原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報(bào)》2026 年第2 期 《 量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用 》

量子計(jì)算威脅經(jīng)典密碼體系給區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通信安全帶來(lái)全新挑戰(zhàn)。本文探索了在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用量子安全直接通信的技術(shù)方案，并進(jìn)行了可行性分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，實(shí)驗(yàn)成功驗(yàn)證了量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合方案，利用量子安全直接通信技術(shù)為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)保駕護(hù)航，增強(qiáng)了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)陌踩?，助力金融行業(yè)打造更加安全可信的數(shù)字價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。

區(qū)塊鏈和量子科技作為全球前沿的新興技術(shù)，有望引領(lǐng)新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向，得到全球極大關(guān)注。量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，量子計(jì)算可破解公鑰密碼算法，對(duì)以經(jīng)典密碼學(xué)為核心的區(qū)塊鏈技術(shù)體系帶來(lái)嚴(yán)重威脅，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)、信息和價(jià)值傳輸亦不再安全，區(qū)塊鏈可信體系面臨極大挑戰(zhàn)。慶幸的是，量子安全直接通信（QSDC）技術(shù)作為量子通信研究領(lǐng)域最新成果，為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)體系抵御量子計(jì)算攻擊提供了可能，探索量子安全直接通信技術(shù)與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)體系融合應(yīng)用具有積極的現(xiàn)實(shí)意義。

1 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)概述

1.1 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)原理及特點(diǎn)

區(qū)塊鏈?zhǔn)欠植际酱鎯?chǔ)、共識(shí)機(jī)制、點(diǎn)對(duì)點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)、加密算法等計(jì)算機(jī)技術(shù)在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的創(chuàng)新應(yīng)用模式，數(shù)據(jù)由所有節(jié)點(diǎn)共同維護(hù)，以此構(gòu)建一套信任機(jī)制，保障系統(tǒng)內(nèi)數(shù)據(jù)公開(kāi)透明，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)記錄可溯源和難篡改。區(qū)塊鏈作為一種分布式系統(tǒng)，通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)（P2P）網(wǎng)絡(luò)使得區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以平等、安全地參與共識(shí)與記賬，實(shí)現(xiàn)分布式網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的一致性和可靠性。

P2P網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用了P2P協(xié)議，該協(xié)議構(gòu)成了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)協(xié)議，主要包括如下功能。（1）區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)標(biāo)識(shí)與發(fā)現(xiàn)。（2）區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)連接管理。（3）區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)信息通信。（4）節(jié)點(diǎn)同步。超級(jí)賬本Hyperledger Fabric采用Gossip算法作為其網(wǎng)絡(luò)的傳播協(xié)議，負(fù)責(zé)新節(jié)點(diǎn)發(fā)現(xiàn)、節(jié)點(diǎn)監(jiān)測(cè)、剔除離線節(jié)點(diǎn)、更新節(jié)點(diǎn)列表等（圖1）。

圖1 區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)連接管理時(shí)序

1.2 區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全問(wèn)題現(xiàn)狀

匿名性是公有鏈的重要特點(diǎn)之一，該特點(diǎn)在保護(hù)用戶節(jié)點(diǎn)隱私的同時(shí)帶來(lái)了相關(guān)網(wǎng)絡(luò)安全風(fēng)險(xiǎn)。公有鏈網(wǎng)絡(luò)中，用戶不需要身份認(rèn)證便可輕易創(chuàng)建分布式節(jié)點(diǎn)，導(dǎo)致攻擊者可以輕易偽造身份加入網(wǎng)絡(luò)實(shí)施攻擊。

鑒于商業(yè)場(chǎng)景對(duì)安全、隱私、監(jiān)管、審計(jì)等方面更高的需求，聯(lián)盟鏈引入了身份驗(yàn)證機(jī)制和網(wǎng)絡(luò)通信安全協(xié)議SSL/TLS以保證分布式節(jié)點(diǎn)身份可信和數(shù)據(jù)傳輸安全。區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通過(guò)SSL/TLS協(xié)議，使得不法分子無(wú)法通過(guò)非法方式竊聽(tīng)、截取和修改網(wǎng)絡(luò)流量?jī)?nèi)容，也無(wú)法冒充通信者身份，一定程度上確保了區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)間共識(shí)信息和通信數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩院涂捎眯浴?/p>

然而，SSL/TLS協(xié)議在身份認(rèn)證和會(huì)話密鑰協(xié)商過(guò)程中均涉及簽名、驗(yàn)簽，以及相應(yīng)的密鑰交換等多種非對(duì)稱加密算法。若上述加密算法存在潛在后門(mén)、漏洞或者弱點(diǎn)，數(shù)據(jù)傳輸安全將面臨巨大安全風(fēng)險(xiǎn)。從國(guó)產(chǎn)自主可控的角度考慮，業(yè)界通過(guò)對(duì)通信消息中的密鑰協(xié)商部分進(jìn)行國(guó)密化適配，實(shí)現(xiàn)TLS國(guó)密化改造，以保證區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通信安全。

2 量子計(jì)算威脅區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通信安全

隨著量子計(jì)算技術(shù)不斷取得突破，對(duì)于經(jīng)典計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)足夠“困難”的密碼算法破解問(wèn)題在量子計(jì)算面前可被輕易破解。

2.1 量子計(jì)算

量子計(jì)算是利用量子力學(xué)的基本特性實(shí)現(xiàn)問(wèn)題求解的新型計(jì)算模式。量子計(jì)算機(jī)的處理能力將隨著比特?cái)?shù)的增長(zhǎng)呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)，可以解決經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法解決的大規(guī)模計(jì)算難題。

2.2 量子計(jì)算Shor等算法威脅非對(duì)稱加密算法

量子計(jì)算的快速發(fā)展導(dǎo)致區(qū)塊鏈中的傳統(tǒng)密碼算法面臨著被量子計(jì)算機(jī)攻擊的威脅。Shor算法是一種對(duì)大數(shù)因子分解，離散對(duì)數(shù)問(wèn)題解決有著開(kāi)創(chuàng)性和重大影響的量子算法。Shor算法的核心是利用數(shù)論的相關(guān)定理，將大數(shù)因子分解過(guò)程轉(zhuǎn)化為求某個(gè)函數(shù)的周期，可以以極高的效率實(shí)現(xiàn)量子傅里葉變換，指數(shù)級(jí)提高大整數(shù)的質(zhì)因子分解速度，從而對(duì)公鑰密碼造成毀滅性的攻擊。隨著量子比特?cái)?shù)持續(xù)增加，破解公鑰密碼算法時(shí)間將大大縮減，量子計(jì)算機(jī)對(duì)于區(qū)塊鏈威脅日益迫近。

2.3 量子計(jì)算Shor等算法威脅區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)傳輸安全

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，存在大量使用公鑰加密算法的應(yīng)用。一方面，區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用SSL/TLS協(xié)議，并通過(guò)使用公鑰加密算法、數(shù)字證書(shū)簽名等技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密傳輸、節(jié)點(diǎn)連接認(rèn)證等；另一方面，公有鏈應(yīng)用公鑰加密算法實(shí)現(xiàn)數(shù)字資產(chǎn)確權(quán)等。

在量子計(jì)算時(shí)代，Shor等量子算法能夠在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)解決質(zhì)因子分解和離散對(duì)數(shù)問(wèn)題，攻擊者可以利用Shor算法破解SSL/TLS協(xié)議公鑰加密算法，獲取用戶私鑰，從而偽造區(qū)塊鏈數(shù)據(jù)信息、簽名和轉(zhuǎn)移資產(chǎn)等，導(dǎo)致區(qū)塊鏈加密通信和數(shù)字資產(chǎn)不再安全，以經(jīng)典密碼學(xué)為核心的可信區(qū)塊鏈體系將不再可信，基于區(qū)塊鏈的價(jià)值網(wǎng)絡(luò)亦是空中樓閣。

3 量子保密通信技術(shù)保障區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)通信安全

3.1 量子通信技術(shù)

量子通信作為量子信息科學(xué)的重要分支，由Bennett等在20世紀(jì)80年代提出，它是利用量子態(tài)作為信息載體來(lái)進(jìn)行信息交互的一種新型通信技術(shù)。量子通信的關(guān)鍵技術(shù)有量子密鑰分發(fā)（QKD）、量子安全直接通信、量子隱形傳態(tài)（QT）等。

3.2 量子密鑰分發(fā)

量子密鑰分發(fā)是當(dāng)前最重要和主流的量子保密通信技術(shù)之一。量子密鑰分發(fā)將量子狀態(tài)作為信息加密和解密的密鑰，以量子態(tài)為信息載體，通過(guò)量子信道使通信雙方共享密鑰。現(xiàn)階段較為通用的是由Bennett等于1984年提出的 Bennett?Brassard（BB84）協(xié)議。量子密鑰分發(fā)技術(shù)可以建立起安全的通信密鑰，通過(guò)“一次一密”的加密方式實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的安全通信。

3.3 量子安全直接通信

量子安全直接通信是量子通信的重要模式之一，它是指利用量子態(tài)作為信息載體直接進(jìn)行安全通信的技術(shù)。相比于量子密鑰分發(fā)，量子安全直接通信將量子通信從量子密鑰分發(fā)的感知竊聽(tīng)發(fā)展成為既感知竊聽(tīng)又阻止竊聽(tīng)。量子安全直接通信通過(guò)在量子信道傳輸信息，可以發(fā)現(xiàn)和阻止竊聽(tīng)，不泄露信息，具有高度的安全性。2016年，Hu等在光纖系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了基于單光子頻率編碼的量子安全直接通信實(shí)驗(yàn)演示。2017年，Zhang等完成了基于量子存儲(chǔ)的量子安全直接通信演示。同年，Zhu等完成了基于光纖糾纏源的量子安全直接通信演示。2019年，Qi等研制出首臺(tái)實(shí)用化單光子量子安全直接通信樣機(jī)。2021年，Cao等提出了基于雙模壓縮態(tài)的量子安全直接通信方案。同年，Qi等實(shí)現(xiàn)了基于時(shí)間?能量糾纏和和頻的15個(gè)用戶量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)。2022年，Zhang等設(shè)計(jì)了一種相位量子態(tài)與時(shí)間戳量子態(tài)混合編碼的量子安全直接通信新系統(tǒng)。2022年，Long等提出了安全中繼網(wǎng)絡(luò)方案并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示。2023年，Wang等演示了基于安全中繼的三節(jié)點(diǎn)量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)。2024年，Wang等提出了一種基于格密碼算法的量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)的接入認(rèn)證方案。2025年，Pan等提出單向量子安全直接通信方案并成功研制系統(tǒng)同年，Yang等成功實(shí)現(xiàn)4節(jié)點(diǎn)間300 km級(jí)的全連接量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)。

量子安全直接通信在國(guó)外的研究更多側(cè)重于新協(xié)議的提出和原理驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。2006年，Lee等利用GHZ態(tài)量子安全直接通信方案構(gòu)造了量子身份認(rèn)證協(xié)議。同年，Marino等提出基于連續(xù)變量糾纏態(tài)的量子安全直接通信協(xié)議。2008年，Pirandola等提出基于相干態(tài)的連續(xù)變量量子安全直接通信協(xié)議。2016年，Lum等提出用量子數(shù)據(jù)鎖定進(jìn)行量子安全直接通信并完成實(shí)驗(yàn)演示。2019年，Shapiro等提出了基于量子低截獲概率的量子安全直接通信協(xié)議并完成實(shí)驗(yàn)演示；同年，Massa等提出雙向量子安全直接通信方案，并進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)演示。2021年，Vázquez?Castro等提出了量子無(wú)密鑰隱私通信協(xié)議。同年，Chandra等提出了利用含噪糾纏態(tài)進(jìn)行量子安全直接通信的協(xié)議。2023年，Paparelle等完成了壓縮態(tài)連續(xù)變量量子安全直接通信實(shí)驗(yàn)演示。量子保密通信如圖2 所示。

圖2 保密通信

3.4 量子安全直接通信有助于保障區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)安全

量子安全直接通信技術(shù)基于“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理”“不可克隆定理”“測(cè)量塌縮”等物理特性，實(shí)現(xiàn)了高度保密的量子通信。因此，面對(duì)強(qiáng)大的量子計(jì)算對(duì)于區(qū)塊鏈的威脅，有必要探索將量子安全直接通信應(yīng)用在基于經(jīng)典保密通信技術(shù)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中，構(gòu)建端對(duì)端安全、量子竊聽(tīng)感知的區(qū)塊鏈量子網(wǎng)絡(luò)，以對(duì)抗目前已知的量子計(jì)算攻擊。

4 量子安全直接通信技術(shù)與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用研究

4.1 量子安全區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)內(nèi)外對(duì)量子安全區(qū)塊鏈的研究主要圍繞抗量子密碼與區(qū)塊鏈的結(jié)合、量子密鑰分發(fā)與區(qū)塊鏈的融合等方面展開(kāi)。

在區(qū)塊鏈與抗量子密碼的結(jié)合方面，國(guó)內(nèi)外多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)和項(xiàng)目已取得進(jìn)展。該方法專注于開(kāi)發(fā)和集成后量子密碼學(xué)（PQC）算法，旨在替換現(xiàn)有易受量子攻擊的經(jīng)典加密算法，確保區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)在量子計(jì)算環(huán)境下的安全性與隱私保護(hù)能力。例如，國(guó)外的可驗(yàn)證隨機(jī)函數(shù)（QRL）項(xiàng)目采用基于哈希的XMSS簽名算法，Algorand則通過(guò)VRF（可驗(yàn)證隨機(jī)函數(shù)）和后量子簽名算法（如Falcon）實(shí)現(xiàn)了量子安全增強(qiáng)；國(guó)內(nèi)的長(zhǎng)安鏈和螞蟻鏈分別集成了Dilithium抗量子簽名算法，為區(qū)塊鏈交易提供了量子安全保護(hù)。

在量子密鑰分發(fā)與區(qū)塊鏈的融合方面，利用量子密鑰分發(fā)實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)間的安全密鑰交換，為區(qū)塊鏈提供理論上不可破解的通信保障。國(guó)際方面，2022年，摩根大通公司構(gòu)建了一個(gè)量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)，以保護(hù)本公司的生產(chǎn)級(jí)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)Liink。國(guó)內(nèi)方面，通付盾公司提出了基于量子密鑰分發(fā)和區(qū)塊鏈技術(shù)的新一代加密通信系統(tǒng)方案。2020年，中國(guó)聯(lián)通研究院、亨通光電公司、問(wèn)天量子公司等機(jī)構(gòu)在“京雄量子加密干線”上完成區(qū)塊鏈BaaS+量子通信的驗(yàn)證測(cè)試。

在區(qū)塊鏈與量子安全直接通信的結(jié)合方面，主要是提出理論方案與協(xié)議。2023年，Xu等提出在量子存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)階段利用量子安全直接通信等技術(shù)實(shí)現(xiàn)區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)的安全通信。2025年，Sun等提出了一種基于量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)的量子區(qū)塊鏈方案。我們提出量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)方案，并在實(shí)驗(yàn)上演示驗(yàn)證了量子安全直接通信增強(qiáng)的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)。

4.2 量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合可行性分析

鑒于區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與實(shí)用性量子安全直接通信技術(shù)的相關(guān)接口技術(shù)、協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)、部署環(huán)境、性能指標(biāo)參數(shù)等不盡相同，有必要對(duì)其進(jìn)行分析。

區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)方面。首先，要明確區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)協(xié)議通信時(shí)間相關(guān)指標(biāo)參數(shù)。其次，明確區(qū)塊鏈交易中數(shù)據(jù)通信速率相關(guān)指標(biāo)數(shù)據(jù)。

量子安全直接通信方面。目前，安全中繼用量子安全直接通信和抗量子密碼結(jié)合，可以實(shí)現(xiàn)量子通信安全組網(wǎng)。其中，密文在量子信道中傳送，具備感知竊聽(tīng)和防止竊聽(tīng)的能力。經(jīng)典中繼的信息在抗量子密碼保護(hù)下具有可抵抗量子計(jì)算攻擊的安全性。當(dāng)前，量子安全直接通信系統(tǒng)具有較高的穩(wěn)定性和極低的量子比特誤碼率（QBER），為接入?yún)^(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)并正常通信奠定基礎(chǔ)。

如圖3所示，本實(shí)驗(yàn)將區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)間的傳統(tǒng)通信信道替換為量子安全直接通信。在該配置下，數(shù)據(jù)從節(jié)點(diǎn)A由其量子安全直接通信發(fā)送端（Alice）發(fā)出，通過(guò)量子信道安全傳輸，由節(jié)點(diǎn)B的QSDC接收端（Bob）接收，最終由Bob將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)給節(jié)點(diǎn)B進(jìn)行處理。

圖3 區(qū)塊鏈融合QSDC集成示意

4.3 量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證

如圖4所示，在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下構(gòu)建區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)，各參與機(jī)構(gòu)（如機(jī)構(gòu) A、B 等）均部署區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)。為提高信道安全性，節(jié)點(diǎn)間的通信采用單向量子安全直接通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)，機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)的數(shù)據(jù)接口與量子安全直接通信發(fā)射端/接收端設(shè)備（Alice和Bob）配對(duì)連接，并通過(guò)協(xié)議適配與接口轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信。

圖4 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下基于量子安全直接通信的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)示意

如圖5所示，實(shí)驗(yàn)測(cè)得系統(tǒng)平均量子比特誤碼率為3.84%。基于此配置，首先驗(yàn)證了利用量子安全直接通信技術(shù)在2個(gè)機(jī)構(gòu)間成功進(jìn)行量子通信的能力。繼而，進(jìn)一步在該融合了量子安全直接通信的區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行交易功能測(cè)試，以驗(yàn)證系統(tǒng)的整體可行性。

圖5 量子安全直接通信系統(tǒng)量子比特誤碼率測(cè)試結(jié)果

驗(yàn)證實(shí)施步驟如下。

（1）測(cè)試環(huán)境準(zhǔn)備。配置A機(jī)構(gòu)和B機(jī)構(gòu)的區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)，并確保其正常運(yùn)行。配置量子安全直接通信系統(tǒng)設(shè)備，確保區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)與量子安全直接通信設(shè)備之間正常通信。

（2）節(jié)點(diǎn)共識(shí)測(cè)試。通過(guò)日志觀察A機(jī)構(gòu)與B機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)間的共識(shí)過(guò)程是否正常完成，驗(yàn)證共識(shí)算法正確執(zhí)行。

（3）合約創(chuàng)建部署測(cè)試。在A機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)上創(chuàng)建和部署智能合約，并在B機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上驗(yàn)證其在網(wǎng)絡(luò)中的正確性和可用性。

（4）合約交易測(cè)試。發(fā)起合約交易操作，在A機(jī)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)上執(zhí)行合約的調(diào)用操作，并在B機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上檢查交易是否被正確記錄和執(zhí)行。

（5）合約查詢測(cè)試。在B機(jī)構(gòu)節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行合約查詢，驗(yàn)證查詢結(jié)果的準(zhǔn)確性和一致性。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，量子安全直接通信在節(jié)點(diǎn)共識(shí)、合約創(chuàng)建、合約交易及合約查詢4個(gè)核心場(chǎng)景中均表現(xiàn)出與經(jīng)典信道相近的流量性能。具體數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下基于量子安全直接通信的區(qū)塊鏈核心功能流量指標(biāo)數(shù)據(jù)

上述結(jié)果驗(yàn)證了量子安全直接通信在保持安全特性的同時(shí)，能夠支撐區(qū)塊鏈基礎(chǔ)通信需求。該實(shí)驗(yàn)為構(gòu)建基于量子通信技術(shù)的安全區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)提供了重要的數(shù)據(jù)參考。

當(dāng)然，在實(shí)際生產(chǎn)面臨高頻次交易場(chǎng)景需求時(shí)，一方面，需要對(duì)區(qū)塊鏈進(jìn)行分流分層優(yōu)化改造處理，以滿足高標(biāo)準(zhǔn)的業(yè)務(wù)需求通過(guò)設(shè)置流量分級(jí)管理機(jī)制；另一方面，通過(guò)提升量子硬件性能參數(shù)，包括提升弱相干光光源的重復(fù)頻率、單光子探測(cè)器的探測(cè)效率、量子態(tài)的調(diào)制解調(diào)速率和優(yōu)化編解碼方案等措施，使量子信道的數(shù)據(jù)傳輸速率和有效吞吐量逐步提升。

為保障安全中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)安全性，在量子信道傳輸和安全中繼節(jié)點(diǎn)中，采用抗量子密碼算法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密，以抵御量子計(jì)算機(jī)對(duì)安全中繼節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的破譯和攻擊。根據(jù)量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)指標(biāo)參數(shù)情況，調(diào)整區(qū)塊鏈節(jié)點(diǎn)P2P網(wǎng)絡(luò)模塊相關(guān)參數(shù)進(jìn)行適配，保證節(jié)點(diǎn)之間正常通信。

5 結(jié)論與展望

基于“海森堡測(cè)不準(zhǔn)原理”“量子不可克隆定理”“測(cè)量塌縮”等物理特性，量子安全直接通信可實(shí)現(xiàn)端對(duì)端安全，同時(shí)具備感知竊聽(tīng)和阻止竊聽(tīng)的能力。

我們探索在區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用量子安全直接通信技術(shù)方案，利用量子安全直接通信技術(shù)為區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)保駕護(hù)航，增加了區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)各節(jié)點(diǎn)間信息傳輸?shù)陌踩裕鹑谛袠I(yè)打造更加安全可信的數(shù)字價(jià)值網(wǎng)絡(luò)。未來(lái)可通過(guò)量子中繼網(wǎng)絡(luò)和衛(wèi)星通信擴(kuò)展傳輸距離，采用高維量子編碼提升通信速率，開(kāi)發(fā)量子適配中間件實(shí)現(xiàn)協(xié)議兼容。

隨著量子通信技術(shù)快速發(fā)展，量子安全直接通信局域網(wǎng)、城際網(wǎng)及全球量子網(wǎng)絡(luò)將逐步成為現(xiàn)實(shí)，建立在量子安全直接通信之上的區(qū)塊鏈將有助于構(gòu)建無(wú)條件安全、信息可信的數(shù)字基建底座，賦能數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展。

本文作者：吳永飛、龍桂魯、金建新、王彥博、王敏、魏文術(shù)、劉曦子、楊璇

作者簡(jiǎn)介：吳永飛，華夏銀行股份有限公司，研究員，研究方向?yàn)榻鹑诳萍肌?shù)字金融；龍桂魯（共同第一作者），低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，清華大學(xué)物理系，北京量子信息科學(xué)研究院，教授，研究方向?yàn)榱孔有畔?、量子通信、量子算法；王彥博（通信作者），華夏銀行股份有限公司，副研究員，研究方向?yàn)榇髷?shù)據(jù)、人工智能、量子金融科技、光子金融科技、數(shù)字金融；王敏（共同通信作者），北京量子信息科學(xué)研究院，副研究員，研究方向?yàn)榱孔油ㄐ?、微納光學(xué)。

文章來(lái) 源 ： 吳永飛, 龍桂魯, 金建新, 等. 量子安全直接通信與區(qū)塊鏈網(wǎng)絡(luò)融合應(yīng)用[J]. 科技導(dǎo)報(bào), 2026, 44(2): 89?97 .

本文有刪改，

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