摘要：先看信息载体，传统通信依靠电子信号比如电脉冲，或者光信号的强度、频率等宏观物理量来传递信息，承载的是经典比特，状态非零即一。而量子通信则利用量子态，像光子的偏振态、电子的自旋态这类微观特性作为载体，传递的量子比特状态更为灵活，既可以是零或一，还能处于零和一的叠

#量子通信 #传统通信 #技术差异 #应用场景

简介

本文详解量子通信与传统通信的核心差异，涵盖原理、安全性、发展现状及应用场景，兼及国际视角，展现二者在通信领域的独特价值与未来走向。

量子通信与传统通信在诸多方面有着本质区别，这些区别不仅体现在技术原理上，更深刻影响着它们在实际应用中的表现。

先看信息载体，传统通信依靠电子信号比如电脉冲，或者光信号的强度、频率等宏观物理量来传递信息，承载的是经典比特，状态非零即一。而量子通信则利用量子态，像光子的偏振态、电子的自旋态这类微观特性作为载体，传递的量子比特状态更为灵活，既可以是零或一，还能处于零和一的叠加态，这使得量子通信在信息处理上拥有了传统通信难以比拟的潜力。

安全性基础的差异更是二者的核心区别。传统通信的安全保障依赖于数学加密算法，比如RSA，其安全性建立在计算复杂度之上，也就是说，破解加密信息需要极大的计算量，在当前技术条件下很难实现。但这种安全是有条件的，随着计算能力的提升，尤其是量子计算机的发展，传统加密算法未来可能被高效破解。量子通信则完全不同，它的安全性基于量子力学的基本原理，像量子不可克隆定理和测量扰动原理。简单来说，一旦有人试图窃听量子通信，就会不可避免地改变量子态，接收方能够立刻察觉，从而终止通信或更换密钥，理论上能实现无条件安全的通信，这是传统通信无论如何改进都无法达到的安全级别。

传输特性方面，传统通信的信号可以被放大、复制，这让它非常适合长距离传输，通过中继站增强信号就能实现信息的远距离传递，而且信息传输效率较高，我们日常使用的手机、互联网等都是传统通信的应用，实际使用中能明显感受到其快速和便捷。量子通信则受限于量子态的特性，无法被精确复制或放大，长距离传输需要依靠量子中继技术，而这项技术目前还在研究中，所以量子通信目前更适用于短距离且对安全性要求极高的场景，比如密钥分发。

核心应用场景也因此大不相同。传统通信主要用于传递海量数据、语音、图像等具体信息，是现代通信网络的基础，支撑着我们日常生活和工作中的绝大部分信息交流。量子通信目前的核心应用是量子密钥分发，也就是生成和传输加密密钥，而不是直接传递大量信息，所以它更多地应用在国防、金融等对安全性要求极高的领域，为这些领域的信息安全保驾护航。

说到传输速度，二者其实不能简单对比，因为它们的信息载体和传输逻辑存在本质差异。传统通信传输的是经典信息，像文字、语音、视频等，其速度通常以数据传输速率来衡量，比如Mbps、Gbps，依靠信号放大和中继技术，能够高效传递海量信息，我们日常使用的手机、互联网等都属于此类，实际体验中“速度感”更直接。量子通信目前主要应用是量子密钥分发，核心是传输用于加密的量子密钥，而非具体信息。量子态的传播速度与光速一致，因为常用光子作为载体，但受限于量子态不可克隆、易受干扰等特性，其有效传输效率，比如密钥生成速率，远低于传统通信的数据传输速率，而且不适合传递大量信息。所以，若比较信息传递的实际效率，传统通信更快；若仅看载体的物理传播速度，二者均基于光速，因为量子通信常用光子，传统通信也可用光信号，理论速度一致。

近年来，量子通信发展迅速，在技术研发、应用推广等方面都取得了显著成果。技术突破上，星地量子通信方面，中国成功研制国际首颗量子微纳卫星“济南一号”，其载荷重量仅二十三千克，光源频率高达六百二十五兆赫兹。基于该卫星，团队成功实现了星地量子密钥分发实验，平均每秒发送二点五亿个信号光子，单次过轨实验可生成高达一兆比特的安全密钥，还完成了相距一万二千九百千米的北京站和南非斯坦陵布什站之间的密钥共享和数据中继。量子直接通信方面，二零二五年，北京量子院团队在一百零四点八公里光纤中实现二点三八千比特每秒稳定传输，通过信道掩码增容技术实现“窃听即感知”。上海交大团队成功构建四节点三百公里量子直接通信网，采用双泵浦光参量下转换技术和量子态重构纠错机制，实现多节点间百分之八十五以上的保真度。

网络建设方面，量子骨干网络，中国量子保密通信骨干网已建成超过一万二千公里，覆盖京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝、东北等区域的十七个省市约八十座城市，成为全球领先的运营级量子骨干网络。量子城域网，二零二五年八月八日，覆盖合肥五百平方公里的量子互联网城市群通过验收，成为全球首个大规模可运营的量子通信网络。该网络包含十六个量子节点，最长跨区链路达四十二公里，密钥生成速率达八十千比特每秒，误码率控制在百分之一点五以下。

应用拓展上，金融领域，上海期货交易所与刚果（金）钴矿交易采用量子加密传输实时位置数据，使GPS干扰器失效。银行间跨境结算可通过量子密钥分发网络实时生成动态密钥，防止黑客攻击，工商银行全国三十个省级分行部署量子加密专网。政务领域，已建成覆盖十六城的量子城域网，合肥量子城域网通过一百五十九个节点为政企提供防篡改服务。产业发展方面，三大运营商持续推进量子科技领域的基础应用研究和产品创新研发，中国电信成立注册资金三十亿元的量子集团，中国移动成立量子合资公司，中国联通完成量子密钥云平台车联网应用验证。此外，神州信息、楚天龙、光库科技等上市公司也在量子通信产业链上进行了布局。

量子通信凭借其独特的安全特性和传输优势，在多个领域有着广泛的应用场景。金融领域，可用于保护金融交易数据安全，比如银行间跨境结算通过量子密钥分发网络实时生成动态密钥，防止黑客攻击；上海期货交易所与刚果（金）钴矿交易采用量子加密传输实时位置数据，使GPS干扰器失效。政务领域，能保障政府部门电子政务外网的数据传输安全，防止信息泄露和篡改，确保政府部门之间通信安全和信息共享可靠，比如中国已建成的量子城域网可为政务提供防篡改服务。国防军事领域，可为军事指挥系统提供无条件安全链路，比如亚丁湾护航中红海商船通过量子链路发送求救信号，星地量子链路还可保护核武器指挥系统等最高机密通信。此外，水下量子通信可使潜艇无需浮出水面即可实现与陆空两地间的安全通信。医疗保健领域，可保护患者的隐私信息和医疗数据，比如量子认证删除技术能确保医疗平台上的机密文件可被永久删除，帮助符合GDPR的“被遗忘权”要求。物联网与智慧城市领域，未来智能网联汽车、工业物联网等关键基础设施可通过量子加密防止大规模网络攻击，保护城市生命线系统安全。例如中国联通提出“量子干线+量子密钥云平台”方案，为5G+云业务提供端到端加密服务。星际通信领域，量子通信基于量子纠缠原理，理论上能实现信息的瞬时传递，可解决星际间信息传输存在的巨大延迟问题，对于星际探索中实时控制探测器、宇航员与地球实时沟通等极为关键。

不过，美国对量子通信并不看好，主要基于其技术局限性、成本效益以及与现有网络体系的兼容性等方面的考虑。技术局限性上，量子通信中的量子密钥分发技术只能提供密钥分发，无法解决身份验证、数据完整性证明等大部分通信安全问题。且量子密钥分发系统有效传输范围相对较短，多为点对点协议，很难与互联网、移动互联网集成和融合。安全性隐患方面，任何真实的量子密钥分发系统都将使用经典组件构建，例如光源、探测器、光纤等，这些组件可能存在安全隐患，容易受到黑客攻击，对于潜在的安全隐患目前还尚未有充分的理解。成本效益低，量子密钥分发本质上是一种纯粹的硬件方案，硬件的获得和维护都相对昂贵，在升级或发现漏洞时无法作远程修补以降低维护成本，相比传统密码使用的软件方案，性价比劣势明显。与现有网络体系不兼容，量子密钥分发需要光纤直连或者卫星网络，与现有的网络体系不兼容，重新建设规划的造价巨大，这也限制了其应用推广范围。另外，美国国家安全局认为抗量子密码学是一种比量子密钥分发更经济、更容易维护的解决方案，能够为通信提供保密性服务，因此更倾向于发展后量子公钥密码技术。

总的来说，量子通信和传统通信各有其特点和适用场景，量子通信在安全性上的巨大潜力使其成为未来通信领域的重要发展方向，但也面临着技术、成本等方面的挑战，而传统通信在当前的信息传递中依然发挥着不可替代的作用，二者在很长一段时间内可能会并存发展，共同推动通信技术的进步。

来源：悠闲的治水大禹