专家观点 | 王彦博：光子隐私计算：光子金融科技的新方向

观点

2023年12月20日，华夏银行信息科技部副总经理、龙盈智达（北京）科技有限公司首席数据科学家王彦博出席2023中关村论坛系列活动——第11届数字金融大会，并发表主题为《光子隐私计算：光子金融科技的新方向》的演讲。他指出，在数字经济时代背景下，随着各行各业数字化转型发展的不断深化，基于电子计算的经典算力体系将逐渐面临挑战，开辟光子计算新路径，已成为提高计算效率、降低计算功耗的重要选项。对于金融行业而言，光子计算可能带来的效能优势天然与金融行业的需求相匹配，光子金融科技新领域应运而生。

华夏银行创新提出“光子金融科技”方向及“4C框架”方法论体系，包括：光子通信（Optical Communication）、光子计算（Optical Computation）、光子数据转化（Optical Conversion of Data）和光子密码学（Optical Cryptography），支持将光子科技批量化引入金融科技。其中，在光子密码学中光子隐私计算方面已经取得初步研究进展——面向联合风控场景，可以使用光子计算对CKKS同态加密算法中的Hadamard积运算进行加速，使Hadamard积运算效率提升约32倍；基于光子计算改进的CKKS算法较经典的Paillier同态加密算法在运算效率方面可提升约200倍。下一步，华夏银行将会继续与合作伙伴一同探索光子计算对CKKS算法中的取模运算以及对其它同态加密和密码学算法进行加速，同时加强光子金融科技人才培养。

华夏银行信息科技部副总经理、龙盈智达（北京）科技有限公司首席数据科学家 王彦博

*发言内容 （以下内容根据现场速记整理）

尊敬各位领导、各位专家、嘉宾朋友们，大家好！今天给大家分享的主题是：《光子隐私计算：光子金融科技新方向》。同时，也借数字金融大会“番钛客”这个平台，向大家汇报一下我们在过去一段时间里做的一些工作。

我将从以下四个方面进行介绍：

首先是商业银行呼唤光子科技。

随着大模型技术的横空出世，其底层的算力问题受到社会各界高度关注。当前基于电子计算的经典算力体系将面临压力和挑战，开辟光子计算新路径，已成为提高计算效率、降低计算功耗的重要选项。

商业银行呼唤光子科技主要面向以下三个方向：一是网络通信，二是信息计算，三是密码学应用，它们都需要光子科技赋能，形成光子金融科技新兴领域。

第二是光子金融科技方法论体系。

华夏银行提出了光子金融科技（Optical FinTech）和“4C框架”方法论体系，包括：光子通信（Optical Communication）、光子计算（Optical Computation）、光子数据转化（Optical Conversion of Data）和光子密码学（Optical Cryptography），支持将光子科技批量化引入金融科技。此外，“4C框架”还可以进一步扩展到“6C”甚至更多，涵盖光子云（Optical Cloud）及光子数据存储（Optical Collection of Data）。在光子通信、光子计算和光子数据转化方面，我们的成果已经在《银行家》期刊上予以发表。

第三是光子隐私计算应用研究。

给大家汇报一下近期我们和合作伙伴图灵智算一起在光子隐私计算上的新成果。隐私计算大家都比较了解，可以简单分为三个方向：多方安全计算、联邦学习和可信执行环境。在隐私计算所涉及的技术门类中，同态加密是一项重要技术，它是一种在密文上做运算再解密与直接在明文上做运算保持结果一致的密码学技术。早在1977年，RSA这种非对称加密算法就已经被提出，它同时也是一种乘法同态加密算法。1999年，Paillier算法被提出，可以做加法同态加密，但业界普遍认为，Paillier同态加密算法工作效率相对较低。通过我们在相关场景上进行测算，Paillier运算效率比明文慢约200万倍。当然，如果应用场景不要求精确计算，基于近似计算的一些同态加密算法，比如CKKS算法可以很好地发挥优势。我们要考虑的就是相关算法底层原理架构是否可以使用光子计算来加速。

我们将加法同态加密运用于联合风控中的联合征信场景，比如客户已经在两家金融机构有过资产类的业务，其中一家授信一千万元左右，另一家授信六千万元左右，第三家金融机构希望了解客户在其他金融机构的授信总额，但不需要知道各家分别的授信额度。这样在对数据进行保护的前提下，第三家金融机构可以有效防范多头借贷和过度授信的问题。

传统的全同态加密CKKS方法主要包括四个步骤：编码过程、密钥生成过程、加密过程和解密过程。在密钥生成方面涉及到多项式环上的乘法运算，其过程包含Hadamard积运算和取模运算，同时加密过程和解密过程也需要这样的运算。我们使用光子芯片对Hadamard积运算进行加速。

从实证角度来看，将基于光子计算改进的CKKS技术运用于刚刚举的例子中，两家金融机构授信额度总和的近似值为8.03千万元，而实际值应该是8.037千万元，误差仅为0.087%，这样一个误差对于我们的业务场景来说是可以满足基本应用需求的。在效率方面，光子计算可以将CKKS中的Hadamard积运算提升约32倍。

因此，当我们需要用Paillier同态加密做加法运算时，根据我们的场景测算，该技术比直接进行明文计算慢约200万倍，如果密文运算需要10分钟，这个时间在很多场景上是难以接受的。然而在同样的场景上，若使用基于光子计算改进的CKKS技术，总体来讲这个运算时间可以缩短约200倍，也就是说大约需要3秒钟就可以完成了。

今天借数字金融大会“番钛客”这个平台向大家汇报，光子隐私计算这个新方向是可行的。后续，我们还会继续与合作伙伴一同探索光子计算对CKKS算法中的取模运算以及对其它同态加密和密码学算法进行加速，积极探索新的技术方案。

最后是光子金融科技前景广阔。

近年来，光子科技作为一项前沿科学技术，正蓬勃发展并逐步走向成熟。当前在金融领域落地实践光子科技恰逢其时。在这样一个背景下，培养一批光子金融科技人才非常重要。

以上是我今天的汇报，谢谢大家！