应勇，科大国盾量子技术股份有限公司总裁
在数字经济快速发展进程中，数据作为核心生产要素的战略地位持续巩固，跨域协同流通与全域共享复用已成为数字产业发展常态。密码技术是数字安全的核心基石，在保障数据安全、构建网络信任体系、维护国家数字主权方面发挥关键支撑作用。国家“十五五”规划将量子科技纳入新质生产力前沿重点领域，随着全球量子计算与人工智能（AI）技术的快速迭代，RSA、ECC等传统公钥密码体系面临颠覆性安全挑战，构建系统化、复合型全域量子安全防护体系已成为关键行业数字化安全建设的迫切需求。
从中长期来看，通用量子计算机要实现规模化商用约需十年，但基于Shor算法的密码破译风险已构成现实威胁。攻击者可利用“先存储、后解密”（HNDL）模式留存涉密数据，待量子算力成熟后批量破译，形成持续性、滞后性安全隐患。当前，全球量子科技竞争日趋激烈，美国明确了2028年前建成专用量子计算机的目标，大幅压缩了我国密码体系升级改造的战略窗口期。从短期来看，含噪声的中等规模量子（NISQ）计算机与AI技术深度融合，正在改变量子安全威胁的时间维度，即AI辅助的侧信道分析与量子机器学习方法已开始对后量子密码（PQC）的工程实现安全性形成新的测试压力，推动安全威胁前置。行业整体面临中长期通用量子算力威胁与短期量子AI复合威胁叠加的严峻格局。
政务、金融、算力枢纽、工业控制等关键领域核心数据体量大、流转频次高，一旦遭遇量子破解或智能破译攻击，将导致系统性数据泄露，直接威胁关键信息基础设施的稳定运行，阻碍数字经济安全可控发展。当前，行业已形成量子密钥分发（QKD）与PQC两条互补协同的后量子技术路径：QKD依托量子物理特性实现信息论无条件安全密钥分发，具备原生物理防窃听能力；PQC基于新型数学难题构建安全机制，可适配现有网络，支撑密码体系规模化、低成本迁移。立足国家“十五五”战略部署，需加快构建一体化量子安全防护架构，统筹推进QKD网络规模化布局、协同发展PQC算法，健全配套标准规范与测评体系，打造“物理强兜底+算法后量子”的复合型纵深防护体系，保障数据安全合规流通，筑牢数字经济高质量发展的安全根基。
一、QKD发展现状
QKD是通信双方通过传送量子态的方法实现对称密钥生成的方法，在理论协议层面具备信息论安全性。国内QKD已完成实验室原理验证与示范探索，正由试点应用加速迈向规模化工程商用阶段。在国际方面，中美欧三方并行，中国在量子保密通信的基础研究、应用推广、基础设施规模等方面均处于国际领先水平。
（一）技术路线
主流方案包括离散变量量子密钥分发（DVQKD）与连续变量量子密钥分发（CV-QKD）两类，技术特征与产业化进度呈现明显分化。DV-QKD安全理论体系完备、设备量产成熟、组网工程能力完善，已广泛应用于全国骨干干线与城市级量子城域网，是商用落地主力，正在长距无中继传输、单光子探测成本、设备芯片小型化等方面持续进行工程迭代优化。CV-QKD具备短距成码率高、可与传统光通信共纤融合等优势，场景潜力突出，正加速突破工程化“瓶颈”，逐步从实验室研究走向试点应用，后续需完善现实安全性论证、提升设备稳定性与工程适配能力。
（二）标准体系
国内已正式发布完整的QKD产品技术规范与检测标准，建成配套标准支撑体系。国内量子通信标准主要由全国网络安全标准化技术委员会（TC260）、密码行业标准化技术委员会（CSTC）、中国通信标准化协会（CCSA）及各行业组织牵头研制。其中，TC260等同转化ISO/IEC 23837系列国际标准，已落地两项国家标准；CSTC累计推进十余项量子密码行业标准，覆盖QKD技术规范、检测准则、密钥接口、量子随机数、中继安全等关键领域，并于2021年发布国内首批诱骗态BB84量子密钥分配产品技术与检测行业标准。CCSA累计发布量子通信相关标准23个，主要涉及QKD技术、检测、与经典光通信共纤传输、应用模式等。同时，电力行业率先落地量子保密通信VPN设备、工程验收、密钥接口等专项应用标准，为行业规模化落地提供规范支撑。
国际量子通信标准主要依托ETSI、ISO/IEC、ITU三大平台推进，我国深度参与QKD网络架构、密钥管理、节点安全、组网协议等核心标准的制定。目前，全球尚未形成统一的QKD设备互通组网标准，中美欧设备接口、协议体系相互独立，存在明显组网壁垒。但QKD密钥管理领域已形成全球统一标准，可作为打破跨境组网孤岛、实现跨域密钥协同、推进全球量子安全互联互通的重要基础。
（三）商业化应用
国内已建成近2万公里地面光纤量子网络，包含1.2万公里国家级量子干线，网络运行稳定可靠。中国电信、中国移动均发布百城级QKD城域网建设规划并分批落地，其中，中国电信已在全国超40个重点城市规模部署量子安全基础设施，持续完善量子网络布局。星地一体化组网方面，“墨子号”完成洲际QKD验证；微纳量子卫星“济南一号”突破低成本星地实时成码技术，建成12900公里亚非天地一体化广域加密传输干线。
国内QKD商业化路径日趋清晰，各行业标准化应用场景基本成熟。涵盖政务领域支撑可信身份认证、跨部门数据共享、安全移动办公等场景；金融领域落地灾备清算、跨境结算、SD-WAN加密、安全办公等业务；能源领域广泛应用于电网调度、配网监控、现场巡检、重大保电、银电互联等电力场景。运营商深度参与推动商业模式迭代升级，行业从设备售卖逐步转向QaaS订阅服务，有效降低政企建设门槛，减少前期投入。量子安全应用持续下沉，从独立专网向个人用户端延伸。中国电信已面向多行业输出成套量子安全方案，服务累计用户突破680万。
国外量子通信应用以关键行业示范、政企定制为主。欧盟在EuroQCI框架下启动QUANTGPICz跨境项目，打通德、波、捷克三国量子网络，搭建跨境量子安全骨干链路，为政务、能源、金融提供高安全加密通道，预计2028年建成投用，推动欧洲量子通信从国别试点升级为跨境基础设施。美国总体以PQC为基础后量子方案，QKD仅用于高安全场景补强，整体落地规模和商业化在一定程度上低于国内。主流落地模式分为三类：一是欧洲运营商订阅式量子专线，Orange、BT等企业布局跨境QKD光纤，企业通过轻量化网关调用量子密钥，适配主流加密协议；二是政企项目制整机交付，IDQ、东芝等面向央行、军工等高隔离场景提供全套设备及长期运维服务，单项目价值高但订单稀缺；三是设备+云密钥SaaS服务，通过轻量化云平台为中型政企数据中心提供组网量子安全能力。
二、PQC发展现状
广义PQC体系涵盖三类组件：后量子公钥密码（狭义PQC，含密钥封装KEM与数字签名，用于抵御Shor算法威胁）、分组对称密码以及密码杂凑函数。我国对PQC的定义是广义PQC，但国外的PQC一般指狭义PQC。
（一）技术路线
Grover算法仅具备平方级加速能力，可降低哈希原像与第二原像的攻击难度，但对哈希抗碰撞安全性影响有限。分组对称密码同样仅受Grover算法平方级暴力加速影响，但不存在体系性破解风险。Shor算法则对公钥体系构成颠覆性威胁，面对此威胁需依托全新的后量子公钥算法实现防护。
面对量子计算威胁，三类组件的应对策略各有不同：分组对称密码通过翻倍密钥长度来恢复等效安全强度；密码杂凑函数通过翻倍输出长度与参数升级即可应对；公钥PQC则需依托全新的技术路线实现应对，技术路线主要包含格基、哈希基、码基、多变量多项式四个方向。目前，国外后量子计算重点在公钥PQC。
国内由商用密码标准研究院牵头，于2025年2月开展新一代商用密码算法全球征集工作。主要内容包含新一代公钥密码算法、密码杂凑算法和分组密码算法。其中，新一代公钥密码算法采用了与国外同样的技术方向，但核心算法通过自主研发。
（二）标准体系
国内外标准化体系主要围绕格基、哈希基、码基、多变量多项式四大密码技术方向，其中，国外主要以NIST为主导推进标准化发展，国内核心技术坚持自主可控标准化路线。NIST于2024年正式发布格基（ML-KEM、ML-DSA）与哈希基（SLH-DSA）两大方向的三项标准；码基HQC与格基FN-DSA处于标准编制阶段；多变量多项式方向因Rainbow被攻破而未获标准化。
国际PQC一般指公钥。NIST是全球最早启动PQC标准化的机构，其PQC方案主要针对公钥部分。2024年，美国陆续发布了基于格基、哈希基方向的标准。欧洲、日本沿用了此标准，韩国在兼容此标准的同时，扩展了国内的标准。国际基于公钥PQC四条技术路线标准的进展情况如表1所示。HQC码基KEM服务涉密专网，同步开展附加签名评估，预计2026年前后完成标准化；按IR 8547要求，将于2030年逐步淘汰RSA/ECDSA，2035年完成核心系统PQC迁移，IETF、ISO纳入其算法。
表1 国际公钥PQC标准情况
我国PQC研究起步较晚，历经十年追赶，已在PQC实用化算法设计与分析上跻身国际先进水平。新一代商用密码算法征集计划整体标准规划明确，2026年—2027年完成候选算法筛选定型；2027年—2029年陆续发布配套GM/T公钥算法标准与检测规范，计划逐步推动行业标准升级为国家标准，并向ISO/IEC、ITU等国际组织提交自主算法提案。按照官网公开安排，当前正对算法提案进行形式审查，后续统一公布进入第一轮评估的候选算法。
（三）商业化应用
全球产业格局呈现差异化演进特征，国外迈入商用小规模部署、试点迁移的探索阶段；国内形成自主算法研究、标准布局与行业试点并行推进的发展路径。
国内PQC初步形成产品研发、行业试点、标准配套的闭环，在政务、电力、金融、通信等领域实现小规模试点推广。典型的案例如华为云星河AI量子安全方案、天翼云PQC云安全服务、跨省电网SCADA调度加密试点、交通银行+网联清算PQC数字信封试点。
国外以NIST ML-KEM、ML-DSA算法为核心，整体仍处于迁移初期。互联网与云厂商已开展大规模升级改造工作，如Cloudflare全球CDN混合TLS部署（全球最大公网PQC实例）、谷歌全栈PQC体系（Android、Chrome、谷歌云）、微软Windows/Azure底层密码库集成；金融等重点行业依托监管驱动，持续推进生产环境试点落地，如2024年率先通过国际清算银行BIS启动金融领域PQC迁移验证工作。
三、构建QKD为基，PQC协同的融合安全防护体系
现代密码学认为：一切秘密寓于密钥之中，密码算法是可以公开的，密钥则必须绝对保密，这样才能确保密码的安全。密钥参与密码的“运算”，并对密码的“运算”起决定的控制作用。QKD是一种基于物理原理的密钥分发技术，提供理论上无条件安全的密钥分发，现在常规的应用方式为QKD结合分组对称算法、杂凑算法，实现信息的真实性、机密性、完整性的功能。公钥PQC基于抗量子攻击的数学难题，与分组对称密码、杂凑函数结合，可以实现信息安全四性。但PQC的安全性依赖于数学难题的复杂性，尽管其设计目标是抵御量子计算攻击，理论上可能存在未知漏洞，长期安全性仍需验证。
量子安全是一项系统性工程，需要多技术协同演进、多体系共建，无法依靠单一技术实现全域防护。近年来，国内QKD与PQC融合落地持续推进，2025年中电信量子集团发布全球首个QKD与PQC融合分布式密码体系，基于QKD技术保障跨域密钥分发，完成超1000公里跨域量子密信电话验证，证实融合架构可行可用。中国联通也确立量子发展路线，以QKD、QRNG、PQC为核心，推动量子安全与传统网络、终端深度融合，打造内生安全能力，从设备、密钥、终端、应用全维度搭建量子创新体系。
QKD与PQC在安全根基、技术原理、组网能力上互补性极强。以下从安全基础、组网边界等方面对比两类技术差异，系统梳理融合体系的设计思路、分层架构和落地模式、核心优势与现存短板。
（一）QKD与PQC安全基础核心差异
QKD与PQC实现信息安全四性均需使用分组对称、杂凑算法QKD的核心优势在于，基于量子力学原理的密钥分发，具备信息论意义上的“无条件安全性”，即使面对量子计算机也无法被破解。PQC基于抵抗量子攻击的数学难题构建安全机制，不考虑资源消耗，兼容现有体系相对容易，适用于大规模复杂网络环境，但安全性依赖于数学难题的复杂性，理论上仍可能存在未知漏洞，长期安全性有待验证。
两类技术的差异化特性可形成多组合的安全保障机制：QKD负责提供底层密钥分发的物理层安全保障；PQC则在此基础上为认证提供抵抗量子攻击能力。二者融合可构建多层次防护体系，在过渡期内有效降低迁移风险，即使某一层被攻破，整体系统仍保持安全。
（二）QKD与广义PQC两套技术天然组网覆盖边界
QKD与PQC技术受原生架构限制，组网边界差异明显。QKD依靠光纤点对点部署，形态固定、灵活性弱，适用于骨干、城域固定光纤场景，无法覆盖移动终端、无线IoT等泛在接入场景。
PQC无物理链路限制，部署灵活、通用性强，可适配全域网络与各类终端，实现全场景安全防护，但PQC算法的长期安全性仍需验证。基于两类技术的差异化特性，融合体系采用分层风控、强弱互补的设计思路，摒弃单一防护模式，按照“物理层安全+应用层安全”实施分层防护。
融合分层协同体系核心设计分为三部分：一是底层能力互补。QKD提供物理层安全保障，使用QKD生成共享密钥，确保密钥分发的无条件安全性；PQC提供应用层加密保护，使用PQC算法加密数据和签名，保护信息内容的安全性。二是三层解耦融合架构：第一层为QKD层，依托运营商量子骨干网、城域网实现无条件安全的QKD；第二层为密码协同调度核心层。主要包含密钥管理、算法调度、证书服务、加密服务等功能。搭建量子密钥、PQC密钥双池自适应调度机制，根据场景等级、业务需求智能择优调度密钥、算法、证书、加密等功能；第三层为业务应用接入层，主要针对数据加解密、访问控制、身份鉴别等功能向业务提供服务。三是分场景差异化落地。金融清算、政务、电力调度、长周期密数留存等高安全场景，采用QKD为主，深度融合PQC模式；互联网、物联网、公有云等泛在轻量化场景，可以采用基于公钥PQC。
（三）PQC与QKD融合体系核心优势
融合体系突破单一技术“瓶颈”，具备四项核心优势。一是多层风险隔离、双重兜底。QKD物理安全与PQC数学安全相互独立，可抵御PQC算法被攻破风险；QKD与PQC两类技术独立运行，QKD链路故障不影响全网基础加密。二是兼顾长期安全与全域落地，QKD解决长效量子破解与物理窃听问题，用PQC补齐泛在终端部署短板。三是扬长避短、分级部署。对于需长期安全的金融、政务、能源等关键场景，采用QKD结合分组密码与杂凑算法完成加密，PQC仅负责抗抵赖，有效降低量子计算对长期安全的威胁；互联网、物联网场景则以PQC为主，兼顾成本与部署便利性。四是合规性强，全面覆盖安全四性，契合网络安全等级保护、商用密码应用安全性评估分层定级要求，可直接满足现有合规要求。
（四）广义PQC与QKD融合带来的问题
融合体系会带来问题和挑战，但这些挑战可以通过产业发展和技术演进逐步解决。
一是建设成本抬升。量子安全升级伴随一定基建投入增加，属于信息技术迭代常态，整体收益远高于建设成本。未来，随着量子芯片的小型化、集成化发展，以及运营商密钥订阅服务普及，QKD部署成本将持续下降；同时PQC轻量化算法迭代，可有效降低终端资源开销，持续压降整体建设投入。二是架构与运维复杂度提升。融合架构下KMS需并行管理量子短时密钥池与PQC长期密钥、设备证书，双轨运维审计压力大、故障链路排查长。可通过搭建统一量子安全SOC平台，集中监控光路状态、证书生命周期、密钥切换事件，实现日志自动归集、风险统一告警、故障快速溯源，在一定程度上提升整体运维效率。
四、关于产业发展的建议
为进一步完善QKD与PQC融合量子安全防护体系，破解行业互联互通不足、部署成本偏高、合规标准模糊、安全防御薄弱等产业痛点，夯实规模化商用落地基础，可从标准统一、产业降本、合规规范、攻防演练四个维度推进体系化建设。
（一）推动统一接口与互联互通标准落地
加快完善量子安全基础设施通用标准体系，统一QKD密钥标准化输出接口、密钥管理系统KMS跨设备交互协议、国密与PQC混合加密技术规范，形成可通用、可复用的技术实施细则。通过标准化约束打通不同厂商QKD设备、商用密码网关、终端嵌入式PQC组件的数据交互壁垒，破除硬件、协议层面的技术孤岛，避免企业重复开展多厂商适配改造工作，大幅降低政企单位系统升级、网络改造的人力与资金成本，实现多品牌设备无缝组网、密钥互通、加密链路兼容。
（二）分阶段推进产业链降本增效
实施分周期成本优化路径，短期充分复用城市现有光纤通信管线资源部署QKD网络，无需大规模新建专用光缆，在一定程度上削减基建管线投入；中长期聚焦核心硬件自主化，推动量子芯片、单光子探测器国产化、小型化、集成化迭代，逐步降低量子设备整机采购成本。同步推进PQC轻量化算法迭代优化，压缩格基、哈希基算法算力与存储开销，减少终端密码芯片硬件资源占用量，双向实现QKD与PQC整体部署成本持续下行。
（三）建立量子安全分级合规规范
紧密衔接网络安全等级保护、商用密码应用安全性评估现有监管要求，出台QKD与PQC融合防护分级安全规范。按行业类型、数据敏感等级、信息留存保密周期划分安全防护档位，清晰界定政务、金融、能源等场景下两类技术的组合部署、算法选型、密钥轮换配置标准，形成可直接落地的合规实施流程，帮助企业精准匹配防护方案，满足其在商用密码应用安全性评估与网络安全等级保护等方面的核查要求。
（四）建立跨机构量子安全攻防演练机制
联合网信、密码、通信、军工等多方主体搭建常态化攻防演练平台，围绕光纤物理窃听、“先存后破”长期存储量子破解、PQC算法潜在安全缺陷等极端风险场景开展仿真对抗测试，主要检验“QKD物理防护+PQC算法加密”复合体系防御短板，根据演练结果迭代优化协同密钥分发、多层加密联动等防御策略，持续完善一体化量子安全防护体系。
（本文刊登于《中国信息安全》杂志2026年第7期）
声明：本文来自中国信息安全，版权归作者所有。文章内容仅代表作者独立观点，不代表安全内参立场，转载目的在于传递更多信息。如有侵权，请联系 anquanneican@163.com。
