觀點丨??量子信息技術賦能商業(yè)銀行轉型升級

時間：2023-05-28 17:09:01 | 來源：網(wǎng)站運營

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觀點丨??量子信息技術賦能商業(yè)銀行轉型升級：歡迎金融科技工作者積極投稿！
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——金融電子化

文 / 中國人民銀行丹東市中心支行 紀瑞樸
量子信息技術是量子力學與信息科學融合的新興交叉學科，涵蓋量子通訊、量子計算、量子定位、量子傳感等多個分支，它的誕生標志著人類社會將從經(jīng)典技術跨入量子技術的新時代。量子信息技術以微觀粒子系統(tǒng)為操控對象，借助量子疊加態(tài)、量子糾纏效應等獨特物理現(xiàn)象進行信息獲取、處理和傳輸，能夠在提升運算速度、保障信息安全、精準導航定位等方面帶來原理性優(yōu)勢并突破經(jīng)典技術瓶頸，對未來我國經(jīng)濟金融轉型發(fā)展將產(chǎn)生顛覆性重大影響。銀行作為信息密集型行業(yè)，量子信息技術將給銀行業(yè)大數(shù)據(jù)和人工智能應用、信息存儲和保密傳輸、金融區(qū)塊鏈深度應用帶來新契機和新動能。

量子通信為信息傳輸開辟了全新的安全通道

隨著計算機算力的快速提升、網(wǎng)絡攻擊手段的不斷翻新，銀行信息傳輸面臨的安全威脅日益加大，信息失竊事件屢見不鮮。新興的量子通信技術可為銀行信息安全提供可靠的解決方案，有效應對竊聽和外部攻擊威脅。因為量子通信是以光子、原子等微觀粒子的量子態(tài)作為信息編碼載體，通過量子糾纏效應實現(xiàn)信息傳遞的一種新型通信方式。由于量子糾纏效應，通信的兩個粒子只要改變?nèi)我庖粋€，另一個的量子態(tài)也將瞬間發(fā)生改變，從而引起坍縮。因此，銀行信息一旦在傳輸過程中受到監(jiān)測和干擾，必將破壞原有信息，竊取者即使截獲信息也會失去價值?？梢姡c現(xiàn)有網(wǎng)絡通信主要依托RSA、DES等加密算法來確保信息安全截然不同，量子通信則是利用量子本身獨具的物理特性，使其天然具有絕對保密性和安全性。

經(jīng)過多年艱辛探索，我國量子通信的商用化已走在國際前端，全球首顆量子通訊實驗衛(wèi)星“墨子號”成功發(fā)射，全球首條量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”正式開通，未來還將建立天地一體化的廣域量子互聯(lián)網(wǎng)。量子通信充分展示了高可信度的金融信息與資訊傳輸能力，為銀行與外部的信息交互及跨地區(qū)、跨洲際的數(shù)據(jù)加密傳輸提供了最為可靠的安全通道，可使銀行整個信息網(wǎng)絡免于被竊聽和密碼破解的風險，對提升我國銀行業(yè)整體信息安全水平具有劃時代意義。目前，工商銀行、中國銀行、交通銀行等多家銀行已相繼通過量子通信網(wǎng)絡，成功實現(xiàn)了同城或異地之間的數(shù)據(jù)保密傳輸。


量子計算可提高數(shù)據(jù)處理能力

近年來，隨著金融科技的強勁賦能，特別是在“5G+物聯(lián)網(wǎng)”的催化下，銀行業(yè)由封閉走向開放，與實體經(jīng)濟和各類生產(chǎn)生活場景互聯(lián)互通、深度融合，商業(yè)銀行匯集的數(shù)據(jù)量呈幾何級數(shù)增長，而且數(shù)據(jù)類型更加豐富多元，從傳統(tǒng)的結構化數(shù)據(jù)演進擴展到以音視頻、社交媒體為代表的半結構化和非結構化數(shù)據(jù)，商業(yè)銀行已經(jīng)悄然跨入大數(shù)據(jù)時代。

大數(shù)據(jù)給銀行數(shù)字化、智慧化轉型提供了新機遇，但也帶來了巨大挑戰(zhàn)。一方面，摩爾定律近乎失效，傳統(tǒng)電子芯片隨著微縮化程度接近物理極限而愈加難以解決散熱和比特丟失問題，計算能力提升嚴重受阻，銀行對數(shù)據(jù)分析的高精度和及時性要求愈發(fā)難以保障。因為理論上增強芯片微縮化程度，使單位芯片面積集成更多的晶體管，可以提升算力，但在芯片微縮化達到物理極限的條件下，由于非可逆門操作反而會丟失大量比特，并轉化為熱量，最終勢必燒穿電子芯片。另一方面，現(xiàn)有電子計算機的算力已難以支撐銀行業(yè)人工智能應用發(fā)展需求。當前銀行業(yè)正在大力發(fā)展人工智能技術，并應用于智能客服、智能營銷、智能風控等領域。然而，在摩爾定律近乎失效的境況下，現(xiàn)有計算能力無法支撐日益龐大的數(shù)據(jù)計算與分析，人工智能的持續(xù)訓練受到限制。

而量子計算機則是利用量子疊加性開創(chuàng)的一種新型計算模式，由于量子比特可以同時存儲二進制的0和1，使其天然具有并行運算能力，從而可以指數(shù)級的速率加速算法。2020年12月，我國成功開發(fā)出擁有76個光子100種模式的量子計算機“九章”，其運算速度比目前全球最快的超級計算機“富岳”快100萬億倍。隨著各類商用化的量子計算設備進入市場，銀行通過引入量子算法，對傳統(tǒng)的機器學習算法進行優(yōu)化，能大幅提升海量數(shù)據(jù)的實時處理能力。特別是對計算速度要求頗高的智能風控、智能營銷領域，使用經(jīng)典計算設備可能需要調(diào)用大量的服務器資源，組成龐大的“神經(jīng)網(wǎng)絡”。量子計算支持開發(fā)更智能、更靈敏的計算機學習系統(tǒng)，在算力和速度方面具有顯著優(yōu)勢，能夠徹底打破銀行業(yè)計算能力的瓶頸。


量子計算可增強金融區(qū)塊鏈的并發(fā)能力

目前制約區(qū)塊鏈發(fā)展的一個重要瓶頸是出塊速度不高、并發(fā)量低，致使區(qū)塊鏈應用于需要高并發(fā)的大規(guī)模金融支付清算業(yè)務時捉襟見肘。系統(tǒng)運用量子計算加快簽名驗證、Hash碼驗證、Merkle樹搜索等所有計算任務后，可有效提高吞吐量，從而助推金融區(qū)塊鏈的應用更加便捷。


量子存儲可增強銀行數(shù)據(jù)存儲能力

龐大的數(shù)據(jù)資源是銀行數(shù)字化、智慧化轉型升級的核心和命脈，而隨著數(shù)據(jù)規(guī)模的海量擴張，現(xiàn)有的經(jīng)典比特存儲設備遠遠無法滿足存儲需求，數(shù)據(jù)存儲已使銀行不堪重負。與此同時，銀行的數(shù)據(jù)資源形態(tài)和“純度”變得更加復雜，如果使用現(xiàn)有的經(jīng)典比特資源存儲數(shù)據(jù)，將不得不對數(shù)據(jù)進行分離存儲，這既不利于數(shù)據(jù)的整合與利用，又極易引發(fā)數(shù)據(jù)泄露風險。

基于量子具有相干性和疊加性的獨特優(yōu)勢，量子存儲設備的存儲能力隨著量子比特數(shù)目增加而呈指數(shù)級增長，其存儲能力增速遠快于數(shù)據(jù)增速。專家推論，固態(tài)量子存儲器的容量如果達到100個量子比特，就已經(jīng)遠超全球所有經(jīng)典存儲器之和，更何況我國早已利用二維量子存儲列陣的方法，成功將存儲單元數(shù)目提升至225個。因此，量子存儲的巨大容量為銀行的碎片化、非結構化大數(shù)據(jù)存儲提供了可靠的解決方案。同時，量子存儲有利于實現(xiàn)銀行數(shù)據(jù)的集中整合，防范信息泄露風險，提升數(shù)據(jù)運算效率。


量子定位可提升銀行位置服務能力

其實位置服務早已廣泛應用于銀行業(yè)務中，其基本原理是移動終端通過定位技術獲取當前位置信息，繼而通過移動網(wǎng)絡等手段獲取服務。近年來，手機銀行、微信銀行、App小程序等應用迅速普及，位置服務在移動端的應用方向包括網(wǎng)點或自助設備查詢、特惠商戶推薦等。隨著信息科技進步，銀行對位置服務的應用已逐漸從被動性的“人找服務”，向主動性的“服務找人”轉變。對位置數(shù)據(jù)的分析，能夠反映人們行為、偏好、社交等信息，愈來愈多的銀行開始基于位置信息開展精準營銷和提供個性化服務。

然而，傳統(tǒng)的定位技術普遍存在信號弱、不準確、易受干擾和攻擊等諸多短板，難以滿足精度不斷提高和體量不斷擴張的金融位置服務需求。而量子定位系統(tǒng)（QPS）則是利用量子自身奇特的糾纏性和壓縮態(tài)而開發(fā)的新一代導航定位技術，它可突破包括GPS在內(nèi)的經(jīng)典無線電定位系統(tǒng)因信號的帶寬和功率對定位精度的限制，大幅提升定位精度，能夠有效將定位功能精確到厘米級，從而將銀行的位置服務功能提升到一個全新水平。未來基于量子定位的銀行位置服務，或將不再局限于某個區(qū)域，而是精確到某片商區(qū)甚至某個店鋪，真正實現(xiàn)因人而異的個性化、定制化服務。




參考資料

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[2]孫其峰、慶柯欣夫：《量子信息技術概覽》[J]，《軍事文摘》，2020（05），7-11
[3]張春艷、趙權、楊紫：《量子計算機對現(xiàn)代金融信息安全體系的影響》[J]，《金融科技時代》，2019（02），44-48
[4]於學松：《量子保密通訊與金融信息傳輸安全》[J]，《南方金融》，2019（08），20-27
[5]阮利華：《量子計算和量子通信的發(fā)展研究及應用》[J]，《信息系統(tǒng)工程》，2019（05），153-158

《金融電子化》新媒體部：主任 / 鄺源 編輯 / 潘婧 傅甜甜