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区块链在量子通信中的应用探讨

由于落地应用架构中不同安全因素的存在，量子通信

1概述

网络在自身安全性方面仍面临诸多问题与挑战。区

量子通信是基于量子物理原理的新型通信系方块链技术的存在恰可弥补量子通信应用的安全性问

式。其中量子密钥分发基于量子力学中的不确定性、题，提升其整体安全性。本文首先介绍了主流量子通

测量坍缩和不可克隆等原理，可以提供高安全性的量信网络的组成部分，并分析其技术原理与安全层面的

子密钥。基于量子密钥分发的量子加密通信具有高痛、难点问题。然后对量子通信行业现状与标准化现

可靠、防窃听、防破解的特点，可被广泛应用于安全通状进行了总结。最后，通过引入区块链技术，针对所

信领域。目前，量子通信常常特指量子加密通信。另述痛、难点问题，给出区块链与量子通信领域结合的

外，可进一步通过多种技术及设备的组合，搭建多维思考与应用建议。

度、全连接、高安全性的量子通信网络。

2现有技术及痛点问题

虽然理论上量子通信技术实现了无条件安全，但

——————————2.1量子通信网络

收稿日期：2022-10-08量子通信网络基于量子通信原理，网络内不同终

端间通过对称量子密钥、专用量子通信设备、链路等（PRNG）与混沌物理随机数发生器（CRNG），但均无法

对信息进行加密传输，对对称量子密钥进行安全协保障真随机性。伪随机数发生器多由计算机算法构

商，具有极高安全性。成，但由于其与初始条件强相关，因此实质上具有周

量子通信网络根据覆盖范围与应用场景的不同期性且可被预测；混沌物理随机数发生器基于经典物

可包含量子城域网、量子骨干网、量子局域网等，且基理定律中的混沌宏观过程（如噪声），但其实际实施较

于不同量子通信技术。常用的量子通信网络包括量为复杂，且其物理模型在实际操作时可能被模拟。

子密钥分发（QKD）、量子随机数发生器（QRNG）与量量子随机数发生器（QuantumRandomNumber

子密钥池（云）、量子密钥中继等部分，提供量子通信Generator，QRNG）利用量子物理过程，可快速、大量生

网络所需密钥生成、分发、加解密等功能。成由量子叠加态坍缩理论等量子随机性原理保障的

2.1.1量子密钥分发真随机数。QRNG具有物理集成度高、不可被预测、无

量子密钥分发（QuantumKeyDistribution，QKD）是法被三方窃听、满足OTP的要求、过程可监控与验证

一种基于“单光子不可克隆定理”等量子力学基本原等特点，适用于IoT设备等连接数量大、资源的瞬时性

理实现信息理论安全的密钥分发过程。通过使用消耗大的场景。

BB84、BBM92、GG02等协议完成量子密钥的分发，其量子随机数发生器根据量子随机源种类的不同，

安全性已经得到严格证明。再结合一次性密码（OTP）主要有基于光学系统原理与单光子计数原理2种方

技术，可以保障信息传输的“无条件”安全。案。根据国际标准《量子随机数发生器架构》〔ITU-T

一般来说，QKD技术包含离散变量QKD（DV-Y.1702（2019）〕，一个量子随机数发生器的功能模块主

QKD）与连续变量QKD（CV-QKD）2种。最基本的要包括量子熵源、熵源原始数检测、熵验证及可选的