文章总结： 本文阐述了量子安全通信应对量子计算威胁的价值，重点分析其在政务专网、跨部门共享、移动办公及政务云四大场景的应用模式。结合合肥量子城域网等案例验证了规模化可行性，建议强化顶层设计，将量子通信纳入数字政府安全框架，推动从技术示范迈向全域可用。 综合评分： 84 文章分类： 安全建设,解决方案,技术标准,数据安全,网络安全

【转载】量子安全通信如何筑牢数字政府“安全底座”？

江南信安

2026年6月30日 16:17 北京

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以下文章来源于信息安全与通信保密杂志社 ，作者Cismag

信息安全与通信保密杂志社 .

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编者荐语

本文系统梳理了量子安全技术（QKD/QRNG）的标准化进程，并围绕高安全政务专网、跨部门数据共享、移动办公接入、政务云加固四大核心场景，详细阐释了量子安全技术的融合应用模式。文章更结合合肥量子城域网与广域电子认证的真实案例，验证了从“技术示范”迈向“全域可用”的可行性。这是一份兼具理论高度与实践深度的研究，可以为政务信息安全工作者提供参考。

引用本文

周雷 , 葛祥旭 , 李东东, 等. 量子安全通信技术在政务领域的应用[J]. 信息安全与通信保密 ,2026(4): 52-61.

文章摘要

政务系统对高安全通信的需求日益迫切，而量子计算的快速发展对传统公钥密码体系构成了颠覆性威胁，使政务数据面临“先窃取，后解密”的长期风险。针对量子计算威胁传统政务密码体系的突出问题，梳理了量子密钥分发（QKD）与量子随机数生成器（QRNG）的技术原理、协议演进及标准化进展，重点分析了其在高安全政务专网、跨部门数据共享、移动办公安全接入和政务云数据融合 4大场景中的应用模式。结合合肥量子城域网、广域电子认证等实践案例，验证了量子安全技术在政务体系中规模化部署的可行性。

0 引  言

随着数字政府建设全面提速，政务系统对云计算、大数据与跨部门数据共享的依赖程度日益提高，政务数据呈现高度集中且敏感性显著提升的态势，对信息安全提出了更高要求。与此同时，量子计算的迅猛发展正对当前广泛应用的公钥密码体系构成严峻挑战，如RSA加密算法、椭圆曲线密码学（elliptic curve cryptography, ECC）等。Shor算法可在多项式时间内破解这些加密机制，使现有政务通信与存储面临“先窃取，后解密”的长期安全风险。在此背景下，国家高度重视量子信息技术发展，连续第3年将量子科技写入政府工作报告，以推动量子信息技术与网络安全的融合发展，构建面向未来的抗量子攻击安全体系。

政务系统作为国家治理体系的核心支撑，其安全稳定直接关系到国家安全与公共利益。面对量子计算对传统密码体系构成的颠覆性威胁，应用量子安全技术不仅是应对未来风险的战略举措，更是保障国家政务系统长期安全的有效路径。通过引入基于量子安全通信技术的新型安全机制，可有效抵御潜在的量子攻击，确保政务数据在传输、存储和处理全生命周期中的机密性与完整性。同时，构建自主可控的量子安全技术体系，有助于打破国外技术垄断，提升关键信息基础设施的国产化水平与韧性。此外，我国正积极参与并引领新一代网络安全标准体系建设，推动量子安全技术在政务领域的标准化与规模化应用，为全球数字治理贡献中国方案。这一进程不仅强化了国家网络主权，也为构建可信、可靠、可管的数字政府奠定了坚实基础。

1基础理论

量子安全通信技术是20世纪初普朗克与爱因斯坦等人的理论奠基，在经典密码学面临算力突破与算法革新双重挑战的今天，量子安全通信技术在实用化、标准化上逐渐走向成熟，成为构建下一代信息安全的基石。

1.1 量子计算对传统密码的挑战

量子计算凭借其独特的并行计算能力，对当前广泛使用的传统公钥密码体系构成颠覆性挑战。RSA、ECC等经典密码算法的安全性依赖于大整数分解或离散对数等数学难题，在经典计算机下求解复杂度极高，因此长期被视为安全可靠。然而，1994年提出的Shor算法可在多项式时间内高效解决上述问题。因此，一旦实用化的大规模通用量子计算机问世，这些主流加密机制将被迅速破解。此外，Grover算法虽仅能提供平方级加速，但也能削弱高级加密标准（advanced encryption standard, AES）等对称加密算法的有效密钥长度，迫使密钥长度加倍以维持同等安全强度。更值得警惕的是“先存储、后解密”的攻击模式，攻击者可提前截获并存储加密政务数据，待未来量子计算机成熟后再解密，这对具有高敏感、长周期保密要求的政务信息构成了现实威胁。因此，传统密码体系在量子时代已显现出安全性缺陷，亟须向量子安全通信等新型技术过渡，以构建面向未来的安全防线。

1.2 量子安全通信技术主要路径

量子安全通信技术是应对未来量子计算威胁、保障国家关键信息基础设施安全的核心手段。当前，商用化量子安全通信技术主要围绕2条技术路径构建抗量子攻击的安全体系，分别为量子密钥分发（quantum key distribution, QKD）和量子随机数生成器（quantum random number generator, QRNG）。二者既可独立部署，也可协同融合，形成多层次、高韧性的新一代信息安全防护架构。

1.2.1 QKD

QKD是基于量子力学基本原理实现信息论安全的密钥协商技术，其核心理论支撑包括海森堡不确定性原理和量子不可克隆定理，即任何对量子态的窃听行为都会不可避免地引入扰动，从而能够被通信双方察觉。因此，QKD能够在物理层面上实现“信息论安全”的密钥分发，即使攻击者拥有无限计算能力（包括量子计算机），也无法在不被发现的情况下获取密钥信息。目前，主流的QKD协议有BB84协议、E91协议、B92协议、诱骗态BB84协议、GG02协议、No-Switching协议、离散调制连续变量量子密钥分发（discrete-modulated continuous-variable quantum key distribution, DM CV-QKD）协议、测量设备无关量子密钥分发（measurement-device-independent quantum key distribution, MDI-QKD）协议、双场量子密钥分发（twin-field quantum key distribution, TF-QKD）协议、设备无关量子密钥分发（device-independent quantum key distribution, DI-QKD）协议。各个协议技术基础及应用情况对比如表1所示。

表1  各个协议技术基础及应用情况对比

目前，诱骗态BB84协议的成熟度最高，已应用于“京沪干线”“墨子号”量子科学实验卫星等国家工程，并在政务、金融、电力等高安全场景开展了试点应用。

1.2.2 QRNG

传统伪随机数生成器依赖确定性算法，存在周期性和可预测等固有风险；而QRNG利用量子过程（如单光子探测、真空涨落）的内在随机性，可产生真正不可预测、无偏倚的高质量随机数，显著提升密钥的熵源强度。针对无法接入QKD网络的移动终端通信场景，可采用QRNG结合物理预分发与固件缓存机制，实现数据的加密传输。在政务系统中，QRNG作为密钥系统交换密码机的核心模块，已成为构建信任根（root of trust）的关键组件，并已在合肥政务网的移动接入、远程运维等移动办公场景中得到应用。

1.2.3 小结

QKD与QRNG共同构成了当前量子安全通信技术的全场景解决方案。QKD在固网关键链路层面提供信息论安全性保护；QRNG则夯实密码系统底层基础，并依托量子安全服务平台技术，将量子密码应用延伸至移动接入等远程场景。面向政务领域，应根据业务敏感度、网络架构与成本效益，采取“QKD+QRNG”混合部署的策略，即核心数据传输链路用QKD、边缘系统用QRNG，稳步推进量子安全技术落地，筑牢数字政府的安全底座。

1.3 技术成熟度与标准化进展

近年来，以QKD为代表的量子通信技术在科研突破与工程应用方面取得显著进展。我国在该领域处于国际领先地位，已建成“京沪干线”“国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程”等多条千千米级光纤QKD骨干网络，并通过“墨子号”量子科学实验卫星、“济南一号”量子微纳卫星，在自由空间信道中实现广域量子保密通信，验证了天地一体化量子通信组网的可行性。欧洲、美国、日本等国家和地区也相继启动国家级量子通信计划，如欧盟的欧洲量子通信基础设施（European quantum communication infrastructure, EuroQCI）项目，其目标是将QKD集成至政府与关键基础设施通信网络。然而，当前量子通信仍面临传输距离受限（光纤中通常为百千米量级，需依赖可信中继）、成码率不高、设备成本高昂，以及与现有通信网络深度融合困难等挑战。尽管如此，随着芯片化QKD、TF-QKD、DI-QKD等新技术的出现，系统性能的持续提升，量子通信正从工程示范迈向规模化的行业应用阶段。在标准化方面，全球主要经济体和国际组织正加速构建量子通信标准体系。国际电信联盟（International Telecommunication Union, ITU）、国际标准化组织（International Organization for Standardization, ISO）以及电气电子工程师学会（Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE）均已设立专门工作组，围绕QKD术语定义、安全要求、接口协议、测试方法等开展标准制定。我国高度重视标准引领作用，由国家密码管理局、工业和信息化部及中国通信标准化协会（China Communications Standards Association, CCSA）牵头发布了GB/T 43692—2024《量子通信术语和定义》、GM/T 0108—2021《诱骗态BB84量子密钥分配产品技术规范》、GM/T 0114—2021《诱骗态BB84量子密钥分配产品检测规范》、YD/T 6060—2024《量子密钥分发（QKD）网络Kq接口技术要求》等多项标准，并推动QKD纳入GB/T 22239—2019《信息安全技术 网络安全等级保护基本要求》等国家标准体系。2023年，我国正式实施YD/T 4301—2023《量子保密通信网络架构》，标志着量子通信从技术验证走向规范化部署。未来，量子安全通信有望形成体系化的统一安全框架，为政务、金融、能源、医疗等高敏感领域提供长期、可信赖的安全保障。

2 政务领域应用

在政务系统中，QKD与QRNG协同融合，可构建覆盖“固网+移动”全场景的新一代量子安全防护体系，进而形成下一代政务安全基础设施，为国家治理体系数字化转型提供面向未来的高可靠、高安全通信保障。

2.1 高安全政务专网

基于QKD技术，可构建覆盖全国的高安全性政务专网，例如采用“骨干网—城域网—接入网”三级网络架构，形成国家、省（市）、基层单位三级安全接入体系，如图1所示。骨干网依托国家量子保密通信“京沪干线”“武合干线”“国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程”等已建或规划中的长距离光纤链路，结合可信中继与卫星QKD链路，形成横贯东西、纵连南北的国家级QKD主干通道，支撑中央部委与各省级节点间的千千米级超长距离、高安全密钥共享；城域网以各省会城市和重点地级市为核心，部署环形或星型QKD网络，为省内党政机关、公安、应急等关键部门提供百千米级量子安全通信能力；接入网则面向区县及基层单位，采用小型化QKD终端、量子随机数预分发及缓存融合方案，通过光纤、专线、5G等方式灵活接入城域量子网络。整个体系由统一的量子安全服务平台进行密钥调度、策略管理和安全审计，确保从中央到基层的每一级通信均具备信息论可证明的安全性，全面筑牢数字政府的安全底座。

图1  高安全政务专网架构

2.2 基于固网跨部门数据共享

基于量子保密通信网络的跨部门数据共享，可依托国家及地方已部署的光纤网络，通过在各政务部门部署QKD设备，实现部门间安全密钥的实时分发。如图2所示，各部门经由量子安全接入网关统一接入量子保密通信网络，该网关将QKD生成的真随机密钥与国密算法（如SM4）深度融合，为跨部门业务系统提供高安全性、高带宽、低时延的加密数据传输通道。在此架构下，公安、卫健、税务、人社等部门的敏感数据在跨部门共享交换过程中可实现全程端到端加密，即使通信链路被窃听，也无法破解原始信息，从而在保障数据主权与隐私合规的前提下，高效支撑“一网通办”“一网统管”等数字政府核心数据共享应用的安全运行。

图2  跨部门数据共享应用

2.3 基于移动网络的办公应用

如图3所示，通过量子安全服务平台的预充注密钥与固件缓存技术及安全注入机制，可将QKD系统生成的高安全密钥及QRNG产生的真随机熵源预先写入量子安全介质，如量子安全U盾、量子安全TF卡、量子安全SIM/eSIM卡等，并嵌入笔记本电脑、平板电脑、智能手机等移动终端。这些介质内置硬件安全模块（hardware security module, HSM），因此在移动政务办公场景中，终端应用可以通过标准软件开发工具包（software development kit, SDK）调用介质中的量子密钥，实现文档加密、安全邮件、视频会议、电子签章等操作的端到端保护。同时，量子安全服务平台动态管理密钥生命周期，支持按需更新、远程擦除与使用审计。该方案有效解决了移动终端无法实时连接QKD光纤网络的限制，在离线或弱网环境下仍能提供抗量子攻击、符合网络安全等级保护与商用密码应用安全性评估要求的高安全加密能力，为跨区域、多场景的移动政务业务构建可信、便携、合规的安全底座。

图3  移动网络的办公应用

2.4 基于政务云与数据安全融合加固应用

基于量子安全通信的政务云与数据安全体系如图4所示，其通过量子安全服务平台对QKD与量子随机数资源进行统一集成与管理，并借鉴软件定义网络（software defined networking, SDN）理念实现QKD网络硬件资源的虚拟化以及量子密钥资源的服务化。在此基础上，采用密钥输出、密钥预充技术将量子密钥动态注入安全套接层（secure sockets layer, SSL）/传输安全性协议（transport layer security, TLS）、互联网安全协议（internet protocol security, IPSec）隧道及数据透明加密（transparent data encryption, TDE）等安全机制中，为政务云平台的分布式存储、分布式计算、数据采集与业务应用提供端到端、全链路、一次一密级别的高强度加密保护，实现从传输层到存储层、从基础设施到上层应用的全方位量子增强型数据安全防护。

图4  政务云与数据安全量子加密融合应用体系

3典型应用与实施挑战

我国已在北京、济南、合肥、武汉、芜湖等多个城市建设量子城域网并开展政务应用，其中合肥量子城域网作为新型基础设施建设的代表，为政务数据传输构筑了高安全防线。同时，基于量子城域网和广域骨干网络资源，开展了广域电子认证体系的创新实践。

3.1 合肥量子城域网应用

合肥量子城域网于2023年3月通过验收，该项目建成了覆盖城区8个核心节点、159个接入站点、光纤总长1147km的量子安全传输网络。该项目在构建QKD基础网络的同时，还部署了量子安全服务平台，融合了QRNG应用，实现了从固网到移动政务场景的全覆盖，可以为市、区两级党政机关提供高可靠、高安全的数据加密服务。目前已支撑包括政务办公自动化系统、大数据平台、信用信息、政务区块链等30余类关键业务系统的量子安全加密传输。自开通运行以来，该系统持续保持安全、稳定、可靠，未发生任何影响业务的故障，充分彰显了其在全国范围的示范引领效应，以及在全球量子通信领域的影响力。

3.2 基于骨干网络广域电子认证

政务外网电子认证系统作为国家级的电子政务网络信任基础设施，采用“国家根CA—省级CA—市级RA”的分级体系。国家根CA作为整个体系的信任源点分级签发，系统对证书在广域网中传输的机密性、完整性和真实性具有较高的要求。我国已率先开展基于QKD技术的广域电子认证应用试点。依托政务外网、北京量子城域网、量子通信骨干网“京沪干线”以及地方量子城域网，实现了国家政务CA与省级政务CA及市级RA之间的证书数据的量子加密传输，显著增强了证书系统业务数据往来的量子安全防护能力，提升了证书分发的安全等级。

3.3 实施挑战

当前量子安全技术在政务领域规模化应用仍面临诸多问题。一方面，量子通信网络建设存在覆盖不均的问题，在骨干网及城域网覆盖率上，我国东部区域显著高于中西部区域；另一方面，量子安全政务应用涉及多部门、多层级、多主体协同，目前尚缺乏有效的统筹推进机制。为推动量子安全技术在政务体系中有序落地，亟须强化顶层设计与制度保障，加快制定国家量子安全政务网络建设指南及关键技术标准，推动量子通信网络作为电子政务系统的必要基础设施进行建设。

4 结  语

本文系统梳理了以QKD和QRNG为核心的量子安全技术体系在政务领域的典型应用场景，包括高安全政务专网构建、跨部门数据共享、移动政务办公、政务云与数据安全融合加固等，并结合合肥量子城域网、广域电子认证等实践案例，验证了量子安全通信技术在政务系统中融合应用的可行性。研究发现，量子安全技术凭借其信息论可证明的安全性，能够有效应对传统密码体系在量子计算威胁下的根本性脆弱问题，为国家关键信息基础设施提供“抗量子计算”安全保障。如果将量子安全通信技术的部署纳入国家数字政府整体安全框架，并配套标准、制度与运营体系，可实现从“技术示范”向“全域可用”的跨越。

展望未来，量子安全在政务领域的应用将更加“融合化、平台化、普惠化”。首先，技术融合将持续深化。QKD将与QRNG形成双协同架构，即QKD用于高价值固定节点间长效安全保障，QRNG用于移动终端与边缘设备的灵活接入。其次，平台化运营将成为主流。国家级或区域级量子安全服务平台将作为核心枢纽，提供密钥即服务（key as a service, KaaS），降低各单位独立部署门槛。最后，应用场景向普惠化延伸。量子安全将逐步覆盖各级政务应用场景，实现“人人可用、处处可信”。量子安全将不再局限于前沿应用，而成为数字政府安全底座的有机组成部分，为国家治理体系现代化提供坚实支撑。

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