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1、从近期科技领域3大事件看量子信息对国家网络安全的重要意义
1.1.事件1：美国控制瑞士密码设备公司，窃取各国情报
年2月11日，《华盛顿邮报》公布了一份中情局的机密文件，揭露从上世纪70年代以来，美国和德国的情报部门，一直通过自己控制的一家瑞士密码设备公司，窃取各国情报。
瑞士克里普托公司作为全球最为知名的加密机器制造商，一直以来为全球各个国家提供通讯加密机器。克里普托公司由于一直在精密机器方面颇有造诣，所以其市场非常广泛，对于许多工业相对不完整的国家而言，从克里普托进口加密机就成为了最稳妥的方式。购买该公司加密机的国家包括了伊朗、沙特阿拉伯、印度、巴基斯坦、伊拉克、巴西、阿根廷、埃及、叙利亚、利比亚、意大利、希腊、土耳其、西班牙、日本、韩国等多个国家。这些国家往往在购买到加密机后，首先做的就是将其应用在国家机密情报的传输方面。
由于美德两国掌握着这些加密机的快速解码方法，便一直获取着这些国家的军事政治机密情报。年美国国家安全局就通过这种方式获取了的其他国家外交机构大量机密，占总情报数的40%。
美国直到年还在利用这家公司，之后将该公司资产卖给了两家私人企业。
1.2.事件2：美国加大对华为的打压力度
年2月15日，美国商务部延长了华为的“临时许可证”，提供为期45天的延期，允许美国公司继续与华为开展业务，延长后的“临时许可证”将在四月到期。这已经是美国政府第四次向其国内企业开出临时采购许可。
同天，美国司法部公布了一份联邦起诉书，指控华为犯有敲诈勒索罪，并密谋窃取美国公司的商业机密，被告包括华为及其四家子公司，还有华为首席财务官孟晚舟。在这份联邦起诉书中，美国司法部指控华为及其关联公司在过去数十年时间里，曾试图从6家美国公司窃取商业机密来发展自己的业务，被盗信息包括源代码、无线技术手册等。《纽约时报》认为，这些新指控表明美国正在加大针对华为的压力攻势。美国政府将华为视为国家安全威胁，禁止其购买许多美国产品，其本质目的是阻止中国获得技术优势。
同时，有消息称五角大楼很可能扭转之前的反对态度，转而支持美国对华为技术的进一步限制，这种逆转将使美国公司更难绕开对华为的出口禁令，进一步打击美国对列入黑名单的中国电信公司华为的出口。
1.3.事件3：美国发布《美国量子网络战略愿景》
年2月20日根据澎湃新闻的消息，美国白宫国家量子协调办公室发布了《美国量子网络战略愿景》，提出美国将开辟量子互联网，确保量子信息科学（QIS）惠及大众。
根据文件的描述，量子互联网是一张由量子计算机和其他量子设备组成的庞大网络，它将催化出许多新兴技术，从而加速现有互联网的发展，提供通信安全，并使计算技术发生巨变。
通过在量子网络领域的前驱开拓，美国预备革新国家和金融安全、患者隐私、药物发现以及新材料的设计和制造，同时增加我们对宇宙的科学认识。
文件提出了两个具体目标：一、在未来5年中，美国的公司和实验室将演示量子网络的基础科学和关键技术，包括量子互连、量子中继器、量子存储器、高通量量子信道和洲际天基纠缠分发。同时，将查明这些系统的潜在影响和改善应用，带来商业、科学、卫生和国家安全方面的好处。二、在未来20年里，量子互联网链路将利用网络化量子设备实现经典技术无法实现的新功能，同时促进对量子纠缠作用的理解。
1.4.3大事件的背后，是关系到国家网络安全的过去、现在和未来
站在国家安全的角度来看，对先进技术的控制一定会影响到国家的军事和政治独立。而2月以来行业内这3大事件看似并不相关，但是我们认为其内在却分别代表了科技对网络安全过去、现在和未来的影响。
（1）过去：美国作为全球科技领域的霸主，利用在瑞士加密通信设备上留下的后门，进一步加强了其在政治、军事领域对他国的影响和控制能力。而与此同时，美国的Intel、思科、苹果、google、微软、Facebook、波音等企业也在全球核心科技领域占据了统治地位，而根据年披露的“棱镜计划”，美国政府一直在利用互联网巨头挖掘用户数据信息，不排除也在各大科技产品中植入后门。在各国震惊于美国无耻行为的同时，也必然将自主可控提高到史无前例的高度。
（2）现在：华为在5G领域全球领先，却成为了美国持续打压的对象。即使华为已经开放了欧洲安全中心，允许查看源代码，美国依然认定华为正在输出“数字专制”，竭尽所能遏制华为的发展。而在这一事件的背后，美国正是担心一旦华为5G设备得到普及，其将减少一种重要的监控世界的手段。
（3）未来：为了抢占未来的科技高地，包括美国在内的主要发达经济体都将不遗余力大力发展量子互联网。虽然量子信息领域仍然处于发展初期，但是中国在量子通信领域已经占据了领先地位，同时有望和美国在量子计算领域一较高下。
2.近年来，各国已经开启了在量子竞赛，纷纷将量子信息纳入国家战略
由于早期的投入，美国在量子信息领域占据了先发优势。早在年美国国防部高级研究计划局就制定了《量子信息科学和技术发展规划》，给出量子计算发展的主要步骤和时间表，成为美国早在21世纪初期便已建立量子信息领域先发优势的重要原因。
正是看到了量子信息对未来政治和军事格局可能带来的影响，各国相继出台量子信息的国家战略，加入量子竞赛的角逐中。其中欧盟年宣布投入10亿欧元，美国按照年6月发布《国家量子协议法案》将投入12.75亿美元，德国在年9月提出一项涉及6.5亿欧元的量子技术投入计划，英国通过持续增加投资对其年推出的“国家量子技术计划”的总投入超过了10亿英镑，俄罗斯年12月宣布投资7.9亿美元用于量子信息领域，印度亦在年2月推出了一个涉及11.2亿美元的量子信息5年规划。
在根据年5月在欧洲量子技术研发旗舰计划启动会议上，由荷兰政府所做的全球研发投入数据统计，全球在量子技术上研发投入的年度预算排名靠前的国家和地区分别为：欧盟5.8亿美元、美国3.8亿美元、中国2.3亿美元、英国1.1亿美元、加拿大1亿美元。对比此前各国在量子信息领域的投入预算来看，除了中美欧在持续加大投入以外，俄罗斯和印度也新加入这一科技领域的角逐中。
由于考虑到量子信息的重要性，美国还将量子信息设置成出口管制重要领域。早在年8月，美国针对信息安全类商品的出口管制清单中，明确列入“专门设计（或制造）以用于实现或使用量子密钥（也称量子密钥分发QKD）”的商品；在年12月更新的针对“许可证例外”的说明中，量子密码类商品或软件只对中国非政府类用户可以适用“许可证例外”；在年11月，美国政府出台了一份针对关键新兴和基础技术和相关产品的出口管制框架《受管制的新兴技术清单征求意见草案》（ANPRM），提案涉及人工智能、AI芯片、机器人、量子信息等14个领域，目的是保证美国在科技、工程和制造领域的领导地位不受影响。
3.代表未来的量子信息具有开创时代的存在意义
3.1.量子信息是什么
量子是一个数学概念，是离散变化的最小单元，在不同的语境下可以对应不同的对象。
微观世界运行遵循了两大离散变化的特征，即物质组成的离散变化（如光是由光子组成的）和物理量的离散变化（如氢原子中电子能量处于特定的能级上），在这一基础上人类建立了“量子力学”来描述微观世界的物理学理论。由于宏观物质的性质是由其微观结构所决定的，所以量子力学的应用无处不在。
量子信息是量子力学与信息科学的交叉学科，是借助量子力学的特性，实现经典信息科学中实现不了的功能。在量子力学的诸多原理中，叠加、测量、纠缠三大违反宏观世界认知的奥义对量子信息的研究起到了决定性作用。
3.2.量子信息的分类与发展概况
传统的信息科学使用比特作为最基本的表示单位，对应了0和1两个可能的状态；而量子信息中使用的量子比特是一个旋钮，对应无穷多个状态，信息量大幅增加。因而面对计算量指数级增长的问题时，量子信息可以发挥出潜在的巨大优势。但是量子信息的利用对算法要求较高，目前人类仅仅在少数特定应用上取得了突破。
量子信息按照研究内容可以分为量子计算、量子通信、量子测量三个大类，其下又可以分为量子因数分解、量子搜索、量子保密通信（又称量子密钥分发、量子密码术，QKD）、量子隐性传态（QT）等应用领域。
从中国在量子信息领域的发展情况来看，我们在量子通信领域处于全球领先的地位，在量子计算领域起步较晚，虽然呈现快速追赶之势，但是仍然略落后于美国。
伴随着量子比特数的增加，量子技术领域的发展可以划分为3个阶段：
（1）1-10个量子比特，可实现量子通讯；
（2）10-个量子比特，可实现量子感知；
（3）超过个量子比特，进入量子计算阶段。
而当前人类的研究已经进入了量子感知阶段，量子通信目前已经有了一些实际的应用，而量子计算还仅仅处于演示阶段，未创造出有实用价值的量子计算机。在量子信息的几大应用中，量子保密通信是目前唯一进入实用阶段的量子信息应用。
3.3.量子信息具有开创时代的存在意义
以被动观测与应用为代表的第一次量子革命催生了现代信息技术。核能、半导体晶体管、激光、核磁共振、高温超导材料等诸多应用都是建立在量子力学的研究基础之上。有了半导体，人类构建了现代意义上的通用计算机，并催生出了改变人类生活的互联网；有了精确的原子钟，人类构建了卫星导航系统，实现了全球精确定位。从这个意义上来说，量子技术是现代信息技术的硬件基础。
人类当前已经迎来了以主动调控和操纵为特征，以量子信息为代表的第二次量子革命。在对量子纠缠的实验研究中，人类发展出精细的量子调控技术，并将其应用到了量子信息的研究中。如同人类对生物学的认识从孟德尔遗传定律跨越到DNA基因工程的影响一样，这一技术变化将带来人类历史的飞跃。量子保密通信正在提供一种原理上无条件安全的通信方式；量子计算机已经验证了量子霸权，并有望于人工智能技术相结合，打破目前的技术瓶颈。
4.量子信息对密码学和信息安全具有颠覆性的影响
4.1.量子因数分解威胁下，RSA或将被攻破
目前全球最常用的密码系统RSA就是采用了因数分解作为理论基础。由于两个质数的乘积容易得到，而对乘积进行因数分解非常困难，因而因数分解问题易守难攻，导致了RSA加密容易解密难，目前难以通过已知的算法在传统计算机上进行破解。而由于量子计算机可以把因数分解的计算量从指数级降低到多项式级别，因而可以破解RSA。
目前来看，人类还未能造出有实用价值的量子计算机，量子因数分解也还没有威胁到RSA的日常应用。年人类首次在实验中使用量子算法进行了因数分解，将15分解成了3*5；量子因数分解的最新记录是由IBM在年12月创造的，可以将1,,,,分解成1,,*1,,，而经典计算机最长可以分解出的质因数已经长达多位。
但是从长远来看，量子计算的潜力优势对密码学是具有颠覆性的，其发展的进程也是研究密码学不能忽视的。斯诺登就曾透露美国国家安全局有一个绝密项目，计划建造一台专用于破解密码的量子计算机，用于破解国外政府的密电。同时，对于使用密码学作为技术和理论基础的区块链来说，同样受到极大的威胁。
4.2.量子保密通信构建出密码学的终极解决方案
加密算法分为了对称加密和非对称加密两种。其中对称密码体制下，加密解密双方需要相同的密钥；而非对称密码体制（或称公钥密码体制）下，加密和解密的双方拥有的密钥（分别叫做公钥和私钥）不同，而且有了至关重要的私钥可以得到公钥，而已知公钥却很难得到私钥。
在对称密码体制下，算法本身是安全的，但是密码的传输和分发过程具有被窃取的风险。而非对称密码体制下，公钥可以任意分发。但是由于算法本身依靠的是“易守难攻”的数学问题，有被破解的风险。
即使没有量子计算机的出现，经典计算机和密码分析技术的发展，已经对包括RSA在内的加密算法带来了巨大的冲击，破解压力持续。年和年人类已经分别破解了位密钥和位密钥的RSA算法。面对未知的威胁，年美国国家安全局NSA建议停用RSA-，改用RSA-2，而NIST要求对于最高鸡密的保护需使用RSA-。随着密钥长度的增加，破解压力得到暂时的缓解，但是RSA算法效率也在变差。
而量子保密通信最重要的作用是解决对称密码体制下，密码分发过程的安全问题。通过发送和接收选定状态的光子传递出的信息，量子保密通信可以生成密钥，同时可以探明是否存在窃听以及确定窃听者的位置。这一系列特性使得量子保密通信成为目前唯一不可破解的保密方法。
量子保密通信是首个从实验室走向实际应用的量子信息技术分支。在年墨子号量子科学实验卫星成功发射和年京沪干线建成并连接后，构成了天地一体化量子通信网络的雏形，也标志着我国率先进入广域网阶段。
5.量子计算机：距离实用仍有很长的路要走
量子计算基础理论创立于二十世纪八十年代，经过基础理论探索、编码算法研究两个阶段以后，目前已经进入到实验验证和样机研发的过程中。
量子处理器的物理比特实现仍然是量子计算研究的核心瓶颈。目前量子计算机的物理体系主要包含超导、离子阱、硅量子点、中性原子、光量子、金刚石色心和拓扑等。在这多种量子计算物理平台中，超导和离子阱路线相对领先，但尚无任何一种路线能够完全满足量子计算技术实用化的条件，未来趋势或将走向一种多路线并存的混合体系。
由于量子计算机的基本单位是量子比特。通常来说，能使用的量子比特越多，计算能力就越强。从近年来超导量子比特位数的发展趋势可以看出，随着Google、IBM等科技企业的加入，超导量子比特位数也实现了快速增长。
年，google宣布实现“量子霸权”，吸引了全球的
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