量子通信:未來5年市場規模將達903億元,量子互聯如何網惠及大眾?

編者按：本文來自微信公眾號「灼識CIC」（ID:cninsights），作者：CIC灼識諮詢，36氪經授權發布。原題目《【灼識•新基建專題四】量子通信產業化加速，量子網際網路惠及大眾》

《國家中長期科學和技術發展規劃綱要（2006—2020）》首次將量子通信研究列入重大科學計劃，量子通信更是受到政、產、學界的高度關注，取得了一系列技術研發和應用的重大突破。在此基礎上，鑑於未來對信息傳遞安全性的要求日益提高，量子通信的產業化發展將步入新階段。

量子通信：絕對安全、大容量、高效、抗幹擾

量子通信是基於量子的「測不準」和「量子糾纏」的兩大物理特性實現的。量子的「測不準」是指如果事先不知道單個量子狀態，就不可能通過測量把狀態的信息完全讀取；不能讀取就不能複製。「量子糾纏」是指當兩個微觀粒子處於糾纏態，不論分離多遠，對其中一個粒子的量子態做任何改變，另一個會立刻感受到，並做相應改變。

根據量子通信使用信道的不同，量子通信可以被分為量子隱形傳送和量子密碼通信兩類。由於技術限制，現階段的量子隱形傳送距離實現其產業化應用甚遠。而量子密碼通信在當下能夠被產業化應用。後者是一種基於密碼學的信息安全技術，而非信息傳輸技術，可理解為「光纖通信+量子加密」或者「量子密鑰分發」。

來源：CIC灼識諮詢

與傳統通信相比，量子通信具有以下優點：

• 絕對安全：信息傳遞過程中，任何截獲測量量子密鑰的操作都會改變量子狀態，且量子通信沒有電磁輻射，第三方無法進行無線監聽或探測；

• 信道容量大：量子通信容量比傳統光通信提高了幾個數量級，既可滿足幹線寬帶大容量信息傳輸需求，也可靈活應用於各支線容量需求不是很高的傳輸；

• 時效性高：量子信息傳遞不受任何障礙阻隔，通信線路時延近乎為零，能同時以超高速進行傳輸；

• 抗幹擾能力強：量子通信中的信息傳輸無需媒介，不受空間環境的影響，具有很強的抗幹擾性能。

產業鏈：以元器件及核心設備為中心，打造傳輸幹線和系統平臺，實現應用落地

在量子通信產業鏈上，上遊量子密鑰分發器、量子路由器等核心設備的研發是支撐整個量子通信的基石；中遊配套系統平臺開發和運輸幹線的構建是加速量子通信應用落地的保證；下遊量子通信應用場景的拓展則是量子通信產業化、市場化的關鍵。

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市場規模：信息安全性需求的提高將推動量子通信市場進一步高速發展

作為新興產業，量子通信市場處於高速發展階段。以收入計，2019年中國量子通信市場規模為425億元，2017-2019年間市場規模增長率達54%。隨著信息安全性需求的提高、量子通信技術的發展，及市場應用領域的拓展，預計未來5年中國量子通信市場規模將以複合年均增長率16%的速度繼續增長，到2024年，市場規模將達903億元。

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應用領域：基於技術儲備、基礎設施、國家政策，量子通信將滲透於國家、企業乃至個人

無論在國家政策、基礎設施、技術儲備、應用領域、上，量子通信產業發展已是「箭在弦上」。在國家政策方面，量子通信是「十三五」重要規劃內容之一，獲得國家級計劃扶持；在基礎設施方面，發改委提出在京滬幹線和墨子號衛星的基礎上，建設國家廣域量子保密通信骨幹網絡建設一期工程，在京津冀、長江經濟帶等重點區域建設量子保密通信骨幹網及城域網，並在若干地區建設衛星地面站，形成量子保密通信骨幹環網；在技術儲備方面，我國在量子通信技術上世界領先，成功完成了星地高速量子密鑰分發、地星量子隱形傳態、千公裡級的量子糾纏分發等重要實驗；在應用領域方面，當前中國已實現量子通信在軍事國防、政務、金融等領域的應用。

預計在未來，量子通信產業將獲得更加廣闊的發展空間：

• 軍事國防：軍事國防領域具有對信息安全要求最高，不追求項目的高經濟效益的特點，因此能較快的實現量子通信大規模應用。在國防和軍事領域，量子通信能夠應用於通信密鑰生成與分發系統，向未來戰場覆蓋區域內任意兩個用戶分發量子密鑰，構成作戰區域內機動的安全軍事通信網絡；應用於信息對抗，改進軍用光網信息傳輸保密性，提高信息保護和信息對抗能力；應用於深海安全通信，為遠洋深海安全通信開闢新途徑；利用量子隱形傳態以及量子通信絕對安全性、超大信道容量、超高通信速率、遠距離傳輸和信息高效率等特點，建立滿足軍事特殊需求的軍事信息網絡，為國防和軍事贏得先機。

• 政務領域：政府機關單位（如公安、工商、地稅、財政）的通信對信息的安全性也有較高要求，我國多地已建成量子政務網。依託於廣域通信網的建成，在政務單位搭建量子通信節點，節點內的用戶可以在提供量子安全下的實時語音通信、實時文本通信及文件傳輸等功能，保證信息傳遞的安全性。2014年，濟南量子通信試驗網正式投入使用，包括3個集控站，50個用戶節點，28個節點單位，可以為省內含省直機關事業單位、高校、銀行等提供超過90部量子加密的語音電話、傳真、文本通信和文件傳輸業務，業務接通率達到99%以上。

• 金融領域：隨著信息技術的發展，交易網絡化、系統化、快速化和貨幣數位化已經是當前金融業最重要的特點，這對金融信息系統的安全保密性提出了嚴格的要求。金融信息系統必須保證金融交易的機密性、完整性、訪問控制、鑑別、審計、追蹤、可用性、抗抵賴性和可靠性。目前中國量子通信已經可以為銀行、證券、期貨、基金等金融機構開展數據中心異地災備、企業網銀實時轉帳等應用。2017年中國工商銀行成功量子通信技術實現網上銀行京滬異地數據的量子加密傳輸。這是全球銀行業首次應用千公裡級量子通信技術，也是中國量子通信進入實用化的一個重要裡程碑。

• 電力領域：電力系統涉及發、變、輸、配、用等多個流程，系統複雜，且對安全、穩定、可靠方面有著較高要求。電力系統關係國計民生，在中國大力推動智能電網建設和輸配電改革的基礎上，量子通信有望幫助電力系統實現安全穩定可靠運行。

• 雲服務領域：隨著5G的部署深入，未來大量數據和業務都將集中於雲計算數據中心，因此數據中心對信息安全的要求也較高，量子通信有望在雲服務中實現應用。

• 個人：除政府和企業用戶外，許多廠商逐步開拓量子通信的個人應用領域，如國盾量子推出了量子安全U盾、量子安全TF卡、量子安全加密手機等產品。

海外對標：各國多角度布局量子通信產業發展，全球科技行業迎來最強風口

由於早期的投入，美國在量子通信領域佔據了先發優勢。早在2002年美國國防部高級研究計劃局就制定了《量子信息科學和技術發展規劃》，給出量子計算發展的主要步驟和時間表，成為美國早在21世紀初期便已建立量子信息領域先發優勢的重要原因。2018年，美國白宮發布《國家量子倡議法案》，將科研力量集中於三個方向：用於生物醫學、導航的超精密量子傳感器、能有效防止黑客侵入的量子通信，以及量子計算機。2020年，美國白宮國家量子協調辦公室發布《美國量子網絡戰略願景》，提出美國將開闢量子網際網路，確保量子信息科學惠及大眾，量子通信的實際應用範圍不斷拓寬。

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除美國外，歐洲、日本等區域和國家也致力於推進量子通信產業化發展，海外各國多角度布局量子通信行業。

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