量子通信及其在电力通信的应用

罗彬

（广东电网有限责任公司肇庆供电局，广东肇庆，526000）

1 量子通信技术的基本概述

从广义角度分析，所谓的量子通信主要是把量子态进行传递，涉及到的内容中包括了量子密集编码、量子密钥分发、量子隐形传态其中，对于量子密集编码而言，需要借助于量子计算机，而量子密钥分发则主要是在量子态传送过程当中，光子会经过光纤传送到接收方，量子隐形传态则在量子态消失之后于另一处重现，且光子不会被传送；从狭义角度上分析，所谓的量子通信技术主要是一种安全保密通信，量子密钥分发是产生与分布通信中最为主要的载体，需要加密生成密文，然后经过经典信道加以传输，量子隐形形态则是利用经典信道将所测量的信息及时传输出去，以此实现量子信息与经典信息的相互整合，这样一来，真正推动量子隐形传态的有效发展。从某一个角度分析，量子通信技术所带来的优势众多，但是不仅仅包括在窃听检测以及通信保密方面，其中在与经典通信系统的对比中，优势众多，比如通信速度、距离、抗干扰性能多明显，优于经典通信。其中，量子通信的分类见图1.从另外一个角度分析，量子通信的安全性已经得到了有效的控制，这是经典通信做不到，其中量子通信与经典通信安全性对比见图2。

图1 量子通信分类图

图2 不同通信方式安全性表示图

2 现阶段量子通信技术国内外研究现状

正如上文所言，量子通信技术已经成为了现阶段电力事业发展的关键所在，因具有高效率与安全性而受到人们的关注，甚至在美国、日本等国家纷纷成立了量子技术研究机构，并且众多知名企业也加入到了量子通信研究之中。在1984年，国际上第一个量子密钥分发协议诞生，这在一定程度上揭开了量子密钥分发研究的序幕。并且在2001年瑞士相关公司积极推出了商用量子密钥分发技术，不仅在国外备受关注，在国内量子通信研究同样受到了相关部门的重视，其中，在我国各个地区已经实现了实时语音量子保密通信，并且也促使量子通信从理论到实践，实现了质的飞跃。

3 电力系统中量子通信技术的应用

3.1 构建量子加密异地备份数据传输链路

图3 量子加密通信数据传输图

从某一个角度分析，积极构建量子加密异地备份数据传输链路是现阶段电力系统应用量子通信技术的关键因素之一，且根据笔者的调查与分析，各个地区电力公司已经展开备用调用系统以及信息容灾体系，并且还针对性的成立了异地数据容灾中心，在新时期为从根本上保证数据传输的有效性，需要做好其加密工作。当然从整体角度分析，量子保密通信的安全性并非建立在计算机基础之上的，而是从多个角度出发，尤其需要对自身的优势加以重视，要加强对量子密钥分发链路的应用，可以在主数据以及备数据中间进行量子密钥分发以及交换，这样才能从本质上构建高效且安全的异地数据备份传输系统。其中量子加密通信数据传输图见图3。

3.2 制定核心加密通信网

因为受到多方面因素所带来的影响，大多数电力系统的电脑往往会被攻击，甚至严重现象还会出现瘫痪，导致人们用电备受影响，如果还采取传统的防火墙以及信息过滤技术是无法从本质上将黑客攻击问题进行解决的，在近几年，伴随着量子通信距离以及多用户量子通讯技术的有效发展，加强应用量子通讯机，并针对性的构建重要调度机构，加密通讯网，这样不仅符合时代发展的要求，并且还能够在网络上实现量子密实的加密通信，保证其安全性与顺畅性。

3.3 构建点对点量子加密保护通道

在电力生产当中线路保护是极其重要的业务，且对数据的实时性以及安全性，有着较高的要求，现阶段主要采取专用光纤的方式，以此保证数据的实时性，但是从某一个角度分析，却无法真正提高企业安全性与稳定性，在近几年随着量子通信研究的不断加速，需要构建点对点量子加密保护通道，这样一来能够将光量子作为主要保护的载体，并且保障业务的安全性。

3.4 制定加密量子交换网络

众所周知，在生产指令上传下达当中电话业务是主要的工具，也是现阶段电网安全有序进行的关键所在，当前主要采取了交换机放号的方式，且在承载网层面上并没有进行安全保障，积极利用量子交换机可以有效实现经典通信网络交换控制，并且还可通过构建量子交换网络的方式，避免电话到盗窃听，隐私受到影响。

3.5 采取应急量子通讯

在出现冰灾、地震等诸多自然灾害的同时，会导致光缆以及传输设备受到大面积的破坏，甚至还会导致电力通信网络出现瘫痪，对人们生产生活用电造成影响，所以需要进行应急抢修，但是在应急抢修过程当中效果不明显，量子隐形传态技术目前取得了令人瞩目的成绩，并且通过实验已经获得了良好的进步，尤其是在关键量子器件技术的不断成熟下，量子隐形传态技术逐渐迈入了应用阶段，利用量子隐形传态技术可以构建应急环境之下的量子卫星通信系统，这样一来可以对未来的应急抢修提供基础保障。

4 结语

量子通信技术结合了经典通信以及量子力学，具有众多优势，且在近多年的发展下，备受国内外专家的重视，并取得了良好的成绩，从理论逐渐走向实践，实用性与自动化程度也越来越高，在近几年科技的不断发展下，电力系统信息化程度不断提升，电网的安全运营对电力通讯系统安全性的依赖也越来越大。量子通信技术因为具有安全性，所以在电力通信系统基础设施建设方面扮演了极其重要的角色，但是从某一个角度分析，在应用过程当中还需加以分析与解决，多角度的进行探究，如此才能真正推动电力系统的有序发展。