论坛·原创|俄罗斯应对量子时代密码安全的布局、进展及面临挑战

admin 2026-07-04 04:58:53 网络安全文章 来源:ZONE.CI 全球网 0 阅读模式

文章总结: 俄罗斯构建了以量子密钥分发(QKD)为核心、后量子密码(PQC)为补充的双轨防御体系应对量子时代密码安全。QKD被赋予根本性战略使命,PQC作为过渡性手段。俄罗斯在星地量子通信、QKD技术改进和新型安全协议开发方面取得进展,并逐步建立本土PQC标准体系。但面临技术瓶颈、关键资源不足和法规体系不完善等挑战。其发展路径体现了在适应国际环境变化中的战略调整。 综合评分: 85 文章分类: 技术标准,政策法规,网络安全,数据安全,其他


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论坛·原创 | 俄罗斯应对量子时代密码安全的布局、进展及面临挑战

原创

陈伟 崔娟娟 陈伟 崔娟娟

中国信息安全

2026年7月3日 17:50 北京

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陈伟

文 | 数字丝路安全智库 陈伟;海军航空大学 崔娟娟

量子科技是当前全球科技竞争的关键领域之一。随着量子计算技术的快速发展,传统加密体系面临被破解的威胁。世界各国纷纷加快应对量子时代密码安全的研究布局,以期在量子时代占据技术制高点。其中,俄罗斯是全球拥有50量子比特及以上量级量子计算机的六个国家之一,在全球量子科技版图中占据关键席位,被美国情报机构视为量子科技的重要参与者。根据塔斯社报道,俄罗斯总统普京2025年4月的讲话指出,量子技术对国家发展至关重要,需要更广泛地应用该技术。俄罗斯高度重视量子科技发展及其对提升国家科技竞争力、保障国家安全、推动国家经济转型升级的战略意义。

一、俄罗斯应对量子时代密码安全的总体布局

为确保量子时代信息安全,俄罗斯通过颁布政策文件等形式进行密码安全总体架构设计。

(一)密码安全战略背景与总体架构

面对量子计算技术对密码安全构成的现实紧迫威胁,俄罗斯自2019年起系统性构建了以量子密钥分发(QKD)为核心、后量子密码(PQC)为补充的双轨防御体系,形成具有自身特点的发展范式。

2019年,俄罗斯政府宣布采纳首份量子技术路线图。2020年8月,俄罗斯联邦政府数字发展和信息技术利用委员会批准由俄罗斯原子能集团(Rosatom)牵头制定的《量子计算发展路线图》,明确规定了超导、中性原子、离子阱、光子、极化子等五大技术平台的量化指标。同年9月,俄罗斯联邦政府批准由俄罗斯铁路公司(RZD)牵头制定的《量子通信路线图》,将光纤、大气、卫星量子通信等9项技术列为优先发展方向,并设定相关绩效指标。2020年11月,俄罗斯“国家量子实验室”联邦专项启动,旨在整合国内优势科研力量集中攻关。

2023年7月,俄罗斯量子安全制度框架实现关键升级。俄罗斯总理米舒斯京批准的《2030年前俄罗斯量子通信行业监管构想》,将量子通信行业监管与全球技术竞争力直接挂钩,分阶段确立实施目标。同月,俄罗斯联邦计量和技术管理署通过首批量子通信国家标准,要求核心设备国产化率不低于80%。2025年2月,俄罗斯发布“2025—2030年量子计算发展新路线图”,继续由国有企业主导实施。

为应对西方国家的制裁,俄罗斯强调“技术主权”原则,与西方标准体系保持选择性对接。其中,Rosatom与RZD两大国有企业发挥牵头作用:前者统筹量子计算与量子技术研发总体协调,后者专责量子通信基础设施建设与标准制定。总体上,俄罗斯选择以QKD为战略核心、以PQC为辅助补充的“双轨”技术路线。

(二)“双轨”路径的战略定位与功能分工

在俄罗斯选择的“双轨”路径中,QKD占据绝对核心地位,PQC处于辅助补充地位。

QKD被赋予根本性战略使命。俄罗斯2023年7月批准的监管构想明确将QKD列为“应对量子威胁、保障关键基础设施信息安全”的核心手段。其优先性源于三重逻辑:其一,信息论安全的绝对性。QKD基于量子力学不可克隆定理,不受计算能力增长影响,契合俄罗斯对“技术主权”的极致追求。其二,国有主导的可控性。俄罗斯大型国企牵头标准制定与基础设施建设,确保产业链自主可控。其三,关键领域的适配性。俄罗斯目前已建成的量子保密通信干线,优先覆盖政府、军事、金融等敏感场景,而非用于商业市场拓展。

PQC被限定为过渡性、兼容性和应急性手段。俄罗斯联邦安全局及数字发展部的技术评估,将PQC定位为“现有基础设施的最低限度保护方案”,而非长期战略方向。这一判断基于三重考量:其一,PQC基于数学困难问题。其安全性仍属于计算假设范畴,存在被未来量子算法或经典数学突破颠覆的理论风险。其二,因美国国家标准与技术研究院(NIST)主导的PQC标准化进程由美国政府控制,俄罗斯担忧其算法设计可能存在后门或漏洞。其三,PQC算法与现有网络协议的深度整合涉及大量国际专利和标准,俄罗斯面临在严格制裁环境下获取相关技术受限的挑战。

二、俄罗斯应对量子时代密码安全研发的主要进展

近年来,俄罗斯相关研究机构分别在QKD和PQC两个方向取得相应进展,还通过国际合作取得了一定成果。

(一)量子密钥分发方向进展

凭借在量子信息科学领域的深厚理论积累,俄罗斯的QKD技术发展主要依托Rosatom与RZD等机构协同推进,不断提高面向实际安全需求的技术开发能力。

一是大力推动地面与星地量子通信网络建设。在量子通信网络建设方面,俄罗斯采取了自主研发与国际合作并重的策略。在国内层面,俄罗斯量子中心、国立科技大学等机构开展了系列星地量子通信实验,建立了包括莫斯科周边在内的多个地面站。在国际层面,俄罗斯与中国在量子卫星通信领域开展了深度合作。2022年3月,俄中两国科学家成功完成了两国间首次“完整周期”量子通信试验,实现了跨越约3800公里的安全密钥分发和加密图片传输。这一成果不仅验证了金砖国家间构建量子通信网络的技术可行性,也为俄罗斯接入全球量子安全通信网络提供了重要路径。莫斯科郊外的兹韦尼哥罗德天文台专门设立了装备望远镜和摄像机的地面站,用于追踪卫星并完成量子信号接收。这些基础设施为俄罗斯构建天地一体化量子通信网络奠定了基础。俄罗斯量子空间技术公司等也参与其中。这是俄罗斯将量子通信技术从实验室推向实际应用和部署战略考量的具体体现。

二是不断改进优化量子密钥分发技术。QKD是俄罗斯科研团队主攻的核心技术方向。俄罗斯开展了多项创新研究,致力于提高QKD系统的安全性和实用性。俄罗斯国立研究型技术大学开发了一种能提高QKD系统光子检测效率的算法,提高了量子密钥生成速率。在量子密钥分发的安全性强化方面,俄罗斯、中国和泰国的科研人员合作研发出能抵御强光反向注入攻击的防护技术。量子加密技术虽然在理论上无法破解,但其物理实现可能存在漏洞,其中,强光反向注入攻击就是可能的攻击形式之一,将导致密钥泄露和通信通道运行错误。三方团队开发的防护技术成功“击退”了此类攻击,为量子通信系统的实际安全部署提供了重要保障。

三是积极开发新型量子安全协议。除了改进现有量子密钥分发技术,俄罗斯研究机构还在开发新型量子安全协议方面取得了进展。俄罗斯顿河国立技术大学科学家提出了利用量子隐形传态特性保护通信信道的新方法。他们开发的加密算法模块可以嵌入现有的量子协议,在不增加密码生成时间的前提下,提高信息安全水平,使数据拦截变得“极其困难和无利可图”。这种方法基于量子力学不可克隆原理,即无法在不破坏源头的情况下创建量子系统的精确副本,从而为通信安全提供了理论基础。俄罗斯研究团队还计划进一步研究光子的量子记忆效应,并将其应用于更高级别的加密保护。

(二)PQC研发方向进展

为应对量子计算机技术未来可能轻易破解当前主流加密体系以及“先收集,后解密”的威胁,俄罗斯在加快量子技术研发、深耕QKD的同时,也高度重视PQC发展,并将其置于与QKD协同共同维护国家安全的地位。在顶层国家战略推动下,俄罗斯在PQC领域已初步形成从基础算法、标准化到行业应用落地的整体布局。

一是逐步建立本土标准化体系。俄罗斯正参考国际标准,努力建立自主可控的PQC标准体系。在算法选择上,俄罗斯与国际主流发展趋势一致,重点考察基于格(Lattice-based)和基于哈希函数(Hash-based)的密码方案。在核心签名算法上,俄罗斯已于2024年提出一款基于哈希函数的数字签名方案,作为国家标准化的候选方案。俄罗斯相关技术委员会还发布了初步的信息技术标准化指南,为后续工作奠定基础。

二是关键技术实现国产化落地。俄罗斯已开始将PQC技术应用于核心网络和数据安全领域,推出了一批具备实战价值的产品。例如,2025年,由两家俄罗斯公司联合开发的网关,可以创建基于国产PQC算法的传输层安全(TLS)隧道,保护政府和企业网络流量安全。金融与区块链测试已在俄罗斯主要金融机构展开,涵盖密钥封装和数字签名两大功能。俄罗斯因诺波利斯大学还开发了数字签名集等多种工具。但是,由于俄罗斯PQC国家标准尚未正式通过,目前也未设定类似美国或欧盟的强制迁移时间表,在一定程度上影响了各产业PQC大规模迁移。

三、俄罗斯应对量子时代密码安全面临的主要挑战

尽管俄罗斯在应对量子时代密码安全方面取得了一系列进展,但仍面临多重挑战。这些挑战既有技术层面的“瓶颈”,也有经济、法规和国际竞争等各方面因素。

(一)技术突破障碍

光纤是俄罗斯当前量子通信的主流载体,但光缆在传输过程中出现光子不断损耗的情况,导致信号传输距离受限。尽管卫星量子通信可以克服这一限制,但卫星地面站建设和维护成本高昂,限制了其大规模部署。此外,量子密钥分发系统的密钥生成速率、与现有通信网络的兼容性等技术指标,需要在优化后才能满足实际应用需求。

量子密码技术的工程化实现高度依赖高性能电子元件和光学器件。俄罗斯政府2022年2月发布的《俄罗斯和国外高新技术发展白皮书》指出,电子元件严重依赖进口是其在人工智能、物联网等高科技领域的共性短板。这一短板直接传导至量子通信领域,意味着即便俄罗斯在量子密钥分发算法或协议设计上具备优势,但若无法自主制造核心元器件,其量子密码系统的安全性、稳定性和成本控制都将面临根本性挑战,难以实现大规模产业化部署。

(二)关键资源支撑不足

研发成本高昂和资源分配问题成为制约俄罗斯量子技术普及的突出难题。量子密码技术从实验室走向商业化应用,需要持续且巨额的资本注入。尽管俄罗斯Rosatom与RZD等巨头参与并由国家主导投资,但其整体市场化融资环境并不乐观,特别是PQC领域投入严重不足。美国兰德公司2023年发布的《大力促进量子技术研究与开发的国际合作》报告指出,俄罗斯面临风险资本下降、资金受限于地缘政治风险等问题。特别是在面临西方制裁和经济压力的背景下,俄罗斯能否持续投入足够资源支持量子安全研发。

从人力资源的角度看,俄罗斯量子科技人才储备也存在结构性短缺问题。量子密码技术研发需要同时精通量子物理、密码学、光学工程和通信技术人才。俄罗斯基础数学和物理学理论研究底蕴深厚,但将理论转化为工程实践的应用型人才培养存在短板,缺乏能够将前沿量子算法与密码协议转化为工程实物的复合型人才。

(三)法规政策体系有待完善

俄罗斯的量子加密和PQC法律和政策框架尚处于形成阶段,但已显示出独特的制度设计思路。与欧美国家相比,俄罗斯更加强调国家主导和安全优先,在平衡技术创新与风险管控方面采取了较为谨慎的态度。俄罗斯学者伊丽莎维塔·格罗莫娃等人的论文《量子法的开端》指出,俄罗斯量子密码法规体系存在不足,特别是量子密钥分发、量子随机数生成器和后量子密码等领域。

俄罗斯量子密码法规体系尚不完善,缺乏专门的法律规范和统一的技术标准。这可能导致俄罗斯技术研发和部署面临法律不确定性,也影响俄罗斯全球量子标准制定的话语权。特别是在PQC标准化方面,美国NIST已经启动了PQC算法的标准化进程,而俄罗斯在这一领域的参与度和影响力有限。

四、俄罗斯应对量子时代密码安全发展在适应中调整

俄罗斯在量子安全领域建立了以QKD为核心、PQC为补充的“双轨”体系,并采取了“战略规划、技术研发、政策设计”三位一体的发展路径,通过自主研发与国际合作相结合的方式,在星地量子通信、量子密钥分发技术改进和新型安全协议开发等方面取得了实质性进展,但因PQC投入资源不足,俄罗斯还面临技术瓶颈、经济约束、法规滞后等多重挑战。俄罗斯量子安全的发展现状既反映了俄罗斯作为传统科技大国的技术积累,也体现了其在国际环境变化背景下的适应性调整。

量子时代,俄罗斯密码安全政策与技术发展不仅关乎其自身国家安全和数字竞争力,也对全球量子安全格局和网络空间治理产生重要影响。特别是在当前国际形势错综复杂的背景下,俄罗斯量子安全战略可能成为塑造新兴技术治理模式的重要变量。因此,需要持续跟踪和关注俄罗斯量子安全政策的最新发展情况,特别是俄罗斯应对量子时代密码安全挑战而采取的新举措、PQC迁移的路径设计与时间表,以及量子科技国际合作新领域与新机制,包括在金砖国家、上海合作组织等多边框架下的量子安全合作前景。

(本文刊登于《中国信息安全》杂志2026年第5期)


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