BanTech智库(作者 焦卢玲)讯,近期,“九章二号”和“祖冲之二号”双双问世,我国量子计算技术又取得新的突破,这使得我国成为目前唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家,这也意味着我国量子计算机已进入2.0时代。2020年10月16日,习近平总书记在主持中共中央政治局第24次集体学习时强调,“要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性,加强量子科技发展战略谋划和系统布局,把握大趋势,下好先手棋。”这是继大数据、人工智能、区块链之后,中央政治局举行的又一次集体学习活动,意味着量子科技将成为驱动我国数字经济发展的关键技术之一。
当前,以量子通信、量子计算、量子测量等为代表的量子科技,作为21世纪尖端科技,成为全球科技大国集中发力的新一轮科技革命和产业变革前沿阵地。近年来,随着各项关键技术逐渐被突破,量子科技已逐步从理论阶段和实验阶段开始走向实践应用和高速发展阶段。那么作为新兴技术快速创新应用的银行业,未来将如何充分借助量子科技这一关键技术解决海量数据的解析解读、安全传输等痛点问题,进一步强化金融市场风险预测、提升风险管理效能……驱动金融科技取得新的突破,成为有待银行业金融机构持续探索的重点课题之一。
量子及量子科技概述
“量子就是一切物质分割到最小,其无法再分割的那个单位物质或者能量。”当前,量子正在从艰深的物理学名词变为最为热门的科技概念之一。加快以量子通信、量子计算、量子测量等为代表的量子信息技术的研究与应用已成为未来国家科技发展的重要领域之一。
量子的概念、基本特征及量子力学理论体系
(1)量子的概念
量子(Quantum):一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子英文名称quantum一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体,例如,“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位,而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”,“量子化”指其物理量的数值是离散的,而不是连续地任意取值,例如,在原子中,电子的能量是可量子化的,这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。
(2)量子的六大基本特征
作为一种微观粒子,量子具有许多独特的特性,其六大基本特征如下:
一是量子测不准(Uncertainty)。也称为不确定性原理,即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子的位置总是以一定的概率存在于某个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。
二是量子不可克隆(Non Cloning)。量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。
三是量子不可区分(Indistinguishability)。量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量的结果都会有错误。
四是量子态叠加性(Superposition)。量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2种可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。
五是量子态纠缠性(Entanglement)。两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子,爱因斯坦称其为: “幽灵般的超距作用”。
六是量子态相干性(Interference)。量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。
(3)量子力学理论体系构建史
1900年,德国物理学家普朗克最早提出量子概念,用来解决困惑物理界的“紫外灾难”问题。普朗克假定,光辐射与物质相互作用时其能量不是连续的,而是一份一份的,一份“能量”就是所谓量子。就这样,“量子论”宣告诞生。但当时的物理界,包括普朗克本人,都讨厌“量子”这个怪物,千方百计想要将它消化在经典物理的世界之中,但却屡试不果。
1905年,爱因斯坦独具慧眼,他认为光辐射不仅在与物质相互作用时的能量是一份一份的,光辐射的能量本身就是“量子化”的,一份能量就是光能量的最小单位,后来称之为“光量子”,或简称“光子”。他还成功用光电效应方程“Ek=hν-W0(其中,h为普朗克常量,ν为入射光频率,W0为逸出功,即移出一个电子所需的能量)”解释了光电效应,从而获得了诺贝尔物理学奖。
1913年,波尔创造性地把量子概念应用于氢原子系统,提出原子中的电子只能存在于具有分立能量的定态上,并且电子在不同能量定态之间的跃迁是非连续的。这样完美回答了氢原子稳定存在的原因,而且还成功地解释了氢原子和类氢原子的光谱现象。
1923年,法国年轻的博士生德布罗意在爱因斯坦“光子”概念的启发下提出:既然看似波动的光辐射具有“粒子”特性,那么像电子这类看似“粒子”的物质,也应具有波动性,这就是“德布罗意波”的概念,由此引发后面大量理论与试验研究,证实所有微观粒子都同时具有波动性和粒子性二象性。
1925年7月,海森堡注意到玻尔理论中的电子轨道、旋转频率等物理量在真实的实验中是无法测量的,真正能够被测量到的是原子光谱的频率、强度等物理量。海森堡决定从经验出发,抛弃了不可观察的轨道概念,用可以被确实感知的物理量来描述量子理论。他引入数学矩阵工具,和玻恩、约尔当一起建立了量子力学的第一套数学形式:矩阵力学。
1925年末,薛定谔仔细研究了德布罗意的论文,按照德布罗意的想法,每个粒子都伴随着一个波,波和粒子同时存在。但薛定谔致力寻求理论上的统一,认为物质的本质就是波,所谓“电子”之类的概念只不过是物质波的某些运动给我们造成的错觉。薛定谔进一步在德布罗意给出的能量、动量条件的基础上推出了物质波的波动方程。由此发展出了量子力学的第二套数学形式:波动力学。
1926年下旬,看上去迥然不同的矩阵力学和波动力学很快被证明在数学上是等价的。薛定谔首先证明了波动力学与矩阵力学的等价性,之后,狄拉克进一步通过变换理论把两者都统一起来。至此,量子力学的理论体系被创建完成。
自普朗克提出量子这一概念开始,经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善,在20世纪的前半期,初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。此后,量子理论不断被验证和完善。
量子科技及三大主要研究方向
(1)量子科技
量子信息(Quantum Information),是量子力学与信息科学的一门交叉学科。量子科技,或称量子信息技术是以量子力学原理为基础对信息进行编码、计算和传输的全新信息技术,其诞生标志着人类社会将从经典技术迈进到量子技术的新时代。量子科技研究领域包括量子通信、量子计算、量子测量、量子存储、量子定位等,其中,尤以量子通信、量子计算以及量子测量备受瞩目。
(2)量子科技三大主要研究领域
量子信息技术的研究与应用已成为未来国家科技发展的重要战略领域之一,目前主要研究集中在量子通信、量子计算和量子测量三大领域(如图1所示),分别以面向无条件安全的保密通信、超强的计算能力、精密探测突破了信息科学的经典极限,将为信息社会的演进提供强劲动力。
一是量子通信(Quantum Communication):传输的高安全性。是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,任何非授权方均不可克隆和窃听量子通道中传输的信息,该技术主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种:一种是量子隐形传态,又称量子隐形传输,是一种利用分散量子缠结与一些物理讯息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术,是一种全新的通信方式。它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,在量子纠缠的帮助下,待传输的量子态如同经历了科幻小说中描写的“超时空传输”,在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方神秘地出现;另一种是量子密钥分发,又称量子密码,借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享,再通过一次一密的对称加密体制,即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作,实现无条件绝对安全的保密通信。
二是量子计算(Quantum Computing):算力的飞跃。是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。其基本原理是:量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2种可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。
三是量子测量(Quantum Measurement):测量精度的显著提升。是基于微观粒子系统及其量子态的精密测量,完成被测系统物理量的执行变换和信息输出,在测量精度、灵敏度和稳定性等方面比传统测量技术有明显优势。量子测量主要包括时间基准、惯性测量、重力测量、磁场测量和目标识别五个方向,应用涵盖基础科研、空间探测、生物医疗、惯性制导、地质勘测、灾害预防等领域。
我国量子科技发展大事记
(1)量子通信
2016年8月,中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,率先在国际上实现高速星地量子通信。
2017年8月,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,结合“京沪干线”与“墨子号”的天地链路,我国科学家成功实现了洲际量子保密通信。这标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网络雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络迈出了坚实的一步。
2020年6月,中科院宣布,“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基於纠缠的量子密钥分发,也奠定了我国在量子通信领域的国际领先地位。
(2)量子计算
2019年底,中国科学家与德国、荷兰科学家合作,在国际上首次实现20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算,四大关键指标上均大幅刷新世界纪录。
2020年12月4日,由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研製的76个光子的量子计算原型机“九章”建成,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒。
2021年10月,“九章二号”和“祖冲之二号”双双问世,我国量子计算技术又取得新的突破,这使得我国成为目前唯一在两种物理体系实现“量子优越性”里程碑的国家,这也意味着我国量子计算机已进入2.0时代。
(3)量子精密测量
2021年1月4日,中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学教授袁海东合作,在量子精密测量实验中同时实现3个参数达到海森堡极限精度测量,测量精度比经典法提高13.27分贝。
量子科技发展现状及在商业银行的应用前景
量子信息技术中尤以量子通信和量子计算发展进度较快,取得了诸多阶段性重大技术突破和商用成果,且也是未来在银行业具有广阔应用前景的两大技术方向。
量子科技当前发展现状
一是量子通信技术,其天然的无条件安全的特性将大幅提高现有信息系统的安全性能。与传统的通信技术相比,量子通信技术的特点及优势体现在具有较高时效性、较强的抗干扰性、较好的保密性,以及所需信噪比低等。政策方面,我国出台多项政策推动量子通信发展,2021年开始实行的“十四五”规划提出,要使全社会研发经费投入年均增长7%以上,并把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象;技术方面,我国量子通信专利数超3000项,领先美国。随着国家逐渐完善量子科技领域的顶层设计,加强技术支持,我国有望成为全球量子信息技术研究和应用的主要推动者。
二是量子计算技术,通过利用量子世界的叠加性、非局域性和不可克隆性等,使得量子计算机能够以比传统计算机快几千倍的速度处理大量信息,为人类社会提供具备超强运算能力的新型信息处理工具。从传统计算到量子计算,等同于从算盘到电子计算机,其革命性堪比原子弹与电子计算机等具有划时代意义的应用的诞生。近期,中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。经过研究攻关,超导量子计算研究团队构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”,实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解,比目前最快的超级计算机快一千万倍,计算复杂度比谷歌的超导量子计算原型机“悬铃木”高一百万倍,使得我国首次在超导体系达到了“量子计算优越性”里程碑。同时,光量子计算研究团队构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍,并增强了光量子计算原型机的编程计算能力。
此外,还有量子精密测量、量子材料、量子器件等领域的革命性应用。因此可以说,一旦量子信息技术被广泛使用,人类社会的生产力将发生“颠覆性”变化。
量子科技在商业银行的应用前景
随着新ICT技术的快速发展,商业银行在不断融合新兴技术加快自身数字化、智慧化转型进程的同时一方面面临更加复杂的网络和信息安全问题,另一方面呈爆发增长态势的数据量以及趋于失效的摩尔定律,使得经典计算的算力瓶颈问题逐渐显露。在此背景下,以量子通信和量子计算为代表的量子信息技术的快速发展给商业银行解决上述问题开辟了全新路径。此外,随着我国量子科技在自主创新的道路上不断取得新的突破,更是给未来量子科技在银行异地互联通信、跨行业通信、跨境数据传输以及生物识别、风险监测、市场预测、信用风险评估、量化投资等领域的应用打开了无限想象空间。
(1)量子通信在银行业的应用前景探索
在我国金融领域不断加强信息化建设的背景下,其信息系统也正面临着严峻的安全保密考验。而在信息安全的保护层面,量子通信这项技术具有较为明显的优势,属于今后发展中信息传输安全的重要保障技术。有效探索量子通信技术在金融信息领域的工程化应用模式,促进量子通信技术与现有设备的良好融合,构建未来金融体系的量子保密通信网络,完善量子通信技术在金融领域的应用标准,将量子通信技术成功应用于金融领域,能够为未来金融信息系统的保密通信提供有力优势,从而大大提高金融信息系统的安全性。
对于银行业而言,新兴技术的蓬勃发展,以及数字化转型进程的进一步加快,银行等金融机构面临着一系列更加复杂的网络和信息安全问题。而银行作为一国经济和金融的动脉,其信息安全甚至牵动着整个国家经济的稳健运行,因此,保障银行信息传输安全具有重要现实意义。目前,基于加密、解密技术的信息安全保密方法通常用在传统信息对抗中,随着密码破译技术的大幅度提升,采用传统手段加密的数据,在金融信息网络信道中被传输时,存在被第三方破译、监听、篡改、伪造等风险,而解决这些问题的一个关键环节是保障数据的安全传输。量子通信技术是一种新型的保密通信技术,其利用量子纠缠效应传递信息,从通信原理角度,可绝对确保金融信息网络中金融信息传输的安全性。与传统保密通信技术相比,量子通信这项技术在保证信息安全上有着较为明显的优势,量子保密通信技术从物理层面保障信息传输绝对安全,在银行的异地互联通信、跨行业通信、跨境数据传输等众多场景中均具有重要使用价值,应用前景广阔。
(2)量子计算在银行业的应用前景探索
由于量子计算使用了量子特有的物理效应来处理信息,因此目前的超级计算机需要数十亿年才能解决的一些数学问题,量子计算可能在几周、几天或几个小时内就能找到答案。在金融领域,一方面,量子计算硬件设备的成熟与完善以及量子人工智能算法的长足进步可加速实现更深层次的人工智能;另一方面,量子计算可释放的巨大算力将为开发新的金融服务和产品、强化风险管理带来无限可能性。因此,作为最前沿的科技技术,量子计算未来可广泛赋能金融行业各细分领域,应用涉及信用评分、资产配置场景优化、资本市场的风险分析、保险业的灾难性风险建模、以及加密安全等众多方面。
对于银行业而言,随着新ICT技术的快速发展及其在金融领域的融合渗透,商业银行数字化、智慧化转型以及金融线上化迁移步伐不断加快,与此同时数据量亦呈爆发增长态势,银行需要处理海量复杂和高维的数据,现有经典计算机在数据处理能力、处理速度、能耗和散热等方面的弊端逐渐显现。在此背景下,量子计算的强大并行计算能力为银行数据处理开辟了全新路径,以量子聚类算法、量子分类算法、量子主成分分析算法等为代表的量子算法在生物识别、风险监测、市场预测、信用风险评估、量化投资等领域具有颠覆性意义。此外,量子计算机的幺正变换能够实现可逆计算,产生的能耗亦可以忽略不计。
量子科技在商业银行的创新实践
近年来,量子科技发展突飞猛进,已成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。在此背景下,银行业金融机构纷纷加快与量子科技企业、互联网企业及金融同业的携手合作,联合展开量子科技在同城数据备份和加密传输、异地灾备、监管信息系统采集报送、金融市场风险预测、信息安全保护与风险管理等诸多领域的应用研究,积极促进新技术在金融领域的融合探索及规模化应用。在量子科技的应用探索上,银行业当前已经形成了一批典型示范用户,本章仅以工商银行、建设银行、兴业银行三家银行为例,分析其当前在量子科技领域的探索进展及所取得的阶段性创新应用成果。
工商银行
围绕国家战略部署,工商银行积极探索量子信息技术在金融领域的应用,积极与国内量子科技头部企业及高校科研机构开展技术交流合作,并融合金融场景不断取得创新突破。
2015年,在人民银行和银保监会的指导下,工商银行实施了“量子通信技术验证和应用示范项目”,在同城和异地量子通信方面率先进行应用。工商银行率先成功应用量子通信技术实现了北京分行、上海分行电子档案信息在同城间的加密传输,为客户提供安全数据传输服务。首条量子通信线路的建立,标志着金融业对量子通信技术冲破性的实践。工商银行随后进一步加大对量子通信技术的研究投入,并探究量子通信技术在金融安全领域更多的适用场景。
2017年,随着量子保密通信骨干网络的全线贯通,工商银行再次成功将量子通信技术应用到了其“两地三中心”架构下的京沪异地广域网应用中,实现了网上银行异地数据的量子加密传输,在全球金融业中首次应用千公里级量子通信技术。工商银行收获了前瞻性技术对金融业安全生态保障的成果,有效提升了金融业科技体系的安全水平。
2021年5月,为进一步提升客户信息安全保障能力,工商银行基于量子状态不确定原理,在业内首次将量子随机数应用在客户登录、支付结算、资金交易等重要金融场景,并对客户信息进行标识和校验。与业界普遍使用软硬件生成的随机数相比,量子随机数能够更有效地查验用户身份假冒行为,防范交易数据截获重放等网络攻击,确保客户意愿的真实性、交易过程的完整性、安全性,有力保障客户权益。工商银行在金融业中率先完成了“运用量子随机数加密重要金融交易信息”的场景试点,标志着工商银行在量子通信技术助力防范金融风险方面取得又一重大突破。2021年6月,工信部正式发布实施国内首个量子随机数相关行业标准《基于BB84协议的(QKD)用关键器件和模块 第3部分:量子随机数发生器(QRNG)》,新标准将进一步推动量子随机数发生器及相关量子密钥分发设备产品的安全应用。
据了解,未来,在增强安全方面,工商银行将着力拓展现有技术的使用范围,同时也进一步探索量子通信技术及产品与业务的融合模式,通过有效使用这些技术与产品提升金融业务安全;在抵御攻击方面,工商银行将开展安全敏捷性相关课题研究,探索快速引入新技术的架构来防范量子算法攻击,通过创造性使用量子信息技术,为工商银行金融安全构建一面强力护盾。
建设银行
建设银行2020年年报显示,该行国内同业中率先设立量子金融应用实验室,探索量子安全、量子通信和量子计算等在金融场景中的应用。
2021年2月,建信金科量子金融应用实验室“一实两地”揭牌仪式在合肥举行。本次仪式上,建信金科携手合作伙伴,以建信基金应用场景为依托,联合发布了共同研发的业内首批量子金融应用算法,包括“量子期权定价算法”与“量子风险价值计量算法”,重点聚焦金融市场与风险管理,实现了国内金融领域对量子计算指数级加速能力的首次尝试。
首先,“量子期权定价算法”,建信金科与合作伙伴对标国际金融公司与量子计算企业的合作模式,在短短3个月内反复论证金融市场领域量子算法方案。此外,借助大资管项目组及建信基金专家资源,建信金科与合作伙伴还以实际市场数据进行回测,不断迭代演进形成了全新方案。而此次建信金科发布的“量子期权定价算法”使用了量子振幅估计相关的算法来实现双对数级别的量子加速,从而可以加速使用蒙特卡罗法,获得一个高置信度的价格估计。
其次,“量子风险价值计量算法”,风控是金融市场至关重要的一环,随着金融市场环境日益复杂多变,风控的作用愈显重要。面对金融机构庞大复杂的资产组合,量子计算强大的并行计算能力,大大缩短了风险价值VaR的计算速度,从而可以帮助金融机构提前防范市场风险。建信金科此次发布的“量子风险价值计量算法”提供了正态分布和T分布两种常见的拟合模型。VaR值估计算法也应用了量子振幅估计相关的算法来实现对经典蒙特卡罗法双对数级别的量子加速,最后获得一个稳定的VaR值计算值。
作为建设银行深度布局新兴技术的重要战略决策,2020年6月,建信金科率先在金融行业成立量子金融应用实验室,以抢抓量子科技发展机遇,依托建设银行金融场景深耕量子安全、量子通信与量子计算等领域。目前,实验室已经在金融安全产品、金融行业应用标准、全国密码大赛等方面取得了一定进展,并从国际知名院校引进了近10名量子方向紧缺人才,迅速扩充实验室人才队伍。
此次建信金科与建行安徽省分行又联合打造“一实两地”新模式,成立量子金融应用基地,与行业领军企业合作,建设国内先进的量子金融应用研发与培训体系,共同探索未来量子金融商业新模式。据了解,未来,随着量子算力的提升和应用场景的拓展,量子金融应用实验室“一实两地”将会充分发挥各方优势,依托量子金融应用基地积极构建金融应用创新生态,持续积累量子金融应用实践经验,为建行、为行业、为国家探索开辟未来量子金融应用新方向。
兴业银行
在量子科技的应用探索上,兴业银行积极破冰试点量子波分单纤通信模式。2020年,兴业银行济南分行中心机房与同城灾备机房间建立了量子保密通信网络以实现两个节点间量子密钥分发,同时使用波分复用技术实现了单光纤量子网络与业务网络的共用。
首先,使用量子密钥并通过原业务网络建立量子安全加密IPsecVPN隧道,为中心机房与同城灾备机房之间灾备数据及视频会议的传输提供量子安全加密保障,兴业银行济南分行量子通信网络架构如图2所示。
(图片来源:文章《量子通信构建银行安全通信新格局》,作者:兴业银行网络专家团队量子通信工作组)
其次,兴业银行济南分行量子通信业务数据传输流程为量子安全加密路由器使用量子密钥,通过客户原业务网络建立量子安全加密IPsec VPN隧道,为中心机房与灾备机房间灾备数据传输业务提供量子安全保障,如图3所示。
(图片来源:文章《量子通信构建银行安全通信新格局》,作者:兴业银行网络专家团队量子通信工作组)
兴业银行济南分行波分单纤量子通信模式的成功实施,构建了银行业一级分行与同城灾备机房之间安全通信新格局,为同业量子通信应用探索提供了有益参考。
结语
近年来,我国在量子科技领域一系列重要科学问题和关键核心技术上不断取得突破,并在部分方向实现国际领先,令全球科技界为之瞩目,且在量子科技从基础研究向应用领域的转化,以及相关的战略布局也在提速,在这场关于未来的激烈竞逐中,中国已经按下了“快进键”。
与此同时,随着数字金融的快速发展,开放化、系统化、线上化、货币数字化等将成为金融环境的典型特征,银行业在通信过程中的机密性、可靠性、完整性的需求亟需提升,同时,随着数据量的爆发增长,经典计算资源的算力瓶颈问题逐渐显露。在此背景下,如何进一步加快以量子通信和量子计算为代表的量子科技在金融场景的融合应用步伐,以为银行业金融机构未来的数字化转型创新提供高质量的安全保障、构建强大的新型动力引擎,将成为未来银行业技术领域重点战略布局之一,一场棋风迥异的量子科技创新棋局即将在金融领域畅快开启。
当前,以量子通信、量子计算、量子测量等为代表的量子科技,作为21世纪尖端科技,成为全球科技大国集中发力的新一轮科技革命和产业变革前沿阵地。近年来,随着各项关键技术逐渐被突破,量子科技已逐步从理论阶段和实验阶段开始走向实践应用和高速发展阶段。那么作为新兴技术快速创新应用的银行业,未来将如何充分借助量子科技这一关键技术解决海量数据的解析解读、安全传输等痛点问题,进一步强化金融市场风险预测、提升风险管理效能……驱动金融科技取得新的突破,成为有待银行业金融机构持续探索的重点课题之一。
量子及量子科技概述
“量子就是一切物质分割到最小,其无法再分割的那个单位物质或者能量。”当前,量子正在从艰深的物理学名词变为最为热门的科技概念之一。加快以量子通信、量子计算、量子测量等为代表的量子信息技术的研究与应用已成为未来国家科技发展的重要领域之一。
量子的概念、基本特征及量子力学理论体系
(1)量子的概念
量子(Quantum):一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。量子英文名称quantum一词来自拉丁语quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。在物理学中常用到量子的概念,指一个不可分割的基本个体,例如,“光的量子”(光子)是一定频率的光的基本能量单位,而延伸出的量子力学、量子光学等成为不同的专业研究领域。其基本概念为所有的有形性质是“可量子化的”,“量子化”指其物理量的数值是离散的,而不是连续地任意取值,例如,在原子中,电子的能量是可量子化的,这决定了原子的稳定性和发射光谱等一般问题。绝大多数物理学家将量子力学视为了解和描述自然的基本理论。通俗地说,量子是能表现出某物质或物理量特性的最小单元。
(2)量子的六大基本特征
作为一种微观粒子,量子具有许多独特的特性,其六大基本特征如下:
一是量子测不准(Uncertainty)。也称为不确定性原理,即观察者不可能同时知道一个粒子的位置和它的速度,粒子的位置总是以一定的概率存在于某个不同的地方,而对未知状态系统的每一次测量都必将改变系统原来的状态。也就是说,测量后的微粒相比于测量之前,必然会产生变化。
二是量子不可克隆(Non Cloning)。量子不可克隆原理,即一个未知的量子态不能被完全地克隆。在量子力学中,不存在这样一个物理过程:实现对一个未知量子态的精确复制,使得每个复制态与初始量子态完全相同。
三是量子不可区分(Indistinguishability)。量子不可区分原理,即不可能同时精确测量两个非正交量子态。事实上,由于非正交量子态具有不可区分性,无论采用任何测量方法,测量的结果都会有错误。
四是量子态叠加性(Superposition)。量子状态可以叠加,因此量子信息也是可以叠加的。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2种可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。
五是量子态纠缠性(Entanglement)。两个及以上的量子在特定的(温度、磁场)环境下可以处于较稳定的量子纠缠状态,基于这种纠缠,某个粒子的作用将会瞬时地影响另一个粒子,爱因斯坦称其为: “幽灵般的超距作用”。
六是量子态相干性(Interference)。量子力学中微观粒子间的相互叠加作用能产生类似经典力学中光的干涉现象。
(3)量子力学理论体系构建史
1900年,德国物理学家普朗克最早提出量子概念,用来解决困惑物理界的“紫外灾难”问题。普朗克假定,光辐射与物质相互作用时其能量不是连续的,而是一份一份的,一份“能量”就是所谓量子。就这样,“量子论”宣告诞生。但当时的物理界,包括普朗克本人,都讨厌“量子”这个怪物,千方百计想要将它消化在经典物理的世界之中,但却屡试不果。
1905年,爱因斯坦独具慧眼,他认为光辐射不仅在与物质相互作用时的能量是一份一份的,光辐射的能量本身就是“量子化”的,一份能量就是光能量的最小单位,后来称之为“光量子”,或简称“光子”。他还成功用光电效应方程“Ek=hν-W0(其中,h为普朗克常量,ν为入射光频率,W0为逸出功,即移出一个电子所需的能量)”解释了光电效应,从而获得了诺贝尔物理学奖。
1913年,波尔创造性地把量子概念应用于氢原子系统,提出原子中的电子只能存在于具有分立能量的定态上,并且电子在不同能量定态之间的跃迁是非连续的。这样完美回答了氢原子稳定存在的原因,而且还成功地解释了氢原子和类氢原子的光谱现象。
1923年,法国年轻的博士生德布罗意在爱因斯坦“光子”概念的启发下提出:既然看似波动的光辐射具有“粒子”特性,那么像电子这类看似“粒子”的物质,也应具有波动性,这就是“德布罗意波”的概念,由此引发后面大量理论与试验研究,证实所有微观粒子都同时具有波动性和粒子性二象性。
1925年7月,海森堡注意到玻尔理论中的电子轨道、旋转频率等物理量在真实的实验中是无法测量的,真正能够被测量到的是原子光谱的频率、强度等物理量。海森堡决定从经验出发,抛弃了不可观察的轨道概念,用可以被确实感知的物理量来描述量子理论。他引入数学矩阵工具,和玻恩、约尔当一起建立了量子力学的第一套数学形式:矩阵力学。
1925年末,薛定谔仔细研究了德布罗意的论文,按照德布罗意的想法,每个粒子都伴随着一个波,波和粒子同时存在。但薛定谔致力寻求理论上的统一,认为物质的本质就是波,所谓“电子”之类的概念只不过是物质波的某些运动给我们造成的错觉。薛定谔进一步在德布罗意给出的能量、动量条件的基础上推出了物质波的波动方程。由此发展出了量子力学的第二套数学形式:波动力学。
1926年下旬,看上去迥然不同的矩阵力学和波动力学很快被证明在数学上是等价的。薛定谔首先证明了波动力学与矩阵力学的等价性,之后,狄拉克进一步通过变换理论把两者都统一起来。至此,量子力学的理论体系被创建完成。
自普朗克提出量子这一概念开始,经爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森伯、薛定谔、狄拉克、玻恩等人的完善,在20世纪的前半期,初步建立了完整的量子力学理论。绝大多数物理学家将量子力学视为理解和描述自然的基本理论。此后,量子理论不断被验证和完善。
量子科技及三大主要研究方向
(1)量子科技
量子信息(Quantum Information),是量子力学与信息科学的一门交叉学科。量子科技,或称量子信息技术是以量子力学原理为基础对信息进行编码、计算和传输的全新信息技术,其诞生标志着人类社会将从经典技术迈进到量子技术的新时代。量子科技研究领域包括量子通信、量子计算、量子测量、量子存储、量子定位等,其中,尤以量子通信、量子计算以及量子测量备受瞩目。
(2)量子科技三大主要研究领域
量子信息技术的研究与应用已成为未来国家科技发展的重要战略领域之一,目前主要研究集中在量子通信、量子计算和量子测量三大领域(如图1所示),分别以面向无条件安全的保密通信、超强的计算能力、精密探测突破了信息科学的经典极限,将为信息社会的演进提供强劲动力。
一是量子通信(Quantum Communication):传输的高安全性。是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式,基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,任何非授权方均不可克隆和窃听量子通道中传输的信息,该技术主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种:一种是量子隐形传态,又称量子隐形传输,是一种利用分散量子缠结与一些物理讯息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术,是一种全新的通信方式。它传输的不再是经典信息而是量子态携带的量子信息,在量子纠缠的帮助下,待传输的量子态如同经历了科幻小说中描写的“超时空传输”,在一个地方神秘地消失,不需要任何载体的携带,又在另一个地方神秘地出现;另一种是量子密钥分发,又称量子密码,借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享,再通过一次一密的对称加密体制,即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作,实现无条件绝对安全的保密通信。
二是量子计算(Quantum Computing):算力的飞跃。是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。对照传统的通用计算机,其理论模型是通用图灵机;通用的量子计算机,其理论模型是用量子力学规律重新诠释的通用图灵机。从可计算的问题来看,量子计算机只能解决传统计算机所能解决的问题,但是从计算的效率上,由于量子力学叠加性的存在,某些已知的量子算法在处理问题时速度要快于传统的通用计算机。其基本原理是:量子力学态叠加原理使得量子信息单元的状态可以处于多种可能性的叠加状态,从而导致量子信息处理从效率上相比于经典信息处理具有更大潜力。普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数(00、01、10、11)中的一个,而量子计算机中的2位量子位(qubit)寄存器可同时存储这四种状态的叠加状态。随着量子比特数目的增加,对于n个量子比特而言,量子信息可以处于2种可能状态的叠加,配合量子力学演化的并行性,可以展现比传统计算机更快的处理速度。
三是量子测量(Quantum Measurement):测量精度的显著提升。是基于微观粒子系统及其量子态的精密测量,完成被测系统物理量的执行变换和信息输出,在测量精度、灵敏度和稳定性等方面比传统测量技术有明显优势。量子测量主要包括时间基准、惯性测量、重力测量、磁场测量和目标识别五个方向,应用涵盖基础科研、空间探测、生物医疗、惯性制导、地质勘测、灾害预防等领域。
我国量子科技发展大事记
(1)量子通信
2016年8月,中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”,率先在国际上实现高速星地量子通信。
2017年8月,世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通,结合“京沪干线”与“墨子号”的天地链路,我国科学家成功实现了洲际量子保密通信。这标志着我国已构建出天地一体化广域量子通信网络雏形,为未来实现覆盖全球的量子保密通信网络迈出了坚实的一步。
2020年6月,中科院宣布,“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基於纠缠的量子密钥分发,也奠定了我国在量子通信领域的国际领先地位。
(2)量子计算
2019年底,中国科学家与德国、荷兰科学家合作,在国际上首次实现20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算,四大关键指标上均大幅刷新世界纪录。
2020年12月4日,由中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳等学者研製的76个光子的量子计算原型机“九章”建成,求解数学算法高斯玻色取样只需200秒。
2021年10月,“九章二号”和“祖冲之二号”双双问世,我国量子计算技术又取得新的突破,这使得我国成为目前唯一在两种物理体系实现“量子优越性”里程碑的国家,这也意味着我国量子计算机已进入2.0时代。
(3)量子精密测量
2021年1月4日,中国科学技术大学郭光灿院士团队李传锋、项国勇研究组与香港中文大学教授袁海东合作,在量子精密测量实验中同时实现3个参数达到海森堡极限精度测量,测量精度比经典法提高13.27分贝。
量子科技发展现状及在商业银行的应用前景
量子信息技术中尤以量子通信和量子计算发展进度较快,取得了诸多阶段性重大技术突破和商用成果,且也是未来在银行业具有广阔应用前景的两大技术方向。
量子科技当前发展现状
一是量子通信技术,其天然的无条件安全的特性将大幅提高现有信息系统的安全性能。与传统的通信技术相比,量子通信技术的特点及优势体现在具有较高时效性、较强的抗干扰性、较好的保密性,以及所需信噪比低等。政策方面,我国出台多项政策推动量子通信发展,2021年开始实行的“十四五”规划提出,要使全社会研发经费投入年均增长7%以上,并把量子技术与人工智能和半导体一起列为重点研发对象;技术方面,我国量子通信专利数超3000项,领先美国。随着国家逐渐完善量子科技领域的顶层设计,加强技术支持,我国有望成为全球量子信息技术研究和应用的主要推动者。
二是量子计算技术,通过利用量子世界的叠加性、非局域性和不可克隆性等,使得量子计算机能够以比传统计算机快几千倍的速度处理大量信息,为人类社会提供具备超强运算能力的新型信息处理工具。从传统计算到量子计算,等同于从算盘到电子计算机,其革命性堪比原子弹与电子计算机等具有划时代意义的应用的诞生。近期,中科院量子信息与量子科技创新研究院科研团队在超导量子和光量子两种系统的量子计算方面取得重要进展,使我国成为目前世界上唯一在两种物理体系达到“量子计算优越性”里程碑的国家。经过研究攻关,超导量子计算研究团队构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”,实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解,比目前最快的超级计算机快一千万倍,计算复杂度比谷歌的超导量子计算原型机“悬铃木”高一百万倍,使得我国首次在超导体系达到了“量子计算优越性”里程碑。同时,光量子计算研究团队构建了113个光子144模式的量子计算原型机“九章二号”,处理特定问题的速度比超级计算机快亿亿亿倍,并增强了光量子计算原型机的编程计算能力。
此外,还有量子精密测量、量子材料、量子器件等领域的革命性应用。因此可以说,一旦量子信息技术被广泛使用,人类社会的生产力将发生“颠覆性”变化。
量子科技在商业银行的应用前景
随着新ICT技术的快速发展,商业银行在不断融合新兴技术加快自身数字化、智慧化转型进程的同时一方面面临更加复杂的网络和信息安全问题,另一方面呈爆发增长态势的数据量以及趋于失效的摩尔定律,使得经典计算的算力瓶颈问题逐渐显露。在此背景下,以量子通信和量子计算为代表的量子信息技术的快速发展给商业银行解决上述问题开辟了全新路径。此外,随着我国量子科技在自主创新的道路上不断取得新的突破,更是给未来量子科技在银行异地互联通信、跨行业通信、跨境数据传输以及生物识别、风险监测、市场预测、信用风险评估、量化投资等领域的应用打开了无限想象空间。
(1)量子通信在银行业的应用前景探索
在我国金融领域不断加强信息化建设的背景下,其信息系统也正面临着严峻的安全保密考验。而在信息安全的保护层面,量子通信这项技术具有较为明显的优势,属于今后发展中信息传输安全的重要保障技术。有效探索量子通信技术在金融信息领域的工程化应用模式,促进量子通信技术与现有设备的良好融合,构建未来金融体系的量子保密通信网络,完善量子通信技术在金融领域的应用标准,将量子通信技术成功应用于金融领域,能够为未来金融信息系统的保密通信提供有力优势,从而大大提高金融信息系统的安全性。
对于银行业而言,新兴技术的蓬勃发展,以及数字化转型进程的进一步加快,银行等金融机构面临着一系列更加复杂的网络和信息安全问题。而银行作为一国经济和金融的动脉,其信息安全甚至牵动着整个国家经济的稳健运行,因此,保障银行信息传输安全具有重要现实意义。目前,基于加密、解密技术的信息安全保密方法通常用在传统信息对抗中,随着密码破译技术的大幅度提升,采用传统手段加密的数据,在金融信息网络信道中被传输时,存在被第三方破译、监听、篡改、伪造等风险,而解决这些问题的一个关键环节是保障数据的安全传输。量子通信技术是一种新型的保密通信技术,其利用量子纠缠效应传递信息,从通信原理角度,可绝对确保金融信息网络中金融信息传输的安全性。与传统保密通信技术相比,量子通信这项技术在保证信息安全上有着较为明显的优势,量子保密通信技术从物理层面保障信息传输绝对安全,在银行的异地互联通信、跨行业通信、跨境数据传输等众多场景中均具有重要使用价值,应用前景广阔。
(2)量子计算在银行业的应用前景探索
由于量子计算使用了量子特有的物理效应来处理信息,因此目前的超级计算机需要数十亿年才能解决的一些数学问题,量子计算可能在几周、几天或几个小时内就能找到答案。在金融领域,一方面,量子计算硬件设备的成熟与完善以及量子人工智能算法的长足进步可加速实现更深层次的人工智能;另一方面,量子计算可释放的巨大算力将为开发新的金融服务和产品、强化风险管理带来无限可能性。因此,作为最前沿的科技技术,量子计算未来可广泛赋能金融行业各细分领域,应用涉及信用评分、资产配置场景优化、资本市场的风险分析、保险业的灾难性风险建模、以及加密安全等众多方面。
对于银行业而言,随着新ICT技术的快速发展及其在金融领域的融合渗透,商业银行数字化、智慧化转型以及金融线上化迁移步伐不断加快,与此同时数据量亦呈爆发增长态势,银行需要处理海量复杂和高维的数据,现有经典计算机在数据处理能力、处理速度、能耗和散热等方面的弊端逐渐显现。在此背景下,量子计算的强大并行计算能力为银行数据处理开辟了全新路径,以量子聚类算法、量子分类算法、量子主成分分析算法等为代表的量子算法在生物识别、风险监测、市场预测、信用风险评估、量化投资等领域具有颠覆性意义。此外,量子计算机的幺正变换能够实现可逆计算,产生的能耗亦可以忽略不计。
量子科技在商业银行的创新实践
近年来,量子科技发展突飞猛进,已成为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域。在此背景下,银行业金融机构纷纷加快与量子科技企业、互联网企业及金融同业的携手合作,联合展开量子科技在同城数据备份和加密传输、异地灾备、监管信息系统采集报送、金融市场风险预测、信息安全保护与风险管理等诸多领域的应用研究,积极促进新技术在金融领域的融合探索及规模化应用。在量子科技的应用探索上,银行业当前已经形成了一批典型示范用户,本章仅以工商银行、建设银行、兴业银行三家银行为例,分析其当前在量子科技领域的探索进展及所取得的阶段性创新应用成果。
工商银行
围绕国家战略部署,工商银行积极探索量子信息技术在金融领域的应用,积极与国内量子科技头部企业及高校科研机构开展技术交流合作,并融合金融场景不断取得创新突破。
2015年,在人民银行和银保监会的指导下,工商银行实施了“量子通信技术验证和应用示范项目”,在同城和异地量子通信方面率先进行应用。工商银行率先成功应用量子通信技术实现了北京分行、上海分行电子档案信息在同城间的加密传输,为客户提供安全数据传输服务。首条量子通信线路的建立,标志着金融业对量子通信技术冲破性的实践。工商银行随后进一步加大对量子通信技术的研究投入,并探究量子通信技术在金融安全领域更多的适用场景。
2017年,随着量子保密通信骨干网络的全线贯通,工商银行再次成功将量子通信技术应用到了其“两地三中心”架构下的京沪异地广域网应用中,实现了网上银行异地数据的量子加密传输,在全球金融业中首次应用千公里级量子通信技术。工商银行收获了前瞻性技术对金融业安全生态保障的成果,有效提升了金融业科技体系的安全水平。
2021年5月,为进一步提升客户信息安全保障能力,工商银行基于量子状态不确定原理,在业内首次将量子随机数应用在客户登录、支付结算、资金交易等重要金融场景,并对客户信息进行标识和校验。与业界普遍使用软硬件生成的随机数相比,量子随机数能够更有效地查验用户身份假冒行为,防范交易数据截获重放等网络攻击,确保客户意愿的真实性、交易过程的完整性、安全性,有力保障客户权益。工商银行在金融业中率先完成了“运用量子随机数加密重要金融交易信息”的场景试点,标志着工商银行在量子通信技术助力防范金融风险方面取得又一重大突破。2021年6月,工信部正式发布实施国内首个量子随机数相关行业标准《基于BB84协议的(QKD)用关键器件和模块 第3部分:量子随机数发生器(QRNG)》,新标准将进一步推动量子随机数发生器及相关量子密钥分发设备产品的安全应用。
据了解,未来,在增强安全方面,工商银行将着力拓展现有技术的使用范围,同时也进一步探索量子通信技术及产品与业务的融合模式,通过有效使用这些技术与产品提升金融业务安全;在抵御攻击方面,工商银行将开展安全敏捷性相关课题研究,探索快速引入新技术的架构来防范量子算法攻击,通过创造性使用量子信息技术,为工商银行金融安全构建一面强力护盾。
建设银行
建设银行2020年年报显示,该行国内同业中率先设立量子金融应用实验室,探索量子安全、量子通信和量子计算等在金融场景中的应用。
2021年2月,建信金科量子金融应用实验室“一实两地”揭牌仪式在合肥举行。本次仪式上,建信金科携手合作伙伴,以建信基金应用场景为依托,联合发布了共同研发的业内首批量子金融应用算法,包括“量子期权定价算法”与“量子风险价值计量算法”,重点聚焦金融市场与风险管理,实现了国内金融领域对量子计算指数级加速能力的首次尝试。
首先,“量子期权定价算法”,建信金科与合作伙伴对标国际金融公司与量子计算企业的合作模式,在短短3个月内反复论证金融市场领域量子算法方案。此外,借助大资管项目组及建信基金专家资源,建信金科与合作伙伴还以实际市场数据进行回测,不断迭代演进形成了全新方案。而此次建信金科发布的“量子期权定价算法”使用了量子振幅估计相关的算法来实现双对数级别的量子加速,从而可以加速使用蒙特卡罗法,获得一个高置信度的价格估计。
其次,“量子风险价值计量算法”,风控是金融市场至关重要的一环,随着金融市场环境日益复杂多变,风控的作用愈显重要。面对金融机构庞大复杂的资产组合,量子计算强大的并行计算能力,大大缩短了风险价值VaR的计算速度,从而可以帮助金融机构提前防范市场风险。建信金科此次发布的“量子风险价值计量算法”提供了正态分布和T分布两种常见的拟合模型。VaR值估计算法也应用了量子振幅估计相关的算法来实现对经典蒙特卡罗法双对数级别的量子加速,最后获得一个稳定的VaR值计算值。
作为建设银行深度布局新兴技术的重要战略决策,2020年6月,建信金科率先在金融行业成立量子金融应用实验室,以抢抓量子科技发展机遇,依托建设银行金融场景深耕量子安全、量子通信与量子计算等领域。目前,实验室已经在金融安全产品、金融行业应用标准、全国密码大赛等方面取得了一定进展,并从国际知名院校引进了近10名量子方向紧缺人才,迅速扩充实验室人才队伍。
此次建信金科与建行安徽省分行又联合打造“一实两地”新模式,成立量子金融应用基地,与行业领军企业合作,建设国内先进的量子金融应用研发与培训体系,共同探索未来量子金融商业新模式。据了解,未来,随着量子算力的提升和应用场景的拓展,量子金融应用实验室“一实两地”将会充分发挥各方优势,依托量子金融应用基地积极构建金融应用创新生态,持续积累量子金融应用实践经验,为建行、为行业、为国家探索开辟未来量子金融应用新方向。
兴业银行
在量子科技的应用探索上,兴业银行积极破冰试点量子波分单纤通信模式。2020年,兴业银行济南分行中心机房与同城灾备机房间建立了量子保密通信网络以实现两个节点间量子密钥分发,同时使用波分复用技术实现了单光纤量子网络与业务网络的共用。
首先,使用量子密钥并通过原业务网络建立量子安全加密IPsecVPN隧道,为中心机房与同城灾备机房之间灾备数据及视频会议的传输提供量子安全加密保障,兴业银行济南分行量子通信网络架构如图2所示。
(图片来源:文章《量子通信构建银行安全通信新格局》,作者:兴业银行网络专家团队量子通信工作组)
其次,兴业银行济南分行量子通信业务数据传输流程为量子安全加密路由器使用量子密钥,通过客户原业务网络建立量子安全加密IPsec VPN隧道,为中心机房与灾备机房间灾备数据传输业务提供量子安全保障,如图3所示。
(图片来源:文章《量子通信构建银行安全通信新格局》,作者:兴业银行网络专家团队量子通信工作组)
兴业银行济南分行波分单纤量子通信模式的成功实施,构建了银行业一级分行与同城灾备机房之间安全通信新格局,为同业量子通信应用探索提供了有益参考。
结语
近年来,我国在量子科技领域一系列重要科学问题和关键核心技术上不断取得突破,并在部分方向实现国际领先,令全球科技界为之瞩目,且在量子科技从基础研究向应用领域的转化,以及相关的战略布局也在提速,在这场关于未来的激烈竞逐中,中国已经按下了“快进键”。
与此同时,随着数字金融的快速发展,开放化、系统化、线上化、货币数字化等将成为金融环境的典型特征,银行业在通信过程中的机密性、可靠性、完整性的需求亟需提升,同时,随着数据量的爆发增长,经典计算资源的算力瓶颈问题逐渐显露。在此背景下,如何进一步加快以量子通信和量子计算为代表的量子科技在金融场景的融合应用步伐,以为银行业金融机构未来的数字化转型创新提供高质量的安全保障、构建强大的新型动力引擎,将成为未来银行业技术领域重点战略布局之一,一场棋风迥异的量子科技创新棋局即将在金融领域畅快开启。