华体会官网网址:量子保密通信原理及其在电网中的应用探究(4)

发布时间：2023-09-14 18:13:16   来源：华体会官网网址

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　　量子保密通信采用的是单光子承载信息，信号极其微弱，在光纤中会受到光纤传输损耗的影响。为了扩展通信距离，一定要通过中继的方式分段协商密钥，达到远距离节点之间生成量子密钥的目的。目前业内主流的量子保密通信技术能达到的传输距离在100km左右，然而在电网高压/ 特高压传输线路中，中继机房之间的距离往往超过100km。

　　量子保密通信技术在电力信息网络中应用，亟需解决在这种长距离光纤线路中的密钥分发问题。可喜的是，随技术的慢慢的提升，量子保密通信的极限距离在不断延长。2016年中国科学家在国际上首次实现超过400km的量子密钥分发，这将极大地推动远距离光纤量子通信的发展。相信不远的未来，将形成可应用于电力网络远距离中继传输线路的量子密钥分发产品。

　　电力网络的通信机房环境相对于普通运营商级别机房环境，在温度控制、防震、电磁环境等方面的条件会差很多。尤其是在西北、西南、东北等区域，设备正常运行环境更加恶劣。

　　量子保密通信的相关这类的产品应该要依据其运行环境进行环境适应性方面的技术改造，以满足某些恶劣条件下的工作要求。

　　1)线路建设成本。目前大部分量子密钥分发设备需采用裸光纤作为传输介质，即需要单独占用光纤才能完成密钥分发。这是由于单光子是光信号能量的最小单位，任何散射、泄露的光信号都会将其淹没，影响到单光子的正常接收。对裸光纤的需求导致了量子网络的线路建设成本会非常高。

　　2)设备成本。量子保密通信的设备成本目前也相比来说较高，这是由于精密的光学器件以及设备的温度、振动等防护模块的成本较高导致的。

　　为了降低量子网络的建设成本，推动量子保密通信技术的广泛应用，量子信号与传统光信号的共纤技术已成为技术突破的重要方向。目前该技术已进入实验与验证阶段。该技术产品化之后，将大幅度的降低量子网络的线路建设成本。此外，关键模块的芯片化工作也在开展，这对设备的小型化、稳定性、减少相关成本等方面都将起到积极作用。

　　从2012 年开始，国家电网公司将量子通信技术纳入基础前瞻性科研项目，从可行性研究、实用化研究和量子网络技术研究3 个方面开展了电力系统适应性研究，并进行了电网环境下的验证测试，形成了若干个具有标杆意义的量子保密通信应用案例。

　　2016年6月至9月，在杭州G20峰会的电力保障项目中应用了量子保密通信技术，针对浙江省电力公司、杭州市电力公司及奥体指挥中心间的保电指挥系统(语音及视频)和电缆监控系统的数据传输进行量子安全加密。

　　2016年10月，国网信通公司协同科大国盾量子技术股份有限公司，在电力实验室完成了完整的量子保密通信系统测试，为量子保密通信先进的技术在电力行业的工程实际应用获取宝贵的参考数据，为后期系统承载电网生产业务和经营管理业务测试的顺利开展做了充足的技术储备。量子保密通信系统测试拓扑如图4所示。

　　2016年12月，在北京完成国家电网公司两会视频直播量子示范应用项目建设，使用量子快速偏振反馈技术保障应急指挥中心至管理学院会场间卫星应急业务系统间数据的安全传输。

　　基于量子密钥分发和“一次一密”加密方式的量子保密通信能轻松实现绝对安全的通信，有望成为国家电网公司新一代高安全等级通信体系的核心解决方案，保障国家电网公司的生产、调度、信息管理等业务通信安全。本文对量子保密通信原理以及产业化进行了介绍，并着重介绍了量子保密通信技术在国家电网公司的应用场景和发展前途。未来，随技术的进步，通过不断克服诸如架空光缆舞动、长中继距离以及设备和经营成本等一系列问题，相信量子保密通信技术能够与国家电网公司安全通信网络实现很好的契合，充分的发挥安全保障功能，为国家电网公司的各项数据通信安全保驾护航。

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