通信世界网消息（CWW）作为拓展人类调控微观世界能力极限的前沿技术，量子信息不仅具有重要的基础研究价值，更蕴含着颠覆性的创新潜力，在国防安全、信息安全等关键领域具有不可替代的重要作用，已成为世界各国抢占科技竞争制高点、维护国家技术主权与发展主动权的核心战略抓手。在数字化快速发展的今天，信息安全是国家发展的重要保障，量子信息技术中的量子保密通信为此提供了全新的技术路径，量子密钥分发（QKD）技术正处于基础科学研究应用化、产业化转型的初期阶段。
量子通信国内外研究进展
美国、英国、日本以及欧盟成员国等全球科技领先国家，均将量子通信列为国家级战略技术，通过顶层规划、专项立法及资金投入，加速技术研发与网络建设，推动量子通信从技术验证向示范应用延伸。美国于2018年启动量子通信网络建设，目前已建成连接华盛顿特区与波士顿的800千米级商用QKD网络；2022年美国政府发布《芯片与科学法案》，明确提出2023—2027年投入5亿美元用于量子网络基础设施布局。欧盟以“量子旗舰计划”为核心，搭建QKD技术与现有通信设备的互联互通试验平台，27个成员国签署EuroQCI协议，计划于2027年建成覆盖所有成员国的光纤量子通信网络。英国在“国家量子技术计划”支持下，建成国家量子保密通信网络及伦敦量子城域网，并在医疗、国防、金融等领域开展应用试点。日本以国家情报通信技术研究机构为核心，通过超小型卫星完成星地量子通信实验，从而在国际量子通信标准制定中占据重要地位。
整体而言，国外量子通信目前处于示范性应用阶段，美国、日本以及欧盟均已启动空间量子通信计划，聚焦星地QKD系统研发与服务探索。以美国、英国以及欧盟成员国为代表的发达国家在政策布局与技术研发上具备先发优势，但近年来在量子通信网络建设与实际应用层面，已逐渐被我国反超，全球量子通信领域呈现竞争加剧的态势。
我国在“十四五”规划等相关政策推动下，科研布局与资源投入力度持续加大，在量子通信研究与应用领域跻身国际先进水平。在基础设施建设方面，我国率先构建星地一体、云网融合的量子通信基础设施体系，地面端建成“京沪干线”、新一代国家量子骨干网等城际干线，以及武汉、合肥等量子城域网，空间端成功发射“墨子号”“济南一号”等量子卫星，实现星地量子通信网络互联互通探索，可覆盖多场景通信需求。在产业链与产业化层面，我国已形成覆盖量子通信基础研究、核心器件、设备研制、网络建设与运营的完整产业链，涌现出国盾量子、国科量子等领军企业，运营商与ICT龙头企业纷纷布局，推动量子通信与传统通信网络融合创新。在行业应用层面，我国量子保密通信应用不断深化，已在多领域开展规模化示范：中国电信与华为合作完成2000千米400 Gbit/s量子安全OTN智算加密专线示范；南京大学与中科大完成200米空地QKD传输实验；国家电网建成首座量子应用示范变电站，为电力通信加密提供保障，充分验证了量子保密通信技术在高安全需求场景的可行性。
中国电信量子通信实践与探索
量子城域网建设
中国电信将量子技术列为七大战略性新兴领域之一，着力提升原始创新能力，构建全球领先的量子安全基础设施体系，打造差异化服务能力。中国电信构建运营商级QKD与后量子密码（PQC）融合的分布式密码系统，为政务、金融、能源等重点领域提供高效安全的跨域密码服务，并聚焦天地一体量子通信网络建设，攻坚高性能QKD设备、天地组网、密码融合等关键技术。2022年，中国电信建成国内网络规模、用户及应用三大维度均领先的合肥量子保密通信城域网，构建完善的QKD网络；2024年，量子安全基础设施覆盖15座重点城市，2025年进一步拓展至京津冀、长三角等区域，至此中国电信量子安全基础设施已覆盖31个省份的40座城市，初步实现跨域互通。
量子应用拓展
中国电信依托技术与产品的双重支撑，构建起从基础能力到行业落地的全链条量子安全服务体系。
在行业层面，通过构建全方位安全防护体系，推动政务信息系统安全改造升级，为数字政府建设筑牢屏障；融合量子安全基础能力，为政务、公安领域的视频传输、终端采集、数据分析等环节提供支撑。针对重要企业用户，以“一网一池一平台”量子安全基础设施及密码服务平台为核心，覆盖内部办公、即时通信等全场景，打造一体化安全保障体系。
在产品与场景层面，通过OTN量子加密专线、5G专网量子版等创新产品，扩大行业覆盖范围，将量子技术延伸至智能语音云、行业短信等领域。依托全球首创的融合QKD与PQC的分布式密码系统，为各业务系统提供标准化、可扩展的密钥服务，筑牢量子安全应用的技术底座。目前中国电信量子安全业务已取得显著成效，服务用户超1000万，覆盖行业用户超3000家。
共纤传输技术研究
中国电信聚焦“经典-量子共纤传输”技术（如图1所示）持续攻关，先后完成单模及新型光纤在长距离、高成码率条件下的稳定共纤传输验证，稳步推动量子通信实用化、产业化落地，为构建安全、高效、智能的信息网络筑牢技术根基。
2023年，实现大容量经典光通信与QKD在弱耦合少模光纤中的共纤传输，依托模分与波分双复用方案，达成1 Tbit/s经典业务传输、100.96千米传输距离及2.7 kbit/s QKD成码率，为此类光纤的共纤应用奠定基础。2024年，基于G.654.E单模光纤，通过窄线宽滤波及波长分配优化，实现QKD与11 Tbit/s经典光通信在101.86千米内共纤传输；同时在多芯光纤领域首创相关共纤传输架构，通过空频双维资源分配将噪声干扰降低50.8%，进一步提升传输稳定性。2025年，技术攻关迎来新突破：完成现网G.654.E单模光纤下的网络融合验证，创下全球现网共纤传输距离纪录；完成全球首个百千米级空芯光纤共纤传输实验，依托空芯光纤低时延、超低损优势大幅提升传输性能，标志着我国在该领域跻身国际前列。
图1 “经典-量子共纤传输”拓扑图
“两星三网”融合试验
当前，国际网络空间对抗持续向太空延伸。量子通信的物理级安全特性与卫星通信的广域覆盖能力形成天然互补，而二者的融合是突破广域信息安全传输边界的关键路径。目前相关技术存在明显短板：量子保密通信依赖星地密钥分发实现安全成码，却需要经典传输网络支撑，在高山、远洋等陆基网络盲区，易出现密钥分发中断、卫星地面站测控指令无法实时下发等问题；传统卫星通信则无高强度安全防护能力，无法承载涉密信息传输。
针对上述痛点，中国电信完成全球首个量子通信与卫星通信深度融合的天地一体安全通信试验。该试验创新性搭建由量子卫星密钥分发网、卫星宽带通信网、天地一体融合安全通信网组成的“三网”协同体系，依托量子微纳卫星（济南一号）和高通量通信卫星（中星26号、亚太6D）的“两星”硬件支撑实现联动运行。“两星三网”系统架构如图2所示。
图2 “两星三网”系统架构
面临的问题与挑战
量子保密通信尽管在技术研发和产业应用上取得了重要进展，但仍面临多方面挑战。系统性能和网络建设成本的内在限制，以及业务场景推广和标准化体系的不足，是当前制约量子保密通信产业化推广的主要因素。
系统性能仍需突破
当前QKD系统的安全成码率即便在短距离下也仅是Mbit/s量级，与经典光通信Tbit/s量级的传输能力差距很大，不能满足“一次一密”的高安全加密需求，只能利用密钥重复加密（例如每30分钟更新一次）。在工程方面，现有商用QKD设备较高成码距离与光网的跨段仍存在较大差距，部分跨段需要新建中继站。
网络建设与部署成本较高
量子保密通信系统依赖QKD设备分发密钥，对高性能光源、调制与解调模块、探测器件等核心设备依赖度高。目前QKD设备的成本显著高于传统加密通信方案，且往往需要占用专用光纤资源或对既有网络进行适配性改造，系统建设和运维成本仍较高。
标准与测评体系仍不完善
尽管目前已发布多项QKD国家和行业系列测评标准，但现有测评体系仍高度依赖白盒测试，缺乏易于操作且指标可量化的统一评估方法。此外，面向实际部署场景的系统级安全性与合规性检测标准仍有缺失，终端用户在工程应用中难以获得明确、可量化的安全强度评估依据。
未来发展趋势
综合当前技术研发与产业应用进展，量子保密通信正由试点示范向规模化、体系化和工程化应用加速演进。为了确保量子通信网络能够稳定、高效、安全地运行，应在关键技术攻关、网络优化、应用推广、标准制定及人才培养等五个核心维度持续推进，通过技术创新与产业协同，构建高效、安全、可持续发展的量子保密通信生态。
技术能力：强化核心器件攻关，提升系统综合能力
面向实际网络部署和业务应用需求，量子保密通信的技术能力提升应聚焦核心器件与理论协议的迭代升级。在核心器件层面，持续加强对单光子探测器、量子光源等关键器件的研发与攻关，提升器件的探测效率、噪声抑制、稳定性和一致性，同时兼顾成本；探索与经典光网络的资源复用，以降低系统整体部署成本。在协议与技术演进层面，持续推进新型QKD协议的研究和量子中继等关键技术的发展，突破现有传输距离和成码率限制，为构建更大规模、更高性能的量子保密通信网络进行技术储备。
网络建设：构建分层协同的量子保密通信网络体系
量子通信网络建设需要考虑骨干网、城域网等不同的网络架构，并与现有通信网络深度融合，以提升整体部署效率和工程化能力。在骨干网层面应聚焦系统成码率与传输距离的协同提升，比如“22 dB&80 km”跨段的成码率达到10 kbit/s以上。在城域网层面，应在满足安全能力需求的同时，注重成本和部署灵活性。结合现网机房在空间、电源和周边环境方面的限制，QKD系统应加快向集成化、小型化和芯片化方向发展。
标准完善：构建可量化、可操作的设备及网络安全测评体系
随着QKD技术和网络规模的持续发展，通过构建可量化、可操作、可复现的测评体系（包括标准化的测试流程、统一的指标体系和自动化评估手段等），实现对成码率、误码率、传输距离、稳定性、抗干扰能力及安全性能的客观评估，为设备选型提供可靠的客观依据。
应用场景：拓展需要抗量子加密的业务场景
量子保密通信的产业化落地应着力拓展需要抗量子加密的业务场景，形成稳定、可持续的市场需求，逐步建立可复制、可推广的规模化应用体系，通过规模效应推动产业正向发展，进一步降低成本。
人才培养：建设复合型专业队伍，支撑产业可持续发展
在人才培养机制方面，应建立多层次、系统化培养体系，实现高校与企业联合培养，通过项目驱动、“产学研”结合，提升人才在量子器件研发、QKD系统集成、网络设计及运维管理等方面的综合能力。
综上所述，量子保密通信正处于从示范探索向规模化、体系化、工程化应用加速演进的关键阶段。未来，依托技术创新和产业协同，量子保密通信将实现从专用系统到网络级能力、从示范应用到市场化规模部署的跨越，为国家信息安全提供坚实支撑，成为新一代信息基础设施的核心组成部分。
