了量子安全路线图，该路线图包括组织/公司 可以采取实施的量子通信与安全步骤。同时，IBM还发布了一套 端到端的解决方案IBM Quantum Safe以支持量子安全路线的实 施。IBM Quantum Safe包含IBM Quantum Safe Explorer、IBM Quantum Safe Advisor及IBM Quantum Safe Remediator。此技 术由三个关键操作组成：发现（确定加密使用情况，分析依赖关 系，并生成加密物料清单）、观察（分析漏洞的加密态势，并根 据风险确定补救措施的优先级）、变换（通过加密敏捷性和内置 自动化进行修复和缓解）。IBM在2022年就表示，将在2025 年 推出名为“Kookaburra”的量子处理器。Kookaburra是一个具 有量子通信链路的1386量子比特多芯片处理器。IBM将三个 Kookaburra芯片连接成一个通过量子通信连接的4158量子比特 系统。

Quantinuum推出Quantum Origin Onboard是一个能够提 供量子计算强化密钥增强的商用企业软件解决方案。它可以直接 安装在设备上，并用于提供基础级保护，无需额外的硬件升级即 可直接集成到连接的设备中。这种独特的方法确保了任何环境中 的设备，无论是在线还是离线，都可以生成量子计算强化密钥， 以不断最大限度地提高保护设备的加密措施的强度。 美国量子计算公司QCI在4月开始拓展其商业产品线，推出可 重新编程和不可重复的QRNG。

关键基础设施的安全保障对于提升网络防御能力，确保数据 和系统的安全尤为重要。例如，Honeywell利用Quantinuum的 Quantum Origin技术，通过量子计算增强的随机性生成密钥， 使其真正不可预测，保护智能电表用户数据和关键基础设施免受 高级网络安全威胁，帮助正在数字化转型中的公用事业部门提高 可靠性和信任度。 中国国网武汉供电公司在武汉经开区供电环网内的配电自动 化终端实现了量子加密通信——这是湖北首例电网量子加密技术 的成功应用。新安装的量子加密通信线路，配电箱里添置了一个 量子加密通信模块，加装在每个配电设备上，通过与电网通信链 路连通实现量子加密通信。

由美国宽带服务提供商EPB联合量子公司Qubitekk和Aliro Quantum推出的EPB Quantum Network已向顾客开放。EPB Quantum Network是美国首个可配置商用量子网络的，专为量 子技术公司和研究人员而设计，为量子开发人员消除商业化的障 碍。 EPB Quantum Network是一种量子即服务产品，为量子技 术人员提供光纤基础设施和软件，以加快将量子技术和应用推向 市场的进程。客户可以使用最新的基础量子设备通过E P B Quantum Network的专用光缆生成、分发和测量量子位。现已 向客户开放，允许用户为他们需要的一系列网络配置指定参数， 可以使用由Aliro Quantum设计和制造的AliroNet TM来构建、测 试、验证、表征和运行其产品，进行控制和配置。

美国基于实时、端到端量子弹性加密通信卫星太空链路进行 卫星数据传输。此卫星链路由QuSecure与埃森哲合作完成，使 用PQC保护的多轨道数据通信，从地球到低地球轨道卫星的加密 量子弹性通道，同时可以通过切换到地球同步卫星，并再次传回 地球，以模拟在单个轨道中卫星受到威胁故障或遭受攻击时的冗 余备份方案。整个传输使用传统网络安全和QuS e cur e的 QuProtectTM平台的量子弹性网络安全进行保护。

欧盟委员会与27个欧盟成员国和欧洲航天局（ESA）合作， 共同设计、开发和部署欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）项目。 EuroQCI项目由两部分组成，第一是连接国家和跨境战略站点的 光纤通信网络的地面部分，第二个是基于卫星的空间部分。 EuroQCI于2019年发布EuroQCI宣言，最初由七个成员国签署， 随着2021年7月爱尔兰完成签署EuroQCI，所有27个欧盟国均已 加入EuroQCI。EuroQCI计划在整个欧盟及其海外领土部署量子 通信基础设施，到2027年投入使用。此项目由协调组织方 PETRUS进行协作支持，PETRUS成员单位包括DT（德国电信）、 Airbus（法国空客）、Thales（法国泰雷兹）和AIT（奥地利理工 学院）。 在地面建设部分，EuroQCI的第一个实施阶段已于2023年1 月开始，预计持续30个月，将于2025年6月完成。目前，马耳他、 爱尔兰、西班牙、法国、丹麦、保加利亚等多个国家纷纷启动量 子通信基础设施建设。 在太空领域，欧盟委员会目前正在与欧洲航天局（ESA）合 作制定第一代EuroQCI卫星星座的规格。这颗卫星是由ESA和一 个工业联盟在第一颗原型卫星Eagle-1的基础上开发的，预计于 2025年底或2026年初发射。 2023年11月，由欧洲卫星公司SES 牵头负责开发量子安全天基EAGLE-1系统，并与ESA密切合作， TNO和Airbus加入为该任务设计和建造光学地面站。

多个量子通信公司相继提出PQC解决方案，定制并不断优化 PQC解决方案，以满足不同行业和组织的特定需求。目前， Google、Sandbox AQ、QuSecure、WISeKey、Xiphera等公司 均聚焦于PQC解决方案的研究，为企业及政府数据安全提供更高 水平的保障。PQC产品仍处于初期发展和探索阶段，多为企业研 发与测试。同时PQC产品应用也具有一定的局限性，主要为端到 端的安全加密。 在美国方面，开始引领PQC移动通信应用，准备向PQC迁移。 QuSecure公司推出的QuProtect软件，可以利用量子安全加密技 术保证数据传输的安全性。并且在2023年7月，QuProtect软件 可以通过亚马逊的品牌和生态系统平台进行分销工作。同月，美 国电信公司沃达丰与Sandbox AQ合作，为智能手机测试基于量 子安全的虚拟私人网络（VPN）。在该项目中，沃达丰利用新技 术和定制的Sandbox AQ软件建立了首个量子安全VPN，用于量 子安全的互联网协议和分析，通过调整标准智能手机进行测试， 沃达丰及Sandbox AQ在现实电信场景中评估最新的NIST标准。 此外，Chrome在其最新版本（版本116）中推出了一个量子混 合 密 钥 协 商 机 制 ， 该 浏 览 器 版 本 添 加 了 抗 量 子 攻 击 的 X25519Kyber768算法。所使用的两个算法分别是X25519（已经 在使用中的椭圆曲线算法）和Kyber-768。从组织安全的角度来 看，谷歌的举措代表了用户首次有机会在HTTPS网页上使用PQC。

英国也同步采用PQC算法，启动量子安全VPN。11月， LTIMindtree公司在伦敦启动了量子安全虚拟专用网（VPN）链接。 该量子安全VPN由LTIMindtree、Quantum Xchange、Fortinet合 作实现，使用基于量子的密钥生成和带外密钥传输，并由PQC算 法提供安全保护，以增强加密数据的安全性和完整性。 瑞士WISeKey的子公司SEALSQ在2023年6月开发了基于人工 智能的PQC量子解决方案，利用NIST公布的Kyber和Dilithium CRYSTAL算法保证通信安全，创建了第一个抗量子USB演示器。

对于通信领域，目前已有多家企业开发具有量子弹性的加密 卫星链路。如美国QuSecure推出首个具有量子弹性的实时端到 端卫星加密通信链路，意味着美国卫星数据传输已采用PQC来抵 御经典和量子解密攻击，以保护卫星数据通信的安全性。Thales 在其旗舰移动安全应用“Cryptosmart”中创建了PQC的应用， 利用5G SIM卡来实现PQC。混合密码（经典密码学与PQC的结合） 被用于两个设备之间的电话通话中，以保护通话期间交换的信息。 此外，美国联邦政府、美国陆军、美国国防信息系统局、法 国投资总秘书处等军事机构均开始寻求PQC服务，以确保敏感数 据的安全性。并且在PQC领域，政府和军事机构开始倾向于与私 营企业合作，私营企业通常拥有更快的创新速度和更灵活的研发 能力，因此通过合作可以更快地获得最新的PQC解决方案。