內容簡介

本書首先從以第二次量子革命為代表的量子信息科技出發，介紹了量子信息的發展、量子保密通信原理、量子保密通信網路的架構、拓撲結構、運營管理技術、在實際工程的應用等，並同時給出了量子保密通信發展現狀和未來發展方向。全書內容翔實，為讀者打造了一個不一樣的量子世界。

作者介紹

王健全，「萬人計劃」專家，累計申請專利100余項，其中授權專利20余項，出版專著7部，發表文章100余篇，其中SCI/EI檢索20余篇。同時，提交3GPP文稿30余篇，提交13篇ITU-T國際文稿，其中4篇被評為工信部優秀文稿，還在「十五」期間被信息產業部評為「國際電信聯盟研究組先進工作者」。主持和參與的項目獲得通信學會一等獎2項，二等獎2項，三等獎1項，獲CCSA標準二等獎1項，三等獎2項。近年來被評為「享受國務院政府特殊津貼專家」、教授級高工、獲得中關村國家自主創新示範區高端領軍人才專業技術資格，被評選為共青團中央中國青年科技協會理事、中國通信學會會員、同時被聘為天線產業聯盟副理事長，北京郵電大學博士生導師，兼職教授，國家寬頻無線接入網工程技術研究中心工程技術委員會委員等。

1 概述 5
1．1 從經典密碼到量子密碼的基礎概念 5
1．2 量子電腦對密碼學的影響 11
1．2．1 量子電腦的基本概念 12
1．2．2 量子電腦帶來的密碼安全威脅 14
1．3 量子安全問題的重要性及其應對 15
1．3．1 量子安全問題的影響範圍 15
1．3．2 量子安全問題的緊迫性 17
1．3．3 量子安全問題的應對措施 19
參考文獻 23

2 量子金鑰分發（QKD）原理 26
2．1 QKD的基本原理 26
2．2 QKD的工作機制 29
2．3 QKD的主要協議 31
2．3．1 QKD協議概述 31
2．3．2 基於BB84的QKD協議 33
2．3．3 基於量子糾纏的QKD協議 36
2．3．4 基於連續變數的QKD協定 38
參考文獻 40

3 量子金鑰分發關鍵技術 42
3．1 量子信號源 43
3．1．1 單光子信號源 43
3．1．2 EPR光子對 43
3．1．3 衰減鐳射源和誘騙態QKD 44
3．2 量子信號探測器 45
3．2．1 單光子探測器 45
3．2．2 光學零差探測器 47
3．3 量子亂數發生器 48
3．4 點對點QKD技術 49
3．4．1 基於光纖通道的QKD 49
3．4．2 基於自由空間通道的QKD 50
3．5 網路QKD技術 51
3．5．1 在現有光纖網路中部署QKD面臨的挑戰 51
3．5．2 基於無源光器件的網路QKD技術 52
3．5．3 基於可信中繼的網路QKD技術 54
3．5．4 基於量子中繼器的網路QKD技術 55
3．6 實際QKD系統的安全防護 55
3．6．1 安全證明假設 56
3．6．2 量子駭客攻擊和防禦 57
3．6．3 自測QKD 59
參考文獻 61

4 量子保密通信網路 67
4．1 QKD網路的演進 67
4．1．1 美國DARPA QKD網路 68
4．1．2 歐洲SECOQC網路 70
4．1．3 日本東京QKD網路 72
4．1．4 中國星地一體廣域QKD網路 73
4．1．5 軟體定義的QKD網路 75
4．2 QKD網路需求和架構設計 77
4．2．1 網路設計需求 77
4．2．2 網路架構設計方案 78
4．2．3 主要網元及功能實體 81
4．2．4 主要網路介面 82
4．2．5 網路主要功能 83
4．3 QKD網路的應用服務介面 84
4．3．1 QKD應用介面簡介 84
4．3．2 QKD應用介面API 86
參考文獻： 89

5 量子保密通信應用 91
5．1 量子保密通信應用場景 91
5．1．1 QKD與ICT技術結合的應用場景 92
5．1．2 QKD在典型行業的應用場景 94
5．2 量子保密通信應用案例 101
5．2．1 量子通信在金融領域的應用 101
5．2．2 量子通信在政務領域的應用 102
5．2．3 量子通信在資料中心/雲領域領域的應用 102
5．2．4 量子通信在醫療衛生領域的應用 103
5．2．5 量子通信在國家基礎設施領域的應用 103
5．3 量子保密通信應用的移動化擴展 104
5．3．1 QKD與經典密碼學的問題分析 104
5．3．2 QKD與經典密碼學結合的移動化應用方案 108
5．3．3 QKD移動化應用的展望 110
參考文獻： 111

6 量子保密通信產業發展 113
6．1 量子保密通信國內外發展概況 114
6．1．1 世界量子通信領域主要國家發展情況 115
6．1．2 中國量子通信發展情況 123
6．2 量子保密通信的標準化進展 131
6．2．1 ETSI標準化進展 131
6．2．2 CCSA標準化進展 133
6．2．3 ISO/IEC標準化進展 134
6．2．4 IEEE標準化進展 135
6．2．5 CSA工作進展 135
6．3 量子保密通信的商用化進展 136
6．3．1 QKD核心器件與設備製造 137
6．3．2 QKD網路建設與運營 139
6．3．3 QKD安全服務與行業應用 141
參考文獻 142

7 量子通信網路的總結與展望 143
7．1 QKD網路的挑戰及發展方向 144
7．1．1 QKD實體層協議的增強 144
7．1．2 QKD網路層技術的增強 145
7．1．3 QKD應用層的融合發展 146
7．2 量子通信網路及應用的未來展望 147
參考文獻： 151

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