探索量子通信、量子密码在电子支付中安全的应用

李勤　黄彩娥　董敏　邓江华

摘要：本文探讨了电子支付在电子商务发展中的重要性，针对花样不断翻新、层出不穷的电商网络诈骗案例，解析了其背后的驱动力；着重分析电子商务当前所使用电子支付系统存在的严重问题，结合我国量子通信实验卫星的发射，探索了量子通信、量子密码在电子商务发展中的重要作用；最后，指出实现我国电子商务的快速发展，实现全世界信息化和数字化在于使用全球量子通信网络。

关键词：电子商务；电子支付；量子通信；量子密码

电子商务的产生，是由两个“全球化”——经济全球化和信息全球化促成的。而电子支付，则构成电子商务的核心，即实现电子商务交易中，买卖双方之间的资金快速转移和流动。电子商务的发展，正在以其独特的经济方式，展现出巨大的市场、无限的商机和丰厚利润，形成全球新的经济市场份额，改变着全球的经济构架，直接影响和改变着全球经济的各个方面，给整个世界带来一场史无前例的深刻变化的革命。那么，电子支付，则是实现电子商务目标的重中之重。

所谓电子支付，是指电子商务交易的当事人，使用信息化手段，通过网络进行交易支付。使用电子支付能够有效减少商务成本，加快处理速度，方便全球的客户，扩展贸易业务，使得消费者可以在任何地方、任何时间、通过互联网快速获得各国银行系统的支付服务，而无需再到当地银行的传统营业柜台办理繁琐的交易手续。随着各国电子商务的快速发展，电子支付成为国际贸易结算的不可缺少手段。

对电子商务而言，其最重要的特征还是商务性。商务的实质，是商品交换，以盈利为经营目的，也就是说，商务活动的最大作用，就是通過商品换取资金的转移和流动。

在电子商务的运作过程中，货币的支付与结算必不可少，资金流是商品交易的目的。电子支付是交易的货币从一方主体转移和流动到另一方主体或经由第三方进行中转，实现交易的最终也是最关键的步骤。既然在电子商务中，电子支付涉及到的是资金流的流动，也就是金钱的运动，故在电子支付这一环节，危机四伏，各种各样的诈骗问题层出不穷，也就是电子支付系统运行的必然结果。可以看到，绝大多数的网络安全问题，特别是涉及到资金被盗、被转移的网络安全问题，都是由电子支付系统引发或者导致产生的。

但电子商务毕竟又不同于传统的商务。电子商务有别于其他传统商务的关键就是其电子化，即使用电子化手段，传递贸易信息，使支付更方便、更快捷、更高效和更经济，所以，电子商务才能够得以在短短时间内，在全世界广大范围快速发展，使贸易市场突破国界与疆域，构筑全球的营销网，这就是电子支付成为电子商务发展重中之重的根本原因所在。没有电子支付，电子商务就只是一种电子商情，电子合同；同时，离开电子商务，电子支付也只是单调的金融支付手段。电子商务与电子支付是相伴相生，相辅相成，缺一不可的。

电子支付是伴随电子商务电子化、网络化形成的，虽然不同于传统的商务支付，但却是从传统的支付方式发展而来的。电子支付方式与传统支付方式最关键的差别就是它们的运行环境不同。传统的支付方式是运行在较为封闭的系统之中，而电子支付目前却是运行在一个开放的系统平台之上，以公共网络作为通信媒介，通过数字技术来完成贸易信息交换和交易资金流动。因此，电子支付系统不仅要面临着传统支付方式所具有的安全问题，还要面临着其系统本身特有的风险，而这种特有的风险，因为现在网络和计算机系统的开放性，是现在所使用的电子支付系统根本无法规避的。所以，随着我国电子商务发展进入快车道，作为电子商务的重中之重，电子支付，当前也暴露出越来越多亟待解决的网络安全问题。

解析花样不断翻新、层出不穷的电商诈骗、网上银行被盗、银行卡被刷事件，利用电子支付系统所使用的互联网、计算机系统的缺陷、漏洞，来进行新的金钱犯罪。电商网络诈骗，也同样使用了快捷、方便的电子手段，以更快更隐蔽的方式。

如何使电子支付更安全，怎样才能保障我国的电子商务快速健康发展下去？笔者认为要依靠更加先进的科学技术即量子通信。

量子卫星的成功发射和在轨运行，将有助于我国在量子通信技术实用化整体水平上保持和扩大国际领先地位，实现国家信息安全和信息技术水平跨越式提升，有望推动我国科学家在量子科学前沿领域取得重大突破。届时网上银行、手机支付、信用卡等就再也不怕被盗号、泄密了。量子通信的安全性是基于量子物理基本原理，可从根本上、永久性解决信息安全问题。我国力争率先建成全球化的广域量子保密通信网络，在此基础上构建信息充分安全的“量子互联网”，形成完整的量子通信产业链。

量子通信是近20发展起来的新型交叉学科，是国际量子物理和信息科学的研究热点。量子通信主要是利用量子特性（不可克隆，叠加态，纠缠态，不可准确完整观测），来实现量子秘钥分发和通信安全。

为了满足电子商务活动对机密性、完整性、身份确认陛和不可抵赖性，必须对其活动进行安全控制，通常电子商务的安全控制是借助密码技术来实现的。即互联网世界的商务通信加密和传输安全，依赖于复杂的加密算法。自20世纪初起，研究人员就开始致力于编码加密方法以及信息的安全传输方式的研究。但是这当中却有两个关键的缺陷：其一是，当有一台拥有足够计算能力的设备时，保密程序将会被破解。量子计算机就是现代密码技术的克星，在量子计算机面前，再复杂的加密算法，顷刻之间就被完全破译；其二则是，当数据传输信道被“窃听”，就会造成信息的丢失被盗。所以，传统通信，即便是再高级的保密通信，只要通过当前的电话线、无线电、光纤等通信设施，都会面临被破译和窃听的可能。所以，在计算能力凶猛的量子计算机面前，传统传输的密件，就像在裸奔一样。而现在电子商务所使用的电子支付系统，是借助于开放的互联网系统，借助于信息共享的计算机系统，使用密码技术来实现电子商务的贸易信息传递和支付，之所以出现形形色色的安全问题，直言不讳地说，就是现在电子商务系统所凭借的网络平台、计算机系统和密码技术，由于其本身存在的缺陷、漏洞、公开性、远程登录等，无法承载高度机密的电子商务信息传输和大量高额钱币的流动和转移。也就是说，现在的电子支付系统，无法保证电子商务运行不出安全问题！

量子通信的关键要素是量子密钥，即以具有量子态的物质作为密码，信息被截获或被测量时，其自身形状立刻改变，所以，截获者只能得到无效信息。与现阶段成熟的通信技术相比，量子通信的工作机制，一次一密，完全可以实现，由此可见，量子通信极其安全，任何微小的干扰都可以被发现，双方共享的密钥被编码进极化的光子序列中，任何窃听活动都会留下其痕迹。

我国这次成功发射的量子科学实验卫星“墨子”，质量640Kg，倾角97.37，在轨设计寿命2年，具备2套独立的有效载荷指向机、4个有效载荷，即量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠原、量子实验控制与处理机。量子卫星在轨期间，执行四大任务，即：星地高速量子密钥分发实验，广域量子通信网络实验，星地量子纠缠分发实验和地星量子隐形传态实验。

量子通信网最核心的竞争力，就是信息传递过程中的绝对安全，是迄今为止被验证过的唯一可提供“信息理论安全”级别的“无条件安全”的通信方式，同时还有着通信容量大、传输速率快、抗干扰性强等优点，可实现抵御任何窃听的密钥分发，进而保证其加密的内容不可破译。而量子密码，被证明是永远无法破解的密码。

量子密码之所以能够成为斩断伸向电子支付的罪恶魔掌，正是由于量子通信网络，严格遵循了海森堡通用原则中不允许“第三方”从通讯信道中获取信息数据，甚至取得密码等保密信息这一固守原则。量子通信网络，才是能够承载起电子商务发展所需要的通信网络，是实现全世界信息化和数字化所需要的通信网络。

电子商务是世界信息产业和数字大经济的重要组成部分。电子商务，正在以其独特的经济方式，形成全球新的经济市场份额，改变着全球的经济构架，而我国研究开发的量子通信网络，不但是我国电子商务腾飞的航母，而且是世界实现数字大经济的航母。而量子密码，正是斩断一切伸向电子支付罪恶魔掌的利剑，是惠及全世界千家万户的科学技术。

尽管在量子信息技术的研究上，我国研究人员及世界上其他各国的研究人员，都还有很长路要走，但现在，中国量子信息技术领先于全球竞争对手，已经成为不争的事实。凭借我国量子信息技术在全世界的领先地位，不仅能保证，而且确实可以斩断任何人、任何国家伸向我国电子支付系统的罪恶魔掌，确保我国电子商务的健康快速发展。