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量子技术走进立法会:理大刘爱群教授就量子网络安全向立法会简报

香港理工大学量子技术研究院院长刘爱群教授早前获邀在立法会主持专题讲座,剖析量子通讯、量子计算对金融、医疗、人工智能及网络安全带来的深远影响。

香港理工大学量子技术研究院院长刘爱群教授(右五)应立法会邀请分享量子时代的香港网路安全。

量子科技位列国家“十五五”规划六大重点未来产业之首,当下正从实验室研究加速迈向商业应用。香港理工大学量子技术研究院院长刘爱群教授早前获邀在立法会主持专题讲座,剖析量子通讯、量子计算对金融、医疗、人工智能及网络安全带来的深远影响。量子电脑能力快速提升,传统加密体系面临破解风险,香港需尽早制订应对策略。随特区政府正编制首份本地五年发展规划,全面对接国家发展战略,量子技术势必成为香港创科发展核心方向。

量子时代:未来网络抗量子攻击成为关键基建

随着全球人工智能浪潮推进,传统数码化加密技术已是金融交易、关键基建与政府部门日常运作的核心。现行主流加密技术均建基于“计算困难”的数学假设;惟随电脑算力跃进,特别是量子电脑技术快速成熟,传统密码体系的安全屏障随时可能被突破。

香港理工大学量子技术研究院院长刘爱群教授在立法会作量子网路安全报告。

刘爱群教授表示,量子科技的快速发展正改写网络安全攻防格局。守护数码资产与敏感数据已由纯技术议题升级为国家安全战略部署,各地亦陆续制订“量子安全时间表”。现时金融系统和互联网普遍采用 RSA或椭圆曲线密码编译(ECC)等加密方法,传统电脑或需上亿年才可破解;但若量子电脑达到足够量子比特规模、并有效控制运算误差,即可短时间内攻破这类加密系统。业界早年估算,破解现行加密技术约需数百万个具备纠错能力的量子比特,最新研究更将门槛降至10,000个量子比特;而当今市面上已有超过1,000个量子比特的量子电脑面世,技术进程远超预期,迫使全球各地加速更新加密体系,防范潜在数码安全危机。

PQC与QKD双线并行 混合部署成全球主流应用方案

当前抵御量子攻击的安全技术主要分两大路线,各有长处,业界现时普遍倾向混合布局,平衡实用性与长远安全性:

其一为后量子密码(PQC),按照经典数学加密演算法设计,可抵御现有已知量子攻击手段,局限在于若日后出现全新数学破解方法,系统仍有风险;

其二是量子密钥分发(QKD):依靠量子物理“不可克隆定理”,透过单光子传输协商密钥。由于属物理性加密,不依赖数学运算假设,理论上不会被量子演算法破解。

早年QKD设备体积大、成本高,可靠性差,难以相容既有光通讯线路。随技术成熟,PQC搭配QKD的混合方案成为主流,兼顾落地可行性与长期安全保障。刘教授补充,内地QKD网络技术处于国际领先水准,十年前已建成长距离量子通讯主干线网络,同步研发本土PQC标准,完整产业链逐步成型,多家相关企业陆续上市,打通从基础科研到商业量产的体系。

新一代QKD:量子晶片推动低成本、长距离,大规模部署

理大量子技术研究院重点方向之一,是研发集成QKD量子晶片,被视为新一代技术路线,具备微型化、低成本、长距离,低功耗,可大规模部署等优势,突破了传统QKD设备体积大、成本高的瓶颈。

刘教授解释,量子比特具备“叠加”、“纠缠”等特性,让QKD可即时侦测讯息传送过程中的窃取行为:若有人尝试拦截、复制密钥,通讯双方透过抽样检测便能察觉异常并中断传输;攻击一旦被侦测,窃取的密钥亦无法还原,不法分子难以透过数学演算解读原始资讯。

刘教授直言,各国一边加速研发量子加密防护技术,一边推进高性能量子电脑研发投资,香港作为国际金融中心、活跃的财富及数码资产管理枢纽,无法独善其身,必须加快相关研发与部署。理大量子技术研究院自研的量子晶片可相容现有旧光纤线路,已建成全长55公里、设4个节点的量子网络,完成全球最高抗噪声量子通讯网络(55公里,29dB损耗)QKD安全测试,充分证明技术落地可行性。

理大主攻量子晶片集成,体积细小、生产成本低。目前团队正与中国移动合作研发混合集成QKD系统,融合多种技术长处、弥补单一路线不足,配合国家整体量子通讯网络布局。

建构本地量子技术研发生态

刘教授认为,香港可铺设覆盖全港的QKD安全网络,并有力延伸至大湾区深圳、广州等地;除地面通讯外,亦可研发近地卫星密钥分发技术,搭建天地一体化量子安全网,相容卫星、无人机多元场景,强化本港金融体系及关键基础设施的抗风险能力。

现时香港网络安全监管分属金管局及多个政府部门,惟量子技术影响层面广泛,若由政府高层统筹协调,更易制订统一清晰的量子安全政策与发展路线图。刘教授指,理量子技术研究院已同香港其他高校合作,计划邀请世界各地顶尖量子科技专家来港交流,筹建完整本地量子技术研发生态,把握技术产业化黄金窗口期。同时在立法会、特区政府创新科技署,金管局等部门支持和指导下,助力香港在未来首个五年规划中,深度融入国家量子科技发展大局。

责任编辑:林国瑞
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