近期，“九章二號”和“祖沖之二號”雙雙問世，我國量子計算技術(shù)又取得新的突破，這使得我國成為目前唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計算優(yōu)越性”里程碑的國家，這也意味著我國量子計算機(jī)已進(jìn)入2.0時代。2020年10月16日，習(xí)近平總書記在主持中共中央政治局第24次集體學(xué)習(xí)時強(qiáng)調(diào)，“要充分認(rèn)識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋。”這是繼大數(shù)據(jù)、人工智能、區(qū)塊鏈之后，中央政治局舉行的又一次集體學(xué)習(xí)活動，意味著量子科技將成為驅(qū)動我國數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

當(dāng)前，以量子通信、量子計算、量子測量等為代表的量子科技，作為21世紀(jì)尖端科技，成為全球科技大國集中發(fā)力的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革前沿陣地。近年來,隨著各項關(guān)鍵技術(shù)逐漸被突破，量子科技已逐步從理論階段和實驗階段開始走向?qū)嵺`應(yīng)用和高速發(fā)展階段。那么作為新興技術(shù)快速創(chuàng)新應(yīng)用的銀行業(yè)，未來將如何充分借助量子科技這一關(guān)鍵技術(shù)解決海量數(shù)據(jù)的解析解讀、安全傳輸?shù)韧袋c問題，進(jìn)一步強(qiáng)化金融市場風(fēng)險預(yù)測、提升風(fēng)險管理效能……驅(qū)動金融科技取得新的突破，成為有待銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)持續(xù)探索的重點課題之一。

量子及量子科技概述

“量子就是一切物質(zhì)分割到最小，其無法再分割的那個單位物質(zhì)或者能量。”當(dāng)前，量子正在從艱深的物理學(xué)名詞變?yōu)樽顬闊衢T的科技概念之一。加快以量子通信、量子計算、量子測量等為代表的量子信息技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為未來國家科技發(fā)展的重要領(lǐng)域之一。

量子的概念、基本特征及量子力學(xué)理論體系

（1）量子的概念

量子(Quantum)：一個物理量如果存在最小的不可分割的基本單位，則這個物理量是量子化的，并把最小單位稱為量子。量子英文名稱quantum一詞來自拉丁語quantus，意為“有多少”，代表“相當(dāng)數(shù)量的某物質(zhì)”。在物理學(xué)中常用到量子的概念，指一個不可分割的基本個體，例如，“光的量子”（光子）是一定頻率的光的基本能量單位，而延伸出的量子力學(xué)、量子光學(xué)等成為不同的專業(yè)研究領(lǐng)域。其基本概念為所有的有形性質(zhì)是“可量子化的”，“量子化”指其物理量的數(shù)值是離散的，而不是連續(xù)地任意取值，例如，在原子中，電子的能量是可量子化的，這決定了原子的穩(wěn)定性和發(fā)射光譜等一般問題。絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為了解和描述自然的基本理論。通俗地說，量子是能表現(xiàn)出某物質(zhì)或物理量特性的最小單元。

（2）量子的六大基本特征

作為一種微觀粒子，量子具有許多獨(dú)特的特性，其六大基本特征如下：

一是量子測不準(zhǔn)（Uncertainty）。也稱為不確定性原理，即觀察者不可能同時知道一個粒子的位置和它的速度，粒子的位置總是以一定的概率存在于某個不同的地方，而對未知狀態(tài)系統(tǒng)的每一次測量都必將改變系統(tǒng)原來的狀態(tài)。也就是說，測量后的微粒相比于測量之前，必然會產(chǎn)生變化。

二是量子不可克隆（Non Cloning）。量子不可克隆原理，即一個未知的量子態(tài)不能被完全地克隆。在量子力學(xué)中，不存在這樣一個物理過程：實現(xiàn)對一個未知量子態(tài)的精確復(fù)制，使得每個復(fù)制態(tài)與初始量子態(tài)完全相同。

三是量子不可區(qū)分（Indistinguishability）。量子不可區(qū)分原理，即不可能同時精確測量兩個非正交量子態(tài)。事實上，由于非正交量子態(tài)具有不可區(qū)分性，無論采用任何測量方法，測量的結(jié)果都會有錯誤。

四是量子態(tài)疊加性(Superposition)。量子狀態(tài)可以疊加，因此量子信息也是可以疊加的。隨著量子比特數(shù)目的增加，對于n個量子比特而言，量子信息可以處于2種可能狀態(tài)的疊加，配合量子力學(xué)演化的并行性，可以展現(xiàn)比傳統(tǒng)計算機(jī)更快的處理速度。

五是量子態(tài)糾纏性(Entanglement)。兩個及以上的量子在特定的(溫度、磁場)環(huán)境下可以處于較穩(wěn)定的量子糾纏狀態(tài)，基于這種糾纏，某個粒子的作用將會瞬時地影響另一個粒子，愛因斯坦稱其為:“幽靈般的超距作用”。

六是量子態(tài)相干性(Interference)。量子力學(xué)中微觀粒子間的相互疊加作用能產(chǎn)生類似經(jīng)典力學(xué)中光的干涉現(xiàn)象。

（3）量子力學(xué)理論體系構(gòu)建史

1900年，德國物理學(xué)家普朗克最早提出量子概念，用來解決困惑物理界的“紫外災(zāi)難”問題。普朗克假定，光輻射與物質(zhì)相互作用時其能量不是連續(xù)的，而是一份一份的，一份“能量”就是所謂量子。就這樣，“量子論”宣告誕生。但當(dāng)時的物理界，包括普朗克本人，都討厭“量子”這個怪物，千方百計想要將它消化在經(jīng)典物理的世界之中，但卻屢試不果。

1905年，愛因斯坦獨(dú)具慧眼，他認(rèn)為光輻射不僅在與物質(zhì)相互作用時的能量是一份一份的，光輻射的能量本身就是“量子化”的，一份能量就是光能量的最小單位，后來稱之為“光量子”，或簡稱“光子”。他還成功用光電效應(yīng)方程“Ek=hν-W0（其中，h為普朗克常量，ν為入射光頻率，W0為逸出功，即移出一個電子所需的能量）”解釋了光電效應(yīng)，從而獲得了諾貝爾物理學(xué)獎。

1913年，波爾創(chuàng)造性地把量子概念應(yīng)用于氫原子系統(tǒng)，提出原子中的電子只能存在于具有分立能量的定態(tài)上，并且電子在不同能量定態(tài)之間的躍遷是非連續(xù)的。這樣完美回答了氫原子穩(wěn)定存在的原因，而且還成功地解釋了氫原子和類氫原子的光譜現(xiàn)象。

1923年，法國年輕的博士生德布羅意在愛因斯坦“光子”概念的啟發(fā)下提出：既然看似波動的光輻射具有“粒子”特性，那么像電子這類看似“粒子”的物質(zhì)，也應(yīng)具有波動性,這就是“德布羅意波”的概念，由此引發(fā)后面大量理論與試驗研究，證實所有微觀粒子都同時具有波動性和粒子性二象性。

1925年7月，海森堡注意到玻爾理論中的電子軌道、旋轉(zhuǎn)頻率等物理量在真實的實驗中是無法測量的，真正能夠被測量到的是原子光譜的頻率、強(qiáng)度等物理量。海森堡決定從經(jīng)驗出發(fā)，拋棄了不可觀察的軌道概念，用可以被確實感知的物理量來描述量子理論。他引入數(shù)學(xué)矩陣工具，和玻恩、約爾當(dāng)一起建立了量子力學(xué)的第一套數(shù)學(xué)形式：矩陣力學(xué)。

1925年末，薛定諤仔細(xì)研究了德布羅意的論文，按照德布羅意的想法，每個粒子都伴隨著一個波，波和粒子同時存在。但薛定諤致力尋求理論上的統(tǒng)一，認(rèn)為物質(zhì)的本質(zhì)就是波，所謂“電子”之類的概念只不過是物質(zhì)波的某些運(yùn)動給我們造成的錯覺。薛定諤進(jìn)一步在德布羅意給出的能量、動量條件的基礎(chǔ)上推出了物質(zhì)波的波動方程。由此發(fā)展出了量子力學(xué)的第二套數(shù)學(xué)形式：波動力學(xué)。

1926年下旬，看上去迥然不同的矩陣力學(xué)和波動力學(xué)很快被證明在數(shù)學(xué)上是等價的。薛定諤首先證明了波動力學(xué)與矩陣力學(xué)的等價性，之后，狄拉克進(jìn)一步通過變換理論把兩者都統(tǒng)一起來。至此，量子力學(xué)的理論體系被創(chuàng)建完成。

自普朗克提出量子這一概念開始，經(jīng)愛因斯坦、玻爾、德布羅意、海森伯、薛定諤、狄拉克、玻恩等人的完善，在20世紀(jì)的前半期，初步建立了完整的量子力學(xué)理論。絕大多數(shù)物理學(xué)家將量子力學(xué)視為理解和描述自然的基本理論。此后，量子理論不斷被驗證和完善。

量子科技及三大主要研究方向

（1）量子科技

量子信息(Quantum Information)，是量子力學(xué)與信息科學(xué)的一門交叉學(xué)科。量子科技，或稱量子信息技術(shù)是以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)對信息進(jìn)行編碼、計算和傳輸?shù)娜滦畔⒓夹g(shù)，其誕生標(biāo)志著人類社會將從經(jīng)典技術(shù)邁進(jìn)到量子技術(shù)的新時代。量子科技研究領(lǐng)域包括量子通信、量子計算、量子測量、量子存儲、量子定位等，其中，尤以量子通信、量子計算以及量子測量備受矚目。

（2）量子科技三大主要研究領(lǐng)域

量子信息技術(shù)的研究與應(yīng)用已成為未來國家科技發(fā)展的重要戰(zhàn)略領(lǐng)域之一，目前主要研究集中在量子通信、量子計算和量子測量三大領(lǐng)域（如圖1所示），分別以面向無條件安全的保密通信、超強(qiáng)的計算能力、精密探測突破了信息科學(xué)的經(jīng)典極限，將為信息社會的演進(jìn)提供強(qiáng)勁動力。

圖1量子科技的三大主要研究領(lǐng)域

一是量子通信（Quantum Communication）:傳輸?shù)母甙踩?。是利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式，基于量子力學(xué)中的不確定性、測量坍縮和不可克隆三大原理提供了無法被竊聽和計算破解的絕對安全性保證，任何非授權(quán)方均不可克隆和竊聽量子通道中傳輸?shù)男畔ⅲ摷夹g(shù)主要分為量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分發(fā)兩種:一種是量子隱形傳態(tài)，又稱量子隱形傳輸，是一種利用分散量子纏結(jié)與一些物理訊息的轉(zhuǎn)換來傳送量子態(tài)至任意距離的位置的技術(shù)，是一種全新的通信方式。它傳輸?shù)牟辉偈墙?jīng)典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息，在量子糾纏的幫助下，待傳輸?shù)牧孔討B(tài)如同經(jīng)歷了科幻小說中描寫的“超時空傳輸”，在一個地方神秘地消失，不需要任何載體的攜帶，又在另一個地方神秘地出現(xiàn)；另一種是量子密鑰分發(fā)，又稱量子密碼，借助量子疊加態(tài)的傳輸測量實現(xiàn)通信雙方安全的量子密鑰共享，再通過一次一密的對稱加密體制，即通信雙方均使用與明文等長的密碼進(jìn)行逐比特加解密操作，實現(xiàn)無條件絕對安全的保密通信。

二是量子計算（Quantum Computing）：算力的飛躍。是一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計算的新型計算模式。對照傳統(tǒng)的通用計算機(jī)，其理論模型是通用圖靈機(jī)；通用的量子計算機(jī)，其理論模型是用量子力學(xué)規(guī)律重新詮釋的通用圖靈機(jī)。從可計算的問題來看，量子計算機(jī)只能解決傳統(tǒng)計算機(jī)所能解決的問題，但是從計算的效率上，由于量子力學(xué)疊加性的存在，某些已知的量子算法在處理問題時速度要快于傳統(tǒng)的通用計算機(jī)。其基本原理是：量子力學(xué)態(tài)疊加原理使得量子信息單元的狀態(tài)可以處于多種可能性的疊加狀態(tài)，從而導(dǎo)致量子信息處理從效率上相比于經(jīng)典信息處理具有更大潛力。普通計算機(jī)中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進(jìn)制數(shù)（00、01、10、11）中的一個，而量子計算機(jī)中的2位量子位（qubit）寄存器可同時存儲這四種狀態(tài)的疊加狀態(tài)。隨著量子比特數(shù)目的增加，對于n個量子比特而言，量子信息可以處于2種可能狀態(tài)的疊加，配合量子力學(xué)演化的并行性，可以展現(xiàn)比傳統(tǒng)計算機(jī)更快的處理速度。

三是量子測量（Quantum Measurement）：測量精度的顯著提升。是基于微觀粒子系統(tǒng)及其量子態(tài)的精密測量，完成被測系統(tǒng)物理量的執(zhí)行變換和信息輸出，在測量精度、靈敏度和穩(wěn)定性等方面比傳統(tǒng)測量技術(shù)有明顯優(yōu)勢。量子測量主要包括時間基準(zhǔn)、慣性測量、重力測量、磁場測量和目標(biāo)識別五個方向，應(yīng)用涵蓋基礎(chǔ)科研、空間探測、生物醫(yī)療、慣性制導(dǎo)、地質(zhì)勘測、災(zāi)害預(yù)防等領(lǐng)域。

我國量子科技發(fā)展大事記

（1）量子通信

2016年8月，中國成功發(fā)射世界首顆量子科學(xué)實驗衛(wèi)星“墨子號”，率先在國際上實現(xiàn)高速星地量子通信。

2017年8月，世界首條量子保密通信干線——“京滬干線”正式開通，結(jié)合“京滬干線”與“墨子號”的天地鏈路，我國科學(xué)家成功實現(xiàn)了洲際量子保密通信。這標(biāo)志著我國已構(gòu)建出天地一體化廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)雛形，為未來實現(xiàn)覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)邁出了堅實的一步。

2020年6月，中科院宣布，“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星在國際上首次實現(xiàn)千公里級基於糾纏的量子密鑰分發(fā)，也奠定了我國在量子通信領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。

（2）量子計算

2019年底，中國科學(xué)家與德國、荷蘭科學(xué)家合作，在國際上首次實現(xiàn)20光子輸入60×60模式干涉線路的玻色取樣量子計算，四大關(guān)鍵指標(biāo)上均大幅刷新世界紀(jì)錄。

2020年12月4日，由中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、陸朝陽等學(xué)者研製的76個光子的量子計算原型機(jī)“九章”建成，求解數(shù)學(xué)算法高斯玻色取樣只需200秒。

2021年10月，“九章二號”和“祖沖之二號”雙雙問世，我國量子計算技術(shù)又取得新的突破，這使得我國成為目前唯一在兩種物理體系實現(xiàn)“量子優(yōu)越性”里程碑的國家，這也意味著我國量子計算機(jī)已進(jìn)入2.0時代。

（3）量子精密測量

2021年1月4日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)郭光燦院士團(tuán)隊李傳鋒、項國勇研究組與香港中文大學(xué)教授袁海東合作，在量子精密測量實驗中同時實現(xiàn)3個參數(shù)達(dá)到海森堡極限精度測量，測量精度比經(jīng)典法提高13.27分貝。

量子科技發(fā)展現(xiàn)狀及在商業(yè)銀行的應(yīng)用前景

量子信息技術(shù)中尤以量子通信和量子計算發(fā)展進(jìn)度較快，取得了諸多階段性重大技術(shù)突破和商用成果，且也是未來在銀行業(yè)具有廣闊應(yīng)用前景的兩大技術(shù)方向。

量子科技當(dāng)前發(fā)展現(xiàn)狀

一是量子通信技術(shù)，其天然的無條件安全的特性將大幅提高現(xiàn)有信息系統(tǒng)的安全性能。與傳統(tǒng)的通信技術(shù)相比，量子通信技術(shù)的特點及優(yōu)勢體現(xiàn)在具有較高時效性、較強(qiáng)的抗干擾性、較好的保密性，以及所需信噪比低等。政策方面，我國出臺多項政策推動量子通信發(fā)展，2021年開始實行的“十四五”規(guī)劃提出，要使全社會研發(fā)經(jīng)費(fèi)投入年均增長7%以上，并把量子技術(shù)與人工智能和半導(dǎo)體一起列為重點研發(fā)對象；技術(shù)方面，我國量子通信專利數(shù)超3000項，領(lǐng)先美國。隨著國家逐漸完善量子科技領(lǐng)域的頂層設(shè)計，加強(qiáng)技術(shù)支持，我國有望成為全球量子信息技術(shù)研究和應(yīng)用的主要推動者。

二是量子計算技術(shù)，通過利用量子世界的疊加性、非局域性和不可克隆性等，使得量子計算機(jī)能夠以比傳統(tǒng)計算機(jī)快幾千倍的速度處理大量信息，為人類社會提供具備超強(qiáng)運(yùn)算能力的新型信息處理工具。從傳統(tǒng)計算到量子計算，等同于從算盤到電子計算機(jī)，其革命性堪比原子彈與電子計算機(jī)等具有劃時代意義的應(yīng)用的誕生。近期，中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院科研團(tuán)隊在超導(dǎo)量子和光量子兩種系統(tǒng)的量子計算方面取得重要進(jìn)展，使我國成為目前世界上唯一在兩種物理體系達(dá)到“量子計算優(yōu)越性”里程碑的國家。經(jīng)過研究攻關(guān)，超導(dǎo)量子計算研究團(tuán)隊構(gòu)建了66比特可編程超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“祖沖之二號”，實現(xiàn)了對“量子隨機(jī)線路取樣”任務(wù)的快速求解，比目前最快的超級計算機(jī)快一千萬倍，計算復(fù)雜度比谷歌的超導(dǎo)量子計算原型機(jī)“懸鈴木”高一百萬倍，使得我國首次在超導(dǎo)體系達(dá)到了“量子計算優(yōu)越性”里程碑。同時，光量子計算研究團(tuán)隊構(gòu)建了113個光子144模式的量子計算原型機(jī)“九章二號”，處理特定問題的速度比超級計算機(jī)快億億億倍，并增強(qiáng)了光量子計算原型機(jī)的編程計算能力。

此外，還有量子精密測量、量子材料、量子器件等領(lǐng)域的革命性應(yīng)用。因此可以說，一旦量子信息技術(shù)被廣泛使用，人類社會的生產(chǎn)力將發(fā)生“顛覆性”變化。

量子科技在商業(yè)銀行的應(yīng)用前景

隨著新ICT技術(shù)的快速發(fā)展，商業(yè)銀行在不斷融合新興技術(shù)加快自身數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的同時一方面面臨更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和信息安全問題，另一方面呈爆發(fā)增長態(tài)勢的數(shù)據(jù)量以及趨于失效的摩爾定律，使得經(jīng)典計算的算力瓶頸問題逐漸顯露。在此背景下，以量子通信和量子計算為代表的量子信息技術(shù)的快速發(fā)展給商業(yè)銀行解決上述問題開辟了全新路徑。此外，隨著我國量子科技在自主創(chuàng)新的道路上不斷取得新的突破，更是給未來量子科技在銀行異地互聯(lián)通信、跨行業(yè)通信、跨境數(shù)據(jù)傳輸以及生物識別、風(fēng)險監(jiān)測、市場預(yù)測、信用風(fēng)險評估、量化投資等領(lǐng)域的應(yīng)用打開了無限想象空間。

（1）量子通信在銀行業(yè)的應(yīng)用前景探索

在我國金融領(lǐng)域不斷加強(qiáng)信息化建設(shè)的背景下，其信息系統(tǒng)也正面臨著嚴(yán)峻的安全保密考驗。而在信息安全的保護(hù)層面，量子通信這項技術(shù)具有較為明顯的優(yōu)勢，屬于今后發(fā)展中信息傳輸安全的重要保障技術(shù)。有效探索量子通信技術(shù)在金融信息領(lǐng)域的工程化應(yīng)用模式，促進(jìn)量子通信技術(shù)與現(xiàn)有設(shè)備的良好融合，構(gòu)建未來金融體系的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，完善量子通信技術(shù)在金融領(lǐng)域的應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)，將量子通信技術(shù)成功應(yīng)用于金融領(lǐng)域，能夠為未來金融信息系統(tǒng)的保密通信提供有力優(yōu)勢，從而大大提高金融信息系統(tǒng)的安全性。

對于銀行業(yè)而言，新興技術(shù)的蓬勃發(fā)展，以及數(shù)字化轉(zhuǎn)型進(jìn)程的進(jìn)一步加快，銀行等金融機(jī)構(gòu)面臨著一系列更加復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)和信息安全問題。而銀行作為一國經(jīng)濟(jì)和金融的動脈，其信息安全甚至牽動著整個國家經(jīng)濟(jì)的穩(wěn)健運(yùn)行，因此，保障銀行信息傳輸安全具有重要現(xiàn)實意義。目前，基于加密、解密技術(shù)的信息安全保密方法通常用在傳統(tǒng)信息對抗中，隨著密碼破譯技術(shù)的大幅度提升，采用傳統(tǒng)手段加密的數(shù)據(jù)，在金融信息網(wǎng)絡(luò)信道中被傳輸時，存在被第三方破譯、監(jiān)聽、篡改、偽造等風(fēng)險，而解決這些問題的一個關(guān)鍵環(huán)節(jié)是保障數(shù)據(jù)的安全傳輸。量子通信技術(shù)是一種新型的保密通信技術(shù)，其利用量子糾纏效應(yīng)傳遞信息，從通信原理角度，可絕對確保金融信息網(wǎng)絡(luò)中金融信息傳輸?shù)陌踩?。與傳統(tǒng)保密通信技術(shù)相比，量子通信這項技術(shù)在保證信息安全上有著較為明顯的優(yōu)勢，量子保密通信技術(shù)從物理層面保障信息傳輸絕對安全，在銀行的異地互聯(lián)通信、跨行業(yè)通信、跨境數(shù)據(jù)傳輸?shù)缺姸鄨鼍爸芯哂兄匾褂脙r值，應(yīng)用前景廣闊。

（2）量子計算在銀行業(yè)的應(yīng)用前景探索

由于量子計算使用了量子特有的物理效應(yīng)來處理信息，因此目前的超級計算機(jī)需要數(shù)十億年才能解決的一些數(shù)學(xué)問題，量子計算可能在幾周、幾天或幾個小時內(nèi)就能找到答案。在金融領(lǐng)域，一方面，量子計算硬件設(shè)備的成熟與完善以及量子人工智能算法的長足進(jìn)步可加速實現(xiàn)更深層次的人工智能；另一方面，量子計算可釋放的巨大算力將為開發(fā)新的金融服務(wù)和產(chǎn)品、強(qiáng)化風(fēng)險管理帶來無限可能性。因此，作為最前沿的科技技術(shù)，量子計算未來可廣泛賦能金融行業(yè)各細(xì)分領(lǐng)域，應(yīng)用涉及信用評分、資產(chǎn)配置場景優(yōu)化、資本市場的風(fēng)險分析、保險業(yè)的災(zāi)難性風(fēng)險建模、以及加密安全等眾多方面。

對于銀行業(yè)而言，隨著新ICT技術(shù)的快速發(fā)展及其在金融領(lǐng)域的融合滲透，商業(yè)銀行數(shù)字化、智慧化轉(zhuǎn)型以及金融線上化遷移步伐不斷加快，與此同時數(shù)據(jù)量亦呈爆發(fā)增長態(tài)勢，銀行需要處理海量復(fù)雜和高維的數(shù)據(jù)，現(xiàn)有經(jīng)典計算機(jī)在數(shù)據(jù)處理能力、處理速度、能耗和散熱等方面的弊端逐漸顯現(xiàn)。在此背景下，量子計算的強(qiáng)大并行計算能力為銀行數(shù)據(jù)處理開辟了全新路徑，以量子聚類算法、量子分類算法、量子主成分分析算法等為代表的量子算法在生物識別、風(fēng)險監(jiān)測、市場預(yù)測、信用風(fēng)險評估、量化投資等領(lǐng)域具有顛覆性意義。此外，量子計算機(jī)的幺正變換能夠?qū)崿F(xiàn)可逆計算，產(chǎn)生的能耗亦可以忽略不計。

量子科技在商業(yè)銀行的創(chuàng)新實踐

近年來，量子科技發(fā)展突飛猛進(jìn)，已成為新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的前沿領(lǐng)域。在此背景下，銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)紛紛加快與量子科技企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)及金融同業(yè)的攜手合作，聯(lián)合展開量子科技在同城數(shù)據(jù)備份和加密傳輸、異地災(zāi)備、監(jiān)管信息系統(tǒng)采集報送、金融市場風(fēng)險預(yù)測、信息安全保護(hù)與風(fēng)險管理等諸多領(lǐng)域的應(yīng)用研究，積極促進(jìn)新技術(shù)在金融領(lǐng)域的融合探索及規(guī)?；瘧?yīng)用。在量子科技的應(yīng)用探索上，銀行業(yè)當(dāng)前已經(jīng)形成了一批典型示范用戶，本章僅以工商銀行、建設(shè)銀行、興業(yè)銀行三家銀行為例，分析其當(dāng)前在量子科技領(lǐng)域的探索進(jìn)展及所取得的階段性創(chuàng)新應(yīng)用成果。

工商銀行

圍繞國家戰(zhàn)略部署，工商銀行積極探索量子信息技術(shù)在金融領(lǐng)域的應(yīng)用，積極與國內(nèi)量子科技頭部企業(yè)及高?？蒲袡C(jī)構(gòu)開展技術(shù)交流合作，并融合金融場景不斷取得創(chuàng)新突破。

2015年，在人民銀行和銀保監(jiān)會的指導(dǎo)下，工商銀行實施了“量子通信技術(shù)驗證和應(yīng)用示范項目”，在同城和異地量子通信方面率先進(jìn)行應(yīng)用。工商銀行率先成功應(yīng)用量子通信技術(shù)實現(xiàn)了北京分行、上海分行電子檔案信息在同城間的加密傳輸，為客戶提供安全數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)。首條量子通信線路的建立，標(biāo)志著金融業(yè)對量子通信技術(shù)沖破性的實踐。工商銀行隨后進(jìn)一步加大對量子通信技術(shù)的研究投入，并探究量子通信技術(shù)在金融安全領(lǐng)域更多的適用場景。

2017年，隨著量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)的全線貫通，工商銀行再次成功將量子通信技術(shù)應(yīng)用到了其“兩地三中心”架構(gòu)下的京滬異地廣域網(wǎng)應(yīng)用中，實現(xiàn)了網(wǎng)上銀行異地數(shù)據(jù)的量子加密傳輸，在全球金融業(yè)中首次應(yīng)用千公里級量子通信技術(shù)。工商銀行收獲了前瞻性技術(shù)對金融業(yè)安全生態(tài)保障的成果，有效提升了金融業(yè)科技體系的安全水平。

2021年5月，為進(jìn)一步提升客戶信息安全保障能力，工商銀行基于量子狀態(tài)不確定原理，在業(yè)內(nèi)首次將量子隨機(jī)數(shù)應(yīng)用在客戶登錄、支付結(jié)算、資金交易等重要金融場景，并對客戶信息進(jìn)行標(biāo)識和校驗。與業(yè)界普遍使用軟硬件生成的隨機(jī)數(shù)相比，量子隨機(jī)數(shù)能夠更有效地查驗用戶身份假冒行為，防范交易數(shù)據(jù)截獲重放等網(wǎng)絡(luò)攻擊，確?？蛻粢庠傅恼鎸嵭?、交易過程的完整性、安全性，有力保障客戶權(quán)益。工商銀行在金融業(yè)中率先完成了“運(yùn)用量子隨機(jī)數(shù)加密重要金融交易信息”的場景試點，標(biāo)志著工商銀行在量子通信技術(shù)助力防范金融風(fēng)險方面取得又一重大突破。2021年6月，工信部正式發(fā)布實施國內(nèi)首個量子隨機(jī)數(shù)相關(guān)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基于BB84協(xié)議的（QKD）用關(guān)鍵器件和模塊第3部分：量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（QRNG）》，新標(biāo)準(zhǔn)將進(jìn)一步推動量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器及相關(guān)量子密鑰分發(fā)設(shè)備產(chǎn)品的安全應(yīng)用。

據(jù)了解，未來，在增強(qiáng)安全方面，工商銀行將著力拓展現(xiàn)有技術(shù)的使用范圍，同時也進(jìn)一步探索量子通信技術(shù)及產(chǎn)品與業(yè)務(wù)的融合模式，通過有效使用這些技術(shù)與產(chǎn)品提升金融業(yè)務(wù)安全；在抵御攻擊方面，工商銀行將開展安全敏捷性相關(guān)課題研究，探索快速引入新技術(shù)的架構(gòu)來防范量子算法攻擊，通過創(chuàng)造性使用量子信息技術(shù)，為工商銀行金融安全構(gòu)建一面強(qiáng)力護(hù)盾。

建設(shè)銀行

建設(shè)銀行2020年年報顯示，該行國內(nèi)同業(yè)中率先設(shè)立量子金融應(yīng)用實驗室，探索量子安全、量子通信和量子計算等在金融場景中的應(yīng)用。

2021年2月，建信金科量子金融應(yīng)用實驗室“一實兩地”揭牌儀式在合肥舉行。本次儀式上，建信金科攜手合作伙伴，以建信基金應(yīng)用場景為依托，聯(lián)合發(fā)布了共同研發(fā)的業(yè)內(nèi)首批量子金融應(yīng)用算法，包括“量子期權(quán)定價算法”與“量子風(fēng)險價值計量算法”，重點聚焦金融市場與風(fēng)險管理，實現(xiàn)了國內(nèi)金融領(lǐng)域?qū)α孔佑嬎阒笖?shù)級加速能力的首次嘗試。

首先，“量子期權(quán)定價算法”，建信金科與合作伙伴對標(biāo)國際金融公司與量子計算企業(yè)的合作模式，在短短3個月內(nèi)反復(fù)論證金融市場領(lǐng)域量子算法方案。此外，借助大資管項目組及建信基金專家資源，建信金科與合作伙伴還以實際市場數(shù)據(jù)進(jìn)行回測，不斷迭代演進(jìn)形成了全新方案。而此次建信金科發(fā)布的“量子期權(quán)定價算法”使用了量子振幅估計相關(guān)的算法來實現(xiàn)雙對數(shù)級別的量子加速，從而可以加速使用蒙特卡羅法，獲得一個高置信度的價格估計。

其次，“量子風(fēng)險價值計量算法”，風(fēng)控是金融市場至關(guān)重要的一環(huán)，隨著金融市場環(huán)境日益復(fù)雜多變，風(fēng)控的作用愈顯重要。面對金融機(jī)構(gòu)龐大復(fù)雜的資產(chǎn)組合，量子計算強(qiáng)大的并行計算能力，大大縮短了風(fēng)險價值VaR的計算速度，從而可以幫助金融機(jī)構(gòu)提前防范市場風(fēng)險。建信金科此次發(fā)布的“量子風(fēng)險價值計量算法”提供了正態(tài)分布和T分布兩種常見的擬合模型。VaR值估計算法也應(yīng)用了量子振幅估計相關(guān)的算法來實現(xiàn)對經(jīng)典蒙特卡羅法雙對數(shù)級別的量子加速，最后獲得一個穩(wěn)定的VaR值計算值。

作為建設(shè)銀行深度布局新興技術(shù)的重要戰(zhàn)略決策，2020年6月，建信金科率先在金融行業(yè)成立量子金融應(yīng)用實驗室，以搶抓量子科技發(fā)展機(jī)遇，依托建設(shè)銀行金融場景深耕量子安全、量子通信與量子計算等領(lǐng)域。目前，實驗室已經(jīng)在金融安全產(chǎn)品、金融行業(yè)應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)、全國密碼大賽等方面取得了一定進(jìn)展，并從國際知名院校引進(jìn)了近10名量子方向緊缺人才，迅速擴(kuò)充實驗室人才隊伍。

此次建信金科與建行安徽省分行又聯(lián)合打造“一實兩地”新模式，成立量子金融應(yīng)用基地，與行業(yè)領(lǐng)軍企業(yè)合作，建設(shè)國內(nèi)先進(jìn)的量子金融應(yīng)用研發(fā)與培訓(xùn)體系，共同探索未來量子金融商業(yè)新模式。據(jù)了解，未來，隨著量子算力的提升和應(yīng)用場景的拓展，量子金融應(yīng)用實驗室“一實兩地”將會充分發(fā)揮各方優(yōu)勢，依托量子金融應(yīng)用基地積極構(gòu)建金融應(yīng)用創(chuàng)新生態(tài)，持續(xù)積累量子金融應(yīng)用實踐經(jīng)驗，為建行、為行業(yè)、為國家探索開辟未來量子金融應(yīng)用新方向。

興業(yè)銀行

在量子科技的應(yīng)用探索上，興業(yè)銀行積極破冰試點量子波分單纖通信模式。2020年，興業(yè)銀行濟(jì)南分行中心機(jī)房與同城災(zāi)備機(jī)房間建立了量子保密通信網(wǎng)絡(luò)以實現(xiàn)兩個節(jié)點間量子密鑰分發(fā)，同時使用波分復(fù)用技術(shù)實現(xiàn)了單光纖量子網(wǎng)絡(luò)與業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)的共用。

首先，使用量子密鑰并通過原業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建立量子安全加密IPsecVPN隧道，為中心機(jī)房與同城災(zāi)備機(jī)房之間災(zāi)備數(shù)據(jù)及視頻會議的傳輸提供量子安全加密保障，興業(yè)銀行濟(jì)南分行量子通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)如圖2所示。

圖2興業(yè)銀行濟(jì)南分行量子通信網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

（圖片來源：文章《量子通信構(gòu)建銀行安全通信新格局》，作者：興業(yè)銀行網(wǎng)絡(luò)專家團(tuán)隊量子通信工作組）

其次，興業(yè)銀行濟(jì)南分行量子通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程為量子安全加密路由器使用量子密鑰，通過客戶原業(yè)務(wù)網(wǎng)絡(luò)建立量子安全加密IPsec VPN隧道，為中心機(jī)房與災(zāi)備機(jī)房間災(zāi)備數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)提供量子安全保障，如圖3所示。

圖3興業(yè)銀行濟(jì)南分行量子通信業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)傳輸流程

（圖片來源：文章《量子通信構(gòu)建銀行安全通信新格局》，作者：興業(yè)銀行網(wǎng)絡(luò)專家團(tuán)隊量子通信工作組）

興業(yè)銀行濟(jì)南分行波分單纖量子通信模式的成功實施，構(gòu)建了銀行業(yè)一級分行與同城災(zāi)備機(jī)房之間安全通信新格局，為同業(yè)量子通信應(yīng)用探索提供了有益參考。

結(jié)語

近年來，我國在量子科技領(lǐng)域一系列重要科學(xué)問題和關(guān)鍵核心技術(shù)上不斷取得突破，并在部分方向?qū)崿F(xiàn)國際領(lǐng)先，令全球科技界為之矚目，且在量子科技從基礎(chǔ)研究向應(yīng)用領(lǐng)域的轉(zhuǎn)化，以及相關(guān)的戰(zhàn)略布局也在提速，在這場關(guān)于未來的激烈競逐中，中國已經(jīng)按下了“快進(jìn)鍵”。

與此同時，隨著數(shù)字金融的快速發(fā)展，開放化、系統(tǒng)化、線上化、貨幣數(shù)字化等將成為金融環(huán)境的典型特征，銀行業(yè)在通信過程中的機(jī)密性、可靠性、完整性的需求亟需提升，同時，隨著數(shù)據(jù)量的爆發(fā)增長，經(jīng)典計算資源的算力瓶頸問題逐漸顯露。在此背景下，如何進(jìn)一步加快以量子通信和量子計算為代表的量子科技在金融場景的融合應(yīng)用步伐，以為銀行業(yè)金融機(jī)構(gòu)未來的數(shù)字化轉(zhuǎn)型創(chuàng)新提供高質(zhì)量的安全保障、構(gòu)建強(qiáng)大的新型動力引擎，將成為未來銀行業(yè)技術(shù)領(lǐng)域重點戰(zhàn)略布局之一，一場棋風(fēng)迥異的量子科技創(chuàng)新棋局即將在金融領(lǐng)域暢快開啟。

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【4】興業(yè)銀行網(wǎng)絡(luò)專家團(tuán)隊量子通信工作組.量子通信構(gòu)建銀行安全通信新格局[J].金融電子化，2021.

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