量子通信在交通通信与网络中的应用

2024年1月8日发(作者：竹节秋海棠)

量子通信在交通通信与网络中的应用

摘要：随着交通运输行业的快速发展，信息传输的需求日益增长。利用量子通信技术进行交通数据信息传输，是目前最有可能改变未来信息传输和网络的通信方式。本文通过分析当前交通通信与网络中的现状与问题，结合国内外量子通信在交通领域的研究和应用现状等，分析了量子通信技术在交通领域的应用需求，总结出量子通信在当前以及未来交通中的应用价值，发现量子通信在交通领域拥有一片蓝海市场。结合交通运输行业的实际情况，对量子通信在交通通信与网络中的前景进行了展望。

关键词：量子通信；交通通信与网络；交通运输；信息安全

0 引言

随着社会的发展和科学技术的进步，人们对信息传递和共享的需求越来越强烈。特别是交通运输行业，现代交通运输事业的飞速发展，其数据信息传输量巨大，同时对信息安全有了更高的要求。由于网络建设、运营过程中不可避免地会存在安全隐患。量子通信作为新型传输方式，在信息安全上有诸多优势，可为交通行业带来新的思路。

1 交通通信与网络的现状与问题分析

我国交通通信网络取得了跨越式和长足的发展。近年来，交通运输业的发展需求逐渐加大，高速公路、城轨、铁路建设也快速推进，相应的交通通信网络系统也日益重要[1]。为实现交通的有效管理和运营，完善的交通通信网络系统是十分必要的。尽管交通通信网络有着良好现状，但仍存在许多亟待解决的问题。

一是稳定性，对于我国当前交通通信网络体系的发展现状，交通运输的安全性、可靠性、稳定性和结构合理性应该进一步提升。二是人性化服务，交通通信网络建设往往忽视设计理念的更新和强化，导致效果不佳。三是结构的优化，交

通强国提出后，要求对通信网络系统进行更加精细化的管理。四是集群无线通信系统，可以进一步提高实际交通通信网络系统的传输能力[2]。

2 量子通信的国内外综述

2.1国内外研究现状

对于量子通信等前沿的技术，全球已经展开了非常激烈的竞争。其现状主要呈现以下几点[3]：(1) 量子通信受到许多国家的重视，成为未来发展的高峰。（2）巨大的研发投入支撑着量子通信从理论到实际应用的发展。美国、欧盟等西方发达国家以及韩国、新加坡等亚洲新兴国家都大力投入人力、物力和资金，设立专项基金和研究中心发展量子通信。（3）科研基础雄厚，国际合作紧密。（4）工艺体系已开始研制，并已办理专利申请。

在量子通信的国际竞争中，我国量子通信虽然起步较晚，但在政治支持和大量投入下，实现了量子通信领域地位直线上升，多个方面已达到世界领先水平，在许多应用研究领域占据领先地位，尤其是在城域量子通信这一重要技术领域处于领先地位[4]。中国高度重视量子通信技术的应用，并将其提升到信息安全网络层面，并进行信息安全网络规划。在量子通信方面，我国取得了诸多成就，我国首颗量子卫星“墨子号”成功发射，量子通信安全“京沪高铁”连接北京等地量子通信。科学和产业将走向成熟，量子产品将普及，“量子+”时代将到来[5]。

2.2国内外发展前景

目前量子通信的研究已在国际上取得了一些成果，在理论和实验上均取得了一定的突破，已有很多研究成果已经应用到实际工程中，如在军事领域中实现了信息安全保密通信；在交通领域中实现了车辆信息安全保密通信等。其中利用光子的量子性来进行安全通信在技术上已经不是问题。未来随着量子技术的进一步发展，必将为量子通信技术走向实用化提供强大的助力。相对于经典通信，量子通信具有安全隐私、时效性高、传输速度快、无辐射等特点[6]。这种无与伦比的优势决定了量子通信的光明前景。量子通信有望在10到15年内成为继电子、光电子之后的下一代通信技术。

3 量子通信在当前和未来交通中的应用前景分析

3.1应用领域

3.1.1 轨道交通

(1)鉴于国家高速铁路的强劲发展，目前的铁路通信技术难以满足高速铁路发展的需要。使用量子通信会很好的解决超远距离传输和无噪声传输等问题。

(2)铁路通信系统是铁路系统的重要组成部分，是保证铁路系统高效稳定运行的基础。比如通过将通信网与量子安全通信技术相结合，对调度相关信息的数据传输进行量子加密，确保传输信息的安全[7]。

3.1.2 公路交通

（1）以密钥云平台为安全基础，构建基于量子安全通信技术的公共交通比如公交车运行的交通网络安全传输层，实现信息化建设，并在应用和终端进行加密[8]。

(2) 量子通信技术还可以实现公共交通在各种支付方式中的优惠换乘。

3.1.3 航空方面

(1)目前无线电波通信技术仍然是民航的主要通信方式，但是无线电波通信也存在着缺乏安全性、容易受干扰等诸多问题。因此，量子通信也可以被用于民航通信[9]。

(2)使用量子计算机对空中交通模式进行复杂分析，意味着可以进行更高效的飞行规划，打破飞机在机场起降造成的瓶颈，节省出行时间。

3.2我国在量子通信的交通领域应用进展

近年来，随着国际社会对信息安全和技术研究的不断深入，我国也在交通领域开展了一系列相关研究。如我国已经完成了“十二五”国家科技支撑计划项目、“基于光纤量子网络的多跳多域量子城域网关键技术及应用”等，并在交通领域取得了一定成果。我国主要开展了以下工作：一是在京沪高铁上实现了京沪高铁

第一个量子保密通信；二是在京沪高铁上成功进行了远程光基量子卫星和广域光纤城域网中继实验；三是在上海成功进行了一系列高速铁路中继实验，为未来构建城市轨道交通光纤宽带网络奠定技术基础等。

4 总结与展望

量子通信应用范围广，包括安防反恐、交通管理、能源电力、金融保险等在内的多个领域，在交通通信与网络中的应用价值更是不可估量。无论国内还是国外，他们都专注于量子通信研究，力争在量子通信方面做出一些成果，造福于国家和世界。在这个过程中，取得了许多令人瞩目的成就，量子通信取得了重大突破。量子通信未来将拥有一片蓝海市场，将成为新一轮科技革命和产业变革的排头兵。加快发展量子通信，对推动高质量发展、保障国家交通安全具有十分重要的作用。

参考文献：

[1]邓景云. 浅谈高速公路通信网络技术的现状和展望[J]. 华东科技（综合）, 2020, 000(007):P.1-1.

[2]陈智慧. 城市轨道交通通信系统的发展以及现状[J].数字通信世

[3]梁雨清. 划时代的量子通信技术现状及展望 [J]. 电子世界 ,2016(24).

[4]赖俊森, 吴冰冰, 汤瑞,等. 量子通信应用现状及发展分析[J]. 电信科学, 2016, 32(3):7.

[5]吴华, 王向斌, 潘建伟. 量子通信现状与展望[J]. 中国科学:信息科学,

2014.

[6]龙桂鲁, 王川, 李岩松,等. 量子安全直接通信[J]. 中国科学：物理学、力学、天文学, 2011, 41(4):11.

[7]段伊雄. 量子通信及其未来在铁路通信中的应用方案[J]. 电子技术与软件工程, 2014(12):1.

[8]熊霞, 聂志敏. 高速公路交通通信网络规划问题探讨[J]. 交通世界（建养机械）, 2021(012):000.

[9]杨勇, 石玲玲, 贾学先,等. 量子通信技术在航天系统中的应用研究[J].

导弹与航天运载技术, 2016(5):5.

刘佳嘉（2002-），女，汉族，重庆永川区人，本科生，单位：重庆交通大学交通运输学院交通设备与控制工程专业。

赵芷维（2002-），男，汉族，辽宁锦西市人，本科生，单位：重庆交通大学航运与船舶工程学院航海技术（卓越工程师）专业。

谭秋杰（1999-），女，汉族，重庆开州区人，本科生，单位：重庆交通大学旅游与传媒学院旅游管理专业。

张苏（2002-），女，汉族，重庆开州区人，本科生，单位:重庆交通大学旅游与传媒学院旅游管理专业。