「墨子號」衛星亮絕技 量子通信概念脈動
□本報記者 葉濤
中國「墨子號」量子科學實驗衛星在國際上首次成功實現從衛星到地面的高速量子秘鑰分發——8月10日，隨著這一重大科技成果發表在國際權威學術刊物《自然》雜誌上，中國科學家向建立「無法破解」的全球通信網絡又邁進了關鍵一步，標誌著我國在量子通信領域的研究在國際上達到全面領先的優勢地位。機構分析人士表示，今年來，量子通信技術研究及產業化進展積極，科技類主題布局的時間窗口將逐步來臨，堅定看好量子通信的主題性投資機會。
量子通信邁向實用化
「墨子號」衛星於2016年8月16日成功發射，運行一年來圓滿完成星地高速量子秘鑰分發、量子糾纏分發和地星量子隱形傳態實驗三大預先設定的全部科學目標，成為量子通信通向實用化的「關鍵一步」。
什麼是量子通信？它是量子物理學和密碼學相結合的一門新興學科，利用量子態的物理性質為通信雙方提供絕對安全的通信方式。量子保密通信從量子力學不確定性原理和量子態不可克隆定理出發，從理論上保證了保密性，即通信雙方能夠監測到竊聽者的存在並採取相應的措施。這一特性是由量子物理的基本原理所保證的，因為觀察或者測量一個量子系統均會造成量子態的擾動，從而造成可以檢測的反常，提醒通信雙方洩密。量子通信的核心優勢在於：無條件安全、高效抗幹擾。
量子衛星首席科學家、中國科學院院士潘建偉表示，這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網絡奠定了可靠的技術基礎。以星地量子秘鑰分發為基礎，將衛星作為可信中繼，可以實現地球上任意兩點的秘鑰共享，將量子秘鑰分發範圍擴展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網(如合肥量子通信網、濟南量子通信網、京滬幹線)互聯，可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網絡。
據專家介紹，與經典通信不同，量子秘鑰分發通過量子態的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的秘鑰，利用該秘鑰對信息進行「一次一密」的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。
早在二十世紀90年代，美國政府就開始把量子信息列為「保持國家競爭力」計劃的重點支持項目。美國國家標準語技術研究所(NIST)則將量子信息作為三個重點研究方向之一，之後包括政府研究機構、大學研究所和企業研發部門都開始了對量子通信的大範圍研究。2016年4月，歐盟委員會宣布計劃啟動10億歐元的量子技術旗艦項目，目標是在歐洲範圍內實現量子技術產業化。在亞洲，日本郵政省在2000年就將量子通信列為一項國家級高技術開發項目，並且制定長達10年的中長期研究計劃，目前日本已經形成了「產官學」聯合攻關方式來推進量子通信的研究與應用。
中國量子通信走在世界前列，中國率先建立了多個城際量子幹線網，並發射全球第一顆量子科學試驗衛星「墨子號」，首次實現衛星和地面間量子通信。中國的宏偉目標是到2030年在全球率先建立量子通信網絡。目前，量子通信正逐步從實驗階段過渡到應用階段。在技術上，我國的量子通信技術已經完全能夠適用商用要求，通過地基實驗在信道損耗和噪聲水平方面有效驗證了未來構建基於量子星座的星地、星間量子通信網絡的可信性。
產業化進展積極
今年以來，我國量子通信技術研究及產業化進展積極。應用產業上，全球首條量子通信商用滬杭幹線全線接通；第一條商用量子通信專網——濟南市黨政機關量子通信專網順利通過測試；此外，「馬約拉納費米子」的發現將大幅推進量子計算機的研發進程，傳統通信加密方式將面臨挑戰，量子通信技術(理論上不可破解)需求愈發迫切。
根據Global Industry Analysts Inc公司預測，2020年量子通信主要是研究機構和國家安全部門在使用，預計佔比為73.10%；到2030年大規模企業(包括銀行)將成為量子通信主要客戶，佔比達到43.50%，是2020年的2倍之多。招商證券分析師表示，目前量子保密通信運用較為成熟的領域分別是國防、金融、政務專網。其中2-3年內政務板塊預測將由50億元以上的市場規模，長期將有數百億元以上的市場。而一旦成本得到有效控制，無條件安全的量子通信將佔領公眾網廣闊的市場。
例如，2017年在銀監會指導下，國盾量子先後主力工商銀行實現異地數據千公裡級量子加密傳輸應用，為交通銀行打造企業網銀量子保密通信創新應用，與北京農商行打造環網多路由保護的量子保密通信同城數據災備應用，在上海建成全球最大的金融服務量子通信城域網——上海張江金融網絡。
川財證券表示，量子通信產業鏈按照上中下遊氛圍設備、網絡建設、運營以及應用服務三個層次，上遊包括晶片及對應的光量子探測器，中遊為量子設備、配套的光通信設備及光纖，下遊為具體的量子通信幹線、基站建設商和運營商。一般而言，新興產業基建先行，由於量子通信產業仍處在早期階段，基礎設施投入將逐步加大、應用逐漸成型，建議重點關注設備和網絡建設相關公司。其認為，硬體設備和信心系統是量子通信技術的核心，也是當前時點率先受益的方向。
興業證券則提出量子通信行業和策略「共振」邏輯，並認為從行業角度出發，主題正處於行業的快速發展期，我國計劃2020年實現亞洲與歐洲的洲際量子密碼通信，2030年建成全球化的廣域量子通信網絡，市場規模短期內爆發式擴張，千億元新藍海將加速形成。從策略角度出發，具有上下推動需求一致、想像空間大一級催化事件密集三個特徵：首先，中央和地方政府支持政策密集出臺，產業資本也積極響應布局量子通信；其次，量子通信應用範圍廣泛，多個新領域的技術突破或新項目的落地將帶來多輪行情接力，同時也有望接力繼高鐵、核電「走出去」的重任：最終，下半年多個重磅項目(如國內首條量子商用幹線「杭滬量子商用幹線」預計將於下半年竣工並投入使用)陸續落地將持續催化市場對量子通信板塊的預期。