Information and Communications Technology and Policy ›› 2025, Vol. 51 ›› Issue (7): 33-42.doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2025.07.005
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FENG Bao1, ZHAO Ziyan2, BIAN Yuxiang1, LYU Chao1, WANG Kaichuang1
Received:2025-06-08
Online:2025-07-25
Published:2025-08-04
CLC Number:
FENG Bao, ZHAO Ziyan, BIAN Yuxiang, LYU Chao, WANG Kaichuang. Quantum secure communication technology and application for new power system[J]. Information and Communications Technology and Policy, 2025, 51(7): 33-42.
| 年份 | 城市 | 典型成码率 | 组网类型 | 业务应用验证 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2017年 | 合肥 | 2.03 kbit/s @33 km/8 dB | 点到点、基于光开关的点到多点 | 调度自动化、银电专线、电话电视会议 | |
| 2017年 | 南京 | 7.013 kbit/s @7.9 km/5 dB | 基于光开关的点到多点 | 调度自动化、源网荷协调互动 | |
| 2018年 | 合肥 | 12.276 kbit/s @15 km/8 dB | 点到多点、可信中继 | 调度自动化 | |
| 2018年 | 上海 | 11.468 kbit/s @28.7 km/9 dB | 点到点、可信中继 | 首届进博会保电 | 利用量子 “京沪干线” |
| 2019年 | 天津 | 21.76 kbit/s @10.6 km/6 dB | 点到点 | 综合能源智慧管控 | |
| 2020年 | 上海 | 26.7 kbit/s @41.71 km/15 dB | 基于光开关的点到多点 | 三表集抄 | |
| 2020年 | 盐城-淮安 | 7.43 kbit/s@100.1 km/23 dB | 点到点 | — | |
| 2023年 | 合肥 | 4.928 kbit/s @63.31 km/21 dB | 点到点、可信中继 | 调度自动化、调度IP电话 | |
| 2024年 | 绍兴 | 5.2 kbit/s @125 km/30 dB | 点到点 | 调度自动化 |
| 年份 | 城市 | 典型成码率 | 组网类型 | 业务应用验证 | 备注 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2017年 | 合肥 | 2.03 kbit/s @33 km/8 dB | 点到点、基于光开关的点到多点 | 调度自动化、银电专线、电话电视会议 | |
| 2017年 | 南京 | 7.013 kbit/s @7.9 km/5 dB | 基于光开关的点到多点 | 调度自动化、源网荷协调互动 | |
| 2018年 | 合肥 | 12.276 kbit/s @15 km/8 dB | 点到多点、可信中继 | 调度自动化 | |
| 2018年 | 上海 | 11.468 kbit/s @28.7 km/9 dB | 点到点、可信中继 | 首届进博会保电 | 利用量子 “京沪干线” |
| 2019年 | 天津 | 21.76 kbit/s @10.6 km/6 dB | 点到点 | 综合能源智慧管控 | |
| 2020年 | 上海 | 26.7 kbit/s @41.71 km/15 dB | 基于光开关的点到多点 | 三表集抄 | |
| 2020年 | 盐城-淮安 | 7.43 kbit/s@100.1 km/23 dB | 点到点 | — | |
| 2023年 | 合肥 | 4.928 kbit/s @63.31 km/21 dB | 点到点、可信中继 | 调度自动化、调度IP电话 | |
| 2024年 | 绍兴 | 5.2 kbit/s @125 km/30 dB | 点到点 | 调度自动化 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 更远的密钥 分发距离 | 中科大潘建伟院士 团队等 | 2021年,利用激光注入锁定和时频传递技术实现“发送-不发送”双场量子密钥分发(SNS-TF-QKD)[ | 现场无中继光纤量子密钥分发,济南-青岛,511 km,3.45 bit/s[ |
| 中科大郭光灿院士 团队等 | 2022年,改进的四相位调制双场协议[ | 实验室,833 km[ | |
| 中科大潘建伟院士 团队等 | 2023年,利用发展低串扰相位参考信号控制、极低噪声单光子探测器等技术改进SNS TF-QKD协议[ | 实验室,1 002 km[ | |
| 更安全的密 钥分发协议 | 清华大学王向斌等 | 2005年,提出实用化的诱骗态BB84协议[ | 解决发送端单光子不完美导致的光子数攻击问题 |
| 多伦多大学罗开广等 | 2005年,分析了诱骗态方案并给出严格的安全性证明[ | 证明了使用非理想的单光子源,采用诱骗态方案,仍可保证安全性 | |
| 香港中文大学 刘乃乐等 | 2012年,提出MDI-QKD协议[ | 免疫接收端单光子探测器攻击 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 更远的密钥 分发距离 | 中科大潘建伟院士 团队等 | 2021年,利用激光注入锁定和时频传递技术实现“发送-不发送”双场量子密钥分发(SNS-TF-QKD)[ | 现场无中继光纤量子密钥分发,济南-青岛,511 km,3.45 bit/s[ |
| 中科大郭光灿院士 团队等 | 2022年,改进的四相位调制双场协议[ | 实验室,833 km[ | |
| 中科大潘建伟院士 团队等 | 2023年,利用发展低串扰相位参考信号控制、极低噪声单光子探测器等技术改进SNS TF-QKD协议[ | 实验室,1 002 km[ | |
| 更安全的密 钥分发协议 | 清华大学王向斌等 | 2005年,提出实用化的诱骗态BB84协议[ | 解决发送端单光子不完美导致的光子数攻击问题 |
| 多伦多大学罗开广等 | 2005年,分析了诱骗态方案并给出严格的安全性证明[ | 证明了使用非理想的单光子源,采用诱骗态方案,仍可保证安全性 | |
| 香港中文大学 刘乃乐等 | 2012年,提出MDI-QKD协议[ | 免疫接收端单光子探测器攻击 |
| 年份 | 城市 | 量子卫星组网方案 | 单轨平均成码量 | 组网类型 | 业务应用验证 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2019年 | 北京—新疆 | 利用量子“京沪干线”和 “墨子号”量子卫星 | 北京:64.8 kbit 新疆:63.7 kbit | 点到点、卫星中继 | 广域FTP大文件传输 |
| 2021年 | 福州—北京 | 利用“墨子号”量子卫星 | 福州:98 kbit 北京:75 kbit | 点到点、卫星中继 | 广域应急指挥、财务 管控、办公自动化 |
| 年份 | 城市 | 量子卫星组网方案 | 单轨平均成码量 | 组网类型 | 业务应用验证 |
|---|---|---|---|---|---|
| 2019年 | 北京—新疆 | 利用量子“京沪干线”和 “墨子号”量子卫星 | 北京:64.8 kbit 新疆:63.7 kbit | 点到点、卫星中继 | 广域FTP大文件传输 |
| 2021年 | 福州—北京 | 利用“墨子号”量子卫星 | 福州:98 kbit 北京:75 kbit | 点到点、卫星中继 | 广域应急指挥、财务 管控、办公自动化 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 星地卫星 QKD | 中科大潘建伟院士团队 | 2021年,“墨子号”卫星[ | 4.6×106 km级星地量子密钥分发,星地安全密钥速率为47.8 kbit/s[ |
| 中科大潘建伟院士团队 | 2025年,“济南一号”量子微纳卫星[ | 中国与南非1.29万千米的星地量子密钥分发,单轨成码量250 kbit~1 Mbit,平均成码率3 kbit/s[ | |
| 空地无人机 QKD | 南京大学祝世宁院士团队 | 2024年,面向无人机移动平台应用的QKD系统[ | 完成基于无人机移动平台的量子密钥分发实验 |
| 印度远程信息处理发展中心 | 2025年,计划开发基于无人机的QKD系统 | 计划利用经典的BB84协议和偏振编码技术开展无人机量子通信 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 星地卫星 QKD | 中科大潘建伟院士团队 | 2021年,“墨子号”卫星[ | 4.6×106 km级星地量子密钥分发,星地安全密钥速率为47.8 kbit/s[ |
| 中科大潘建伟院士团队 | 2025年,“济南一号”量子微纳卫星[ | 中国与南非1.29万千米的星地量子密钥分发,单轨成码量250 kbit~1 Mbit,平均成码率3 kbit/s[ | |
| 空地无人机 QKD | 南京大学祝世宁院士团队 | 2024年,面向无人机移动平台应用的QKD系统[ | 完成基于无人机移动平台的量子密钥分发实验 |
| 印度远程信息处理发展中心 | 2025年,计划开发基于无人机的QKD系统 | 计划利用经典的BB84协议和偏振编码技术开展无人机量子通信 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 更高生成速率 | 中科大潘建伟团队 | 2015年,基于激光相位波动的超高速量子随机数产生技术[ | 68 Gbit/s[ |
| 比利时根特大学-校际微电子中心团队 | 2023年,利用粒子和反粒子对的行为,基于真空涨落原理[ | 100 Gbit/s[ | |
| 沙特研究团队 | 2025年,采用5 μm × 5 μm的微型发光二极管作为核心元件[ | 9.375 Gbit/s[ | |
| 更安全更可靠 | 中科大潘建伟团队 | 2018年,利用量子纠缠的内禀随机性,实现设备无关量子随机数[ | 实现器件无关的量子随机数 |
| 关注点 | 团队 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|---|
| 更高生成速率 | 中科大潘建伟团队 | 2015年,基于激光相位波动的超高速量子随机数产生技术[ | 68 Gbit/s[ |
| 比利时根特大学-校际微电子中心团队 | 2023年,利用粒子和反粒子对的行为,基于真空涨落原理[ | 100 Gbit/s[ | |
| 沙特研究团队 | 2025年,采用5 μm × 5 μm的微型发光二极管作为核心元件[ | 9.375 Gbit/s[ | |
| 更安全更可靠 | 中科大潘建伟团队 | 2018年,利用量子纠缠的内禀随机性,实现设备无关量子随机数[ | 实现器件无关的量子随机数 |
| 产品 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|
| 中国电信“量子密话” | 定制终端、量子安全SIM卡与国家密码局认定的密码算法构建“管-端-芯”一体化防护体系 | 实现通话数据手机端加解密和“一话一密”动态防护,据公开报道,其应用规模已超百万 |
| 中国移动“量子密讯” | 采用量子密钥及对称密码技术对话音内容进行端到端加密保护 | 基于量子物理学原理产生的真随机数实现具有“一话一密”特征的电信级加密通话业务 |
| 中国联通“量子密信” | 采用手机、国家密码局认定的密码算法和联通超级SIM卡“三重保护” | 利用量子特性产生的“真”随机密钥,采用密钥安全分发、“一话一密”等安全手段 |
| 韩国SK-Telecom | 搭载了量子随机数发生器芯片 | 利用量子密码技术生成随机数并创建不可预测的安全密钥 |
| 产品 | 研究方案 | 实现效果 |
|---|---|---|
| 中国电信“量子密话” | 定制终端、量子安全SIM卡与国家密码局认定的密码算法构建“管-端-芯”一体化防护体系 | 实现通话数据手机端加解密和“一话一密”动态防护,据公开报道,其应用规模已超百万 |
| 中国移动“量子密讯” | 采用量子密钥及对称密码技术对话音内容进行端到端加密保护 | 基于量子物理学原理产生的真随机数实现具有“一话一密”特征的电信级加密通话业务 |
| 中国联通“量子密信” | 采用手机、国家密码局认定的密码算法和联通超级SIM卡“三重保护” | 利用量子特性产生的“真”随机密钥,采用密钥安全分发、“一话一密”等安全手段 |
| 韩国SK-Telecom | 搭载了量子随机数发生器芯片 | 利用量子密码技术生成随机数并创建不可预测的安全密钥 |
| 发布组织 | 算法名称 | 算法类型 | 算法特点 |
|---|---|---|---|
| 中国密码学会 | Aigis-sig | 基于格的数字签名算法 | 具有密钥和签名长度短、计算效率高等优点 |
| Aigis-enc | 基于格的密钥封装算法 | 基于非对称学习误差问题构建,具有解密失败概率低、安全性高等特点 | |
| LAC-PKE | 基于格的密钥封装算法 | 基于容错学习问题构建,具有密钥生成效率高、存储优化等特点 | |
| 美国NIST | ML-KEM | 基于模格的密钥封装算法 | 具有运算速度快的特点,适用于快速加密操作 |
| ML-DSA | 基于格的数字签名算法 | 可通过数论变化优化提升运算速度,计算开销小 | |
| SLH-DSA | 基于哈希函数的无状态签名方案 | 其安全性更强,代价是需要更大的签名或更长的签名生成时间 |
| 发布组织 | 算法名称 | 算法类型 | 算法特点 |
|---|---|---|---|
| 中国密码学会 | Aigis-sig | 基于格的数字签名算法 | 具有密钥和签名长度短、计算效率高等优点 |
| Aigis-enc | 基于格的密钥封装算法 | 基于非对称学习误差问题构建,具有解密失败概率低、安全性高等特点 | |
| LAC-PKE | 基于格的密钥封装算法 | 基于容错学习问题构建,具有密钥生成效率高、存储优化等特点 | |
| 美国NIST | ML-KEM | 基于模格的密钥封装算法 | 具有运算速度快的特点,适用于快速加密操作 |
| ML-DSA | 基于格的数字签名算法 | 可通过数论变化优化提升运算速度,计算开销小 | |
| SLH-DSA | 基于哈希函数的无状态签名方案 | 其安全性更强,代价是需要更大的签名或更长的签名生成时间 |
| [1] |
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doi: 10.12267/j.issn.2096-5931.2021.07.006 |
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