文 / 中国人民银行本溪市中心支行 田德红

以量子计算和量子通信为代表的量子信息技术，是植根于量子力学的新一代信息科学技术，它的诞生标志着人类社会将从经典信息技术跨入量子信息技术的新时代。量子信息技术以光子、原子等微观粒子作为操控对象，依托量子纠缠性、叠加性、不可复制性等特有物理属性进行数据信息编码、存储、传输和调制，能够突破经典信息技术瓶颈，可在通信信息安全、计算机运算速度等诸多方面带来质的飞跃。银行作为信息密集型行业，量子信息技术将给银行业信息存储、通信传输、区块链应用、大数据处理乃至数字化转型带来新契机、新动能，具有无限广阔的应用前景。

量子信息技术应用场景

为挖掘利用量子的特性和优势，20世纪90年代，科学家将量子力学应用到信息领域,从而诞生了量子信息技术，并逐步演化形成量子计算、量子通信、量子定位、量子存储等应用领域和场景。

1.量子计算。量子计算主要是运用量子特有物理属性——叠加性而开创的一种新型计算模式。与传统电子计算机相比，量子计算机的最大优势在于天然的并行运算能力，运算速度快，信息处理能力强，对电子计算机形成碾压式超越。

从技术原理上看，电子计算机的存储器以晶体管作为载体，1个比特的存储器（1个晶体管）在同一时刻只能存储二进制的0或1两个数中的一个，而量子计算机的存储器则是以光子、原子、中子等微观粒子——量子作为载体，由于量子本身具备叠加性特质，可以实现多状态的线性相干叠加，1个量子比特的存储器（1个光子或原子）可以同时存储二进制的0和1两个数。依此类推，当存储器容量增加到ｎ比特时，电子计算机仍然只能承载0和1的种数据组合中的一种，而量子计算机却能同时承载种数据组合中的所有数据。可见，量子计算机的存储能力呈指数级暴增态势。因此，当ｎ足够大，存储器容量扩展到50比特左右时，量子计算机的存储及运算能力将超越任何经典电子计算机，从而实现“量子霸权”。

2.量子通信。量子通信又称量子隐形传送，其信息编码载体均采用光子、中子、原子等微观粒子，并依托量子特有物理属性——纠缠效应实现信息传递，是当今最为先进且已走向规模化商用的新型通信方式。量子通信具有传统通信技术无法比拟的优越性：一是保密性能强。根据量子力学基本原理所揭示的量子纠缠效应，处于通信状态中具有耦合关系的两个微观粒子只要改变其中任意一个，另一个的量子态将在瞬间同时发生对称性改变，进而导致量子坍塌。因此，通信一旦在传输过程中遭遇网络攻击或窥视监测，皆可严重破坏原有信息，量子负载的数据信息根本无法复制，窃取者即使截获信息也将丧失应用价值，因此，量子通信是迄今为止唯一可从理论上严格证明“绝对安全”的通信方式。二是隐蔽性能好。量子通信采用单光子源传输方式，不会像传统通信技术那样因发送大量电磁波而形成电磁辐射，不法分子无法实施无线探测或监听，无形中又增添了一道安全屏障。三是时效性高。量子通信在线路传输时段的时延近乎为零，不受通信双方空间距离远近的限制，即使通信的另一方在遥远银河太空也可以超光速瞬间传输到位，堪称真正意义上的实时通信，有望部署于未来的星际通信。

3.量子定位。量子定位系统是利用量子自身奇特的纠缠性和压缩态而开发的新一代导航定位技术，它可突破包括GPS在内的经典无线电定位系统因信号带宽和功率对定位精度的限制，显著提升定位精度。其技术原理是，在脉冲信号中光子能够被压缩，而且具有耦合纠缠态的光子频率二阶关联，赋予了信号超乎想象的高密集度与强相关性，从而使量子脉冲能以一定速率且成束地到达目标。这为信号测距定位带来重大创新，可将用户时空坐标的测量精度提升MN倍（Ｍ代表检测器数，Ｎ代表每组脉冲的光子数），使定位误差控制在厘米级以内。同时，基于量子不可克隆原理，无从精确复制量子态窃密，从而赋予量子定位无条件的安全性与保密性。

4.量子存储。与经典存储器相比，量子存储器的一个独特优势就是存储容量巨大。经典存储器通常以比特为基本单元，一个存储单元只能存储一个比特，所以存储器的容量其实就是经典存储单元的个数。而量子存储器由于量子相干性、叠加性的特点，它的一个存储单元可以一次性存储n个量子比特。研究表明，固态量子存储器的容量如果扩展至100个量子比特，就已经远超全球所有经典存储器之和。

量子信息技术在银行业的应用前景

1.量子计算将打破银行业数据处理的短板进而加速向数字化、智能化升级跃迁。大数据是银行业数字化、智能化转型的核心驱动力。然而，近年来摩尔定律近乎失效，传统经典电子计算机的计算能力提升步伐日趋放缓，与数字经济浪潮奔涌而来背景下银行业数据规模加速增长对计算能力的强劲需求日渐不匹配，现有计算能力难以支撑愈加庞大的数据计算与分析，特别是高度依赖计算机算力算法的智能风控、智能营销等人工智能应用方面的短板效应凸显，并成为银行业数字化转型升级征程中难以逾越的一道鸿沟。

当摩尔定律陷于崩溃之际，具有里程碑意义的量子计算机的诞生，为银行业彻底打破计算能力的瓶颈带来了希望曙光。量子计算机凭借量子叠加性的特质使其具有超强的并行运算能力，其算力为量子计算机拥有的量子比特数目的指数级，并且每增加一个量子比特，其算力即可再提升一个指数量级，因而量子计算机的算力增速远远超过银行业大数据规模的增速，可以完全满足银行海量数据的实时处理需求。特别是未来银行业智能化转型可依托量子计算机的超强算力，大大加速神经网络学习效率以及人工智能模型的训练与优化，推进智能金融的纵深发展，未来智能金融不再局限于智能信贷、智能投顾、智能客服等前端的垂直应用，而是贯穿于金融体系生态链的各个环节，从而使更加“全能”的智能化应用推向市场。

2.量子通信凭借纠缠效应为银行业信息传输开辟了一条全新的安全通道。长期以来，加密传输是银行保障网络通信安全的主要方式，最常用的加密算法有两种，即RSA加密和DES加密。但是，随着计算机迭代升级、算力快速提升，加密密码被破解的风险持续攀升，金融数据信息失窃事件屡见不鲜。而新兴的量子通信则从根源上破解了这一世纪性难题，因为量子通信的安全性保障原理与现行的加密通信截然不同，利用的是量子本身独具的物理特性——纠缠效应，根本无法对其实施有效监测，可确保银行通信网络不再遭受密码破解和窃听的困扰，从而为银行与外部信息交互尤其是跨地区、跨洲际的远程数据传输提供具有绝对保密性和安全性的新通道。

3.量子定位依托精确度高、抗干扰性强等特质全面提升银行位置服务能力。位置服务在我国移动金融业务中早已得到广泛应用。其基本原理是通过将无线通讯信号传输到移动客户端，借助GPS、北斗导航系统等定位技术来明确移动用户的位置信息，并通过地理信息系统平台等载体向用户提供相关服务及增值业务。然而，包括目前最为先进的GPS在内的传统无线电定位系统普遍存在严重技术性能瓶颈，譬如易受电磁信号干扰和网络攻击、不准确、信号弱，根本无力满足规模急速扩张、精度不断提高的银行业位置服务需求，位置服务潜能远未充分释放。而新兴量子定位技术拥有抗干扰、保密性强、灵敏度高等诸多优势，特别是定位精准度可达到厘米量级，未来银行业位置服务借助更为先进的量子定位技术可重构新格局，或将不再局限于某个区域，而是精确到某个店铺、某片商区，量身打造与推送因人而异的定制化、个性化服务。

4.量子存储可打破经典比特存储的技术性能瓶颈而显著增强银行数据存储能力。近年来，在金融科技特别是“5G+物联网”浪潮推动下，商业银行加速向以数据共享、融入场景为核心的开放式银行转型，通过构建金融生态圈与各类生产生活场景互联互通，由此汇集的数据量正在以几何级数增长态势急剧扩张，以至于现有的经典比特存储器不堪重负。更为严重的是，伴随银行业由封闭走向开放，数据资源形态日趋多样化、复杂化，非结构化和半结构化数据居于主导，如果继续沿用现有的经典比特资源存储数据，则必须实施数据分离存储，从而带来两大羁绊：一是极易引发数据信息泄露风险；二是阻碍数据的整合与利用，影响大数据价值的深度挖掘与释放。

而量子存储属于划时代技术革命，凭借量子叠加性、相干性特质，其存储能力随着可操控量子比特数目增加而呈现指数级增长态势，并且存储能力增速远远超过海量数据扩张速度。因此，量子存储的巨大容量与无限潜能，为银行业非结构化、半结构化、碎片化的大数据存储提供了更加安全可靠的解决方案。同时，运用量子存储技术可实现银行业大数据的集中整合，深度挖掘和释放数据价值，并有效规避数据信息泄露风险。

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