观点丨​​量子信息技术赋能商业银行转型升级

时间：2023-05-28 17:09:01 | 来源：网站运营

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观点丨​​量子信息技术赋能商业银行转型升级：欢迎金融科技工作者积极投稿！
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——金融电子化

文 / 中国人民银行丹东市中心支行 纪瑞朴
量子信息技术是量子力学与信息科学融合的新兴交叉学科，涵盖量子通讯、量子计算、量子定位、量子传感等多个分支，它的诞生标志着人类社会将从经典技术跨入量子技术的新时代。量子信息技术以微观粒子系统为操控对象，借助量子叠加态、量子纠缠效应等独特物理现象进行信息获取、处理和传输，能够在提升运算速度、保障信息安全、精准导航定位等方面带来原理性优势并突破经典技术瓶颈，对未来我国经济金融转型发展将产生颠覆性重大影响。银行作为信息密集型行业，量子信息技术将给银行业大数据和人工智能应用、信息存储和保密传输、金融区块链深度应用带来新契机和新动能。

量子通信为信息传输开辟了全新的安全通道

随着计算机算力的快速提升、网络攻击手段的不断翻新，银行信息传输面临的安全威胁日益加大，信息失窃事件屡见不鲜。新兴的量子通信技术可为银行信息安全提供可靠的解决方案，有效应对窃听和外部攻击威胁。因为量子通信是以光子、原子等微观粒子的量子态作为信息编码载体，通过量子纠缠效应实现信息传递的一种新型通信方式。由于量子纠缠效应，通信的两个粒子只要改变任意一个，另一个的量子态也将瞬间发生改变，从而引起坍缩。因此，银行信息一旦在传输过程中受到监测和干扰，必将破坏原有信息，窃取者即使截获信息也会失去价值。可见，与现有网络通信主要依托RSA、DES等加密算法来确保信息安全截然不同，量子通信则是利用量子本身独具的物理特性，使其天然具有绝对保密性和安全性。

经过多年艰辛探索，我国量子通信的商用化已走在国际前端，全球首颗量子通讯实验卫星“墨子号”成功发射，全球首条量子保密通信骨干网“京沪干线”正式开通，未来还将建立天地一体化的广域量子互联网。量子通信充分展示了高可信度的金融信息与资讯传输能力，为银行与外部的信息交互及跨地区、跨洲际的数据加密传输提供了最为可靠的安全通道，可使银行整个信息网络免于被窃听和密码破解的风险，对提升我国银行业整体信息安全水平具有划时代意义。目前，工商银行、中国银行、交通银行等多家银行已相继通过量子通信网络，成功实现了同城或异地之间的数据保密传输。


量子计算可提高数据处理能力

近年来，随着金融科技的强劲赋能，特别是在“5G+物联网”的催化下，银行业由封闭走向开放，与实体经济和各类生产生活场景互联互通、深度融合，商业银行汇集的数据量呈几何级数增长，而且数据类型更加丰富多元，从传统的结构化数据演进扩展到以音视频、社交媒体为代表的半结构化和非结构化数据，商业银行已经悄然跨入大数据时代。

大数据给银行数字化、智慧化转型提供了新机遇，但也带来了巨大挑战。一方面，摩尔定律近乎失效，传统电子芯片随着微缩化程度接近物理极限而愈加难以解决散热和比特丢失问题，计算能力提升严重受阻，银行对数据分析的高精度和及时性要求愈发难以保障。因为理论上增强芯片微缩化程度，使单位芯片面积集成更多的晶体管，可以提升算力，但在芯片微缩化达到物理极限的条件下，由于非可逆门操作反而会丢失大量比特，并转化为热量，最终势必烧穿电子芯片。另一方面，现有电子计算机的算力已难以支撑银行业人工智能应用发展需求。当前银行业正在大力发展人工智能技术，并应用于智能客服、智能营销、智能风控等领域。然而，在摩尔定律近乎失效的境况下，现有计算能力无法支撑日益庞大的数据计算与分析，人工智能的持续训练受到限制。

而量子计算机则是利用量子叠加性开创的一种新型计算模式，由于量子比特可以同时存储二进制的0和1，使其天然具有并行运算能力，从而可以指数级的速率加速算法。2020年12月，我国成功开发出拥有76个光子100种模式的量子计算机“九章”，其运算速度比目前全球最快的超级计算机“富岳”快100万亿倍。随着各类商用化的量子计算设备进入市场，银行通过引入量子算法，对传统的机器学习算法进行优化，能大幅提升海量数据的实时处理能力。特别是对计算速度要求颇高的智能风控、智能营销领域，使用经典计算设备可能需要调用大量的服务器资源，组成庞大的“神经网络”。量子计算支持开发更智能、更灵敏的计算机学习系统，在算力和速度方面具有显著优势，能够彻底打破银行业计算能力的瓶颈。


量子计算可增强金融区块链的并发能力

目前制约区块链发展的一个重要瓶颈是出块速度不高、并发量低，致使区块链应用于需要高并发的大规模金融支付清算业务时捉襟见肘。系统运用量子计算加快签名验证、Hash码验证、Merkle树搜索等所有计算任务后，可有效提高吞吐量，从而助推金融区块链的应用更加便捷。


量子存储可增强银行数据存储能力

庞大的数据资源是银行数字化、智慧化转型升级的核心和命脉，而随着数据规模的海量扩张，现有的经典比特存储设备远远无法满足存储需求，数据存储已使银行不堪重负。与此同时，银行的数据资源形态和“纯度”变得更加复杂，如果使用现有的经典比特资源存储数据，将不得不对数据进行分离存储，这既不利于数据的整合与利用，又极易引发数据泄露风险。

基于量子具有相干性和叠加性的独特优势，量子存储设备的存储能力随着量子比特数目增加而呈指数级增长，其存储能力增速远快于数据增速。专家推论，固态量子存储器的容量如果达到100个量子比特，就已经远超全球所有经典存储器之和，更何况我国早已利用二维量子存储列阵的方法，成功将存储单元数目提升至225个。因此，量子存储的巨大容量为银行的碎片化、非结构化大数据存储提供了可靠的解决方案。同时，量子存储有利于实现银行数据的集中整合，防范信息泄露风险，提升数据运算效率。


量子定位可提升银行位置服务能力

其实位置服务早已广泛应用于银行业务中，其基本原理是移动终端通过定位技术获取当前位置信息，继而通过移动网络等手段获取服务。近年来，手机银行、微信银行、App小程序等应用迅速普及，位置服务在移动端的应用方向包括网点或自助设备查询、特惠商户推荐等。随着信息科技进步，银行对位置服务的应用已逐渐从被动性的“人找服务”，向主动性的“服务找人”转变。对位置数据的分析，能够反映人们行为、偏好、社交等信息，愈来愈多的银行开始基于位置信息开展精准营销和提供个性化服务。

然而，传统的定位技术普遍存在信号弱、不准确、易受干扰和攻击等诸多短板，难以满足精度不断提高和体量不断扩张的金融位置服务需求。而量子定位系统（QPS）则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的带宽和功率对定位精度的限制，大幅提升定位精度，能够有效将定位功能精确到厘米级，从而将银行的位置服务功能提升到一个全新水平。未来基于量子定位的银行位置服务，或将不再局限于某个区域，而是精确到某片商区甚至某个店铺，真正实现因人而异的个性化、定制化服务。




参考资料

[1]郭光灿：《量子信息技术研究现状与未来》[J]，《中国科学》，2020（09），1395-1406

[2]孙其峰、庆柯欣夫：《量子信息技术概览》[J]，《军事文摘》，2020（05），7-11
[3]张春艳、赵权、杨紫：《量子计算机对现代金融信息安全体系的影响》[J]，《金融科技时代》，2019（02），44-48
[4]於学松：《量子保密通讯与金融信息传输安全》[J]，《南方金融》，2019（08），20-27
[5]阮利华：《量子计算和量子通信的发展研究及应用》[J]，《信息系统工程》，2019（05），153-158

《金融电子化》新媒体部：主任 / 邝源 编辑 / 潘婧 傅甜甜