文 | 中国信息安全测评中心 刘宏伟 魏伟 王天宇 王卓
量子科技正成为重塑全球科技格局的战略力量。习近平总书记指出：“量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。”从“十三五”规划提出“着力构建量子通信和泛在安全物联网”，到“十四五”规划将量子信息列为八大前沿科技之一，再到“十五五”规划明确将推动量子科技等成为新的经济增长点，经过多年攻关，我国在量子通信领域持续保持国际领先优势。
然而，量子科技也是一把“双刃剑”。量子计算在带来算力飞跃的同时，也对以公钥密码为核心的网络安全体系构成潜在威胁。密码与网络安全业界普遍将具备密码攻击能力的通用量子计算机能够规模化破解RSA公钥密码算法、椭圆曲线密码（ECC）等传统公钥密码算法的假想时间节点称为“Q-Day”（Quantum Day）。据麦肯锡2025年6月发布的《2025量子技术监测报告》，Q-Day可能在2027年至2036年之间到来。届时，金融交易、政府机密、个人隐私等重要信息将暴露于风险之中，数字世界的整体安全秩序将受到严重冲击。更为紧迫的是，量子威胁并非未来的假设性风险，而是当前的现实挑战。“先存储、后解密”（HNDL）的攻击模式使数据安全面临跨时间维度的持续威胁——当前传输和存储的敏感信息，可能已被攻击者提前截获并长期保存，待未来量子计算机成熟后再实施破译，形成延迟性安全威胁。对于需要长期保密的国家机密、金融数据、医疗档案和知识产权等，这一威胁已构成迫在眉睫的现实风险。加拿大量子计算学者米歇尔·莫斯卡（Michele Mosca）曾提出一个简洁而深刻的关系式：如果数据需要保密的时间与系统完成后量子密码迁移所需时间之和超过了量子威胁真正到来所需的时间，那么相关系统将无法在有效期限内保护其资产安全。这一“莫斯卡定理”警示，应对量子威胁的窗口期正在不断缩短，亟须争分夺秒、未雨绸缪。
一、双轨并进融合发展，构建量子安全技术体系
为应对量子威胁，全球已形成两条量子安全核心技术路线：量子密钥分发（QKD）与后量子密码（PQC）。二者各具技术特征与应用优势，QKD与PQC的融合应用，将是筑牢量子计算时代网络安全防线的有效解决方案。
QKD是基于量子力学基本原理设计的新型密码协议。其核心技术优势在于理论上满足信息论安全，即安全性不依赖于计算复杂性假设，不受算力提升的影响，即便攻击者掌握大规模量子计算能力，也无法突破其安全边界。这意味着，QKD可以从根本上防范HNDL带来的安全风险。近年来，我国在QKD技术与产业化方面取得了重要进展：已构建覆盖全国的量子保密通信基础设施，总里程超过12000公里，连接量子卫星，覆盖17个省份和80个城市,创造了无中继光纤最远1002公里的量子通信传输纪录。然而，QKD技术仍受传输距离与成码率的限制，且实际系统中的器件非理想性可能引入安全漏洞，需要通过标准化测评手段予以识别和防范。
PQC是能够在经典计算机上运行且目前被认为能够抵抗量子计算机攻击的密码算法。与QKD基于物理原理不同，PQC基于被认为在量子计算模型下仍难以求解的数学问题，主要包括基于格、编码、多变量、哈希函数和椭圆曲线同源五大类问题。PQC的主要优势在于能够提供灵活性较高的各类用户端解决方案，且易于兼容现有IT基础设施，部署成本相对较低。2024年8月，美国国家标准与技术研究院（NIST）正式发布三项PQC算法联邦标准，标志着PQC从理论研究正式迈向工程化应用。目前，PQC算法已集成于OpenSSL等主流密码库，TLS 1.3等核心通信协议中多数已默认启用PQC混合机制；微软Windows 11等操作系统也集成相关算法接口。根据Cloudflare的统计数据，2025年12月，全球采用后量子加密技术的流量占比已增长至52%，这一比例在过去一年中呈现快速增长态势。然而，PQC的安全性基于计算复杂性假设，不具备信息论安全性，且算法仍在持续演化，后量子攻击能力存在一定的不确定性。
QKD与PQC的融合将构建协同防御体系，实现互补增强的安全效能。一方面，PQC可为QKD提供身份认证层面的技术支撑，解决大规模QKD网络中预共享密钥分发和管理的规模化应用难题；另一方面，QKD基于物理原理的信息论安全特性，能有效弥补PQC算法存在的长期安全风险。在密钥协商层面，可采用融合PQC与QKD的混合密钥协商双重冗余设计，兼顾安全性与部署可行性。这种融合架构既能抵御PQC所依赖的数学困难问题被未来量子算法破解的风险，又能弥补QKD受到的传输距离与成码率限制，为传统信息系统向量子安全体系的平滑过渡提供可靠支撑。
从国际发展态势来看，主要国家和地区普遍采取“双轨并进”策略，同步推进QKD与PQC发展。美国以“战略引领、标准先行”构建量子安全政策体系，在聚焦PQC迁移的同时持续投入QKD研发；欧盟将QKD基础设施建设视为确立竞争优势的核心抓手，推进覆盖全欧盟的量子通信基础设施计划的实施，同时发布PQC迁移路线图；英国、加拿大、日本、韩国均明确QKD与PQC协同推进的战略方向。特别是欧洲标准化委员会联合工作组明确提出，QKD和PQC可优势互补，亟须鼓励两种系统的开发和应用。这一国际共识充分印证了融合发展是应对量子威胁的必然选择。
我国高度重视量子安全技术的发展，在持续巩固和发展QKD技术领先优势的同时，组织国内优势科研力量展开PQC理论研究和算法突破，并同步加快新一代商用密码算法体系布局，稳步推进新一代抗量子密码算法的遴选与验证评估，全面夯实底层技术支撑与安全保障能力，为我国密码体系向量子安全演进奠定坚实基础。
二、以标准引领测评实践，筑牢量子安全应用防线
量子安全技术正处于从理论探索向工程化部署、规模化应用跨越的关键转型期。统一、完善的标准体系是支撑这一转型的重要基础，而权威的测评手段则是保障技术落地与场景适配安全的关键支撑。标准规范方向、测评赋能保障、实践验证助推升级，三者协同发力，方能形成量子安全技术发展的良性循环。
（一）国际国内协同推进，构建量子安全标准体系
标准是衔接技术创新与应用落地的关键纽带。当前，全球主要标准化组织均在积极推进量子安全标准化工作，在QKD和PQC两大领域形成了各有侧重、协同互补的标准化格局（如表1 所示）。
表1 主要国际标准化组织的量子安全标准化工作
在QKD领域，ISO/IEC、ITU-T、ETSI等国际标准化组织已推出一系列网络架构与安全测评类标准。中国信息安全测评中心（以下简称“中心”）所在的ISO/IEC JTC 1/ SC27安全评估、测试与规范工作组（WG3）牵头制定了国际首个QKD模块安全测评系列标准——ISO/IEC 23837:2023《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》。该标准基于国际通用的信息技术安全评估准则（CC标准），构建了一套与QKD具体实现细节解耦、具有高度通用性与灵活性的安全测评方法论。在PQC领域，标准化工作按照“算法先行、自下而上”的推进逻辑，由NIST主导完成多轮算法征集，发布ML-KEM、ML-DSA等多项FIPS标准；ISO/IEC、IETF等国际标准化组织正加速推进PQC算法纳入国际密码标准体系及其在当前主流网络协议中的适配融合。两大领域的标准化工作各有侧重、相互补充，共同构成了量子安全技术标准体系的基础框架。
我国充分吸取国际量子安全标准制定的实践经验，已构建起涵盖术语规范、应用场景、网络架构、密钥管理、测试评估等多维度的标准体系。在QKD领域，全国网络安全标准化技术委员会（TC260）以等同采标方式将国际标准ISO/IEC 23837:2023《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》转化为国家标准，即《网络安全技术量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》（GB/T 47679—2026）作为国内首个QKD安全测评国家标准，标志着我国量子安全标准体系建设迈出重要一步。该标准的发布实施为QKD产品的安全设计、第三方测评机构开展测评实践提供了标准依据。目前，中心已具备依据该标准开展量子安全产品测评的能力，可为量子安全产品提供安全分级测评服务。在PQC领域，我国商用密码标准研究院于2025年正式启动新一代商用密码算法全球征集活动。该征集活动对每类算法的遴选轮数不少于两轮，预计用时四年遴选出新一代算法。后续，我国将对经过优化的胜选算法开展标准制定工作。
（二）深耕测评实践，护航量子安全技术应用安全
安全测评是量子安全技术从实验室研发迈向规模化应用的关键环节。在理论层面构建的量子安全技术方案，其安全性极易因实际应用场景中的安全参数错误配置、物理设备固有缺陷等非理论因素而受到严重影响。这是量子安全技术从实验室走向工程化应用过程中必须攻克的核心问题。安全测评通常以差距分析为核心思路，量化理想模型与实际应用场景下安全属性的偏离程度，并评估该偏离对整体安全性的影响。
密码模块的实际安全性取决于三个方面：密码算法的理论安全性、算法/协议实现的安全性以及运行环境的安全性，分别对应密码模块的设计、实现和运行三个生命周期阶段。密码模块面临两类主要威胁：一类是利用密码服务所提供的逻辑指令接口发起的逻辑攻击；另一类是利用密码算法执行中存在的侧信道发起的物理安全攻击。理论分析模型往往无法完全覆盖这些实际威胁，因此，需要通过测评验证防护措施的有效性（如图1所示）。
图1 密码模块及其面临的威胁
围绕上述威胁，密码模块需要构建涵盖以下四个层面的安全防护体系（如图2 所示）。在密码算法/协议安全层面，关注算法实现本身的安全性，包括参数配置、随机数使用和算法实现一致性等；在物理防护安全层面，通过侧信道泄漏防护、硬件完整性校验等措施抵御各类物理攻击；在数据保护及访问控制安全层面，确保敏感数据不被未授权访问或篡改；在通信接口安全层面，保障会话密钥建立和信道可靠性。安全测评过程需要对所有防护措施的有效性进行全面分析。
图2 密码模块的安全防护体系
中心基于在量子安全技术领域深耕的技术积累，开展覆盖算法/协议和实现模块安全性的量子安全测评工作，并正式推出量子安全产品分级测评业务。在测评方法论层面，中心以《信息技术安全技术信息技术安全性评估准则》（GB/T 18336—2004）（等同采用国际通用评估准则CC标准）为核心依据，构建了系统化的量子安全测评框架。该框架遵循“明确评估对象—分析安全问题—设定安全目标—开展安全测评—综合安全评估”五个关键环节，构建了从目标定义到验证评估的完整信任链。无论是QKD模块还是PQC算法模块，均可纳入统一的测评框架，依据其技术特点开展针对性的安全评估。
在测评实践中，中心针对QKD技术重点评估其系统控制管理、密钥管理和自我保护等安全功能，识别侧信道攻击等实际威胁；针对PQC技术，重点评估密钥封装机制和签名算法的密钥生成、密钥封装/解封装、签名/验签等功能的安全性，分析算法实现的正确性与抗攻击能力。中心深度检测随机数缺陷、参数误用、实现错误等密码误用风险，并全面开展功耗、电磁、时间等物理侧信道安全性分析，通过符合性测试和穿透性测试，验证安全要求的实现情况，并依据测试证据形成综合评估结论。
量子安全产品分级测评业务的推出，旨在建立分阶段、动态化的测评机制。中心通过推行从“实验室测试”到“小规模试点”再到“规模化应用”的分阶段测评把关，建立产品上市后的持续监督和漏洞应急响应机制，既能为用户产品选型提供权威参考，又能促进产业端提升产品质量，全面保障量子技术的应用安全。
三、开放合作共谋发展，筑牢数字经济安全底座
2025年，中心牵头编写并发布了《量子安全标准化与测评技术实践》白皮书，系统梳理了量子安全标准化需求与体系框架，凝练了量子安全测评工作实践，旨在为我国量子安全标准化建设提供参考依据，为测评技术的研发与应用提供实践指导。量子安全技术的规范化发展，离不开“产学研用”一体化协同联动与良性循环。面向未来，需从政策支撑、标准建设、技术攻关、产业协同、测试评估、国际合作六个层面系统发力。
在政策支撑层面，亟须出台兼具全局统筹性与行业针对性的量子安全密码体系迁移路线图和时间表，为各领域密码系统向量子安全架构转型提供清晰行动纲领。在标准建设层面，需构建多技术路线协同的标准化体系，同步规范不同技术路线的融合接口标准，重点推进传统密码与量子安全密码融合的混合密码机制标准建设。在技术攻关层面，需凝聚国家级创新力量开展靶向攻关，在QKD领域突破远距离传输、成码率提升、芯片集成化等核心“瓶颈”，在PQC领域加速芯片研发量产和算法抗侧信道攻击能力迭代升级。在产业协同层面，需组建国家级量子安全产业联盟，在金融、政务、能源等关键领域打造可复制、可推广的标杆性应用案例。在测试评估层面，构建权威统一的测评体系是保障量子安全技术健康发展、规模化应用的核心支撑，需创新现有测评模式，建立分阶段、动态化的测评机制，同时积极推动我国量子安全测评标准与国际主流体系接轨，争取测评结果的国际互认。在国际合作层面，需积极参与ISO/IEC、ITU-T等国际标准化组织工作，将我国在QKD网络规模化部署、量子安全测评认证等领域的实践成果转化为国际提案，为全球量子安全标准体系建设贡献中国智慧与中国方案。
量子安全已成为事关国家安全与数字经济发展的重大战略议题。面对量子计算加速演进带来的系统性挑战，加快构建覆盖技术、标准、测评全链条的量子安全防护体系，不仅是维护网络空间主权的必然要求，更是保障数字经济高质量发展的基础性工程。全行业应凝聚共识、协同发力，以标准引领方向、以测评保障安全、以融合驱动创新，共同推动我国量子安全事业在新一轮科技竞争中牢牢占据战略主动，为构建适应量子计算时代的网络安全新生态贡献力量。
（本文刊登于《中国信息安全》杂志2026年第7期）
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