量子科技深度報告:打破摩爾定律之矛,守護信息安全之盾

2020-12-08 騰訊網

1、 量子科技上升為國家戰略,二次產業浪潮將至

1.1 量子科技上升為國家戰略

量子科技產業獲政策持續支持,已上升為國家戰略。回顧過去多年國家對量子科技 產業的支持,中國對量子科技的布局較為超前。早在 2006 年發布的《國家中長期科學 和技術發展規劃綱要(2006—2020 年)》中,就已經提出「重點研究量子通信的載體和 調控原理及方法,量子計算,電荷-自旋-相位-軌道等關聯規律以及新的量子調控方 法」。在 2013 年發布的《國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012—2030 年)》中, 再次強調了「為空間網絡、光網絡和量子網絡研究提供必要的實驗驗證條件」。2015 年 發布的《中國製造 2025》中,提出「積極推動量子計算」的規劃。2016 年的「十三五 規劃」以及《「十三五」國家戰略性新興產業發展規劃》中,均對量子計算、量子通信、 量子密鑰技術等研發和應用提出了要求,量子科技已經上升到國家戰略。

量子信息技術或將成為中國「換道超車」的核心技術之一。我們認為,當前正處於 國家「十四五」規劃編制的重要窗口期,政治局會議集體學習量子科技,再次凸顯量子 科技作為國家戰略的頂層設計。量子信息技術在面向「十四五」乃至更長遠的未來,有 望成為中國在全球科技產業中「換道超車」、掌握產業鏈話語權的重要核心技術,具有深 遠的戰略意義。產業在政策的驅動下,將進一步迎來加速發展。

1.2 量子科技產業即將迎來第二次浪潮

量子力學的發展促使量子科技產業第一次浪潮興起。量子是構成物質的基本單元, 是不可分割的微觀粒子(譬如光子和電子等)的統稱。量子力學研究和描述微觀世界基 本粒子的結構、性質及其相互作用,與相對論一起構成了現代物理學的兩大理論基礎, 上世紀中葉,隨著量子力學的蓬勃發展,以現代光學、電子學和凝聚態物理為代表的量 子科技第一次浪潮興起。其中誕生了雷射器、半導體和原子能等具有劃時代意義的重大 科技突破,為現代信息社會的形成和發展奠定了基礎。然而,受限於對微觀物理系統的 觀測與操控能力不足,這一階段的主要技術特徵是認識和利用微觀物理學規律,例如能 級躍遷、受激輻射和鏈式反應,但對於物理介質的觀測和操控仍然停留在宏觀層面,例 如電流、電壓和光強。

基礎研究帶來技術突破,量子科技產業即將迎來第二次發展浪潮。進入二十一世紀, 隨著雷射原子冷卻、單光子探測和單量子系統操控等微觀調控技術的突破和發展,以精 確觀測和調控微觀粒子系統,利用疊加態和糾纏態等獨特量子力學特性為主要技術特徵 的量子科技第二次浪潮即將來臨。量子科技浪潮的演進,有望改變和提升人類獲取、傳 輸和處理信息的方式和能力,為未來信息社會的演進和發展提供強勁動力。量子科技將 與通信、計算和傳感測量等信息學科相融合,形成全新的量子信息技術領域。

當前量子科技主要應用於量子計算、量子通信和量子測量三大領域。量子信息技術 是指通過對光子、電子和冷原子等微觀粒子系統及其量子態進行精確的人工調控和觀測, 藉助量子疊加和量子糾纏等獨特物理現象,以經典理論無法實現的方式獲取、傳輸和處 理信息。當前量子科技主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大技術領域。

1)量子計算:算力的飛躍。量子計算以量子比特為基本單元,通過量子態的受控演 化實現數據的存儲計算,具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強並行處理能力。 量子計算技術所帶來的算力飛躍,有可能成為未來科技加速演進的「催化劑」,一旦取得 突破,將在基礎科研、新型材料與醫藥研發、信息安全與人工智慧等經濟社會的諸多領 域產生顛覆性影響,其發展與應用對國家科技發展和產業轉型升級具有重要促進作用。

2)量子通信:傳輸的高安全性。量子通信利用微觀粒子的量子疊加態或量子糾纏效 應等進行信息或密鑰傳輸,基於量子力學原理保證信息或密鑰傳輸安全性,主要分量子 隱形傳態和量子密鑰分發兩類。量子通信和量子信息網絡的研究和發展,將對信息安全 和通信網絡等領域產生重大變革和影響,成為未來信息通信行業的科技發展和技術演進 的關注焦點之一。

3)量子測量:測量精度的顯著提升。量子測量基於微觀粒子系統及其量子態的精密 測量,完成被測系統物理量的執行變換和信息輸出,在測量精度、靈敏度和穩定性等方 面比傳統測量技術有明顯優勢。量子測量主要包括時間基準、慣性測量、重力測量、磁 場測量和目標識別五個方向,應用涵蓋基礎科研、空間探測、生物醫療、慣性制導、地 質勘測、災害預防等領域。

2 、量子計算:打破摩爾定律的鋒利之茅

2.1 從量子計算的前世今生,看量子計算優勢何在?

上世紀 50 年代提出量子計算概念,當前處於第二次「量革命」。1959 年,美國理論物理學家理察·費曼(Richard Feynman)提出利用量子效應進行計算的概念。 從技術趨勢上來看,第一次量子革命啟動了基於量子力學原理的最初一輪技術革命,人 類開始認識和掌握微觀物質世界的物理規律並加以應用,誕生了包括雷射、半導體和磁 共振成像(MRI)等具有劃時代的重大科技突破。本輪的量子科技創新屬於第二次「量 子革命」。受益於雷射原子冷卻、單光子探測和單量子系統操控等微觀調控技術的突破和 發展,人類得以精確觀測和調控微觀粒子系統。

量子計算是一種基於量子力學的計算模式,量子計算機擁有的計算能力存在遠超傳 統計算機的潛力。經典計算機在執行某些任務時遇到瓶頸,例如:1)大數因數分解;2) 資料庫隨機搜索。而量子計算中提出的大數質因子(Shor 算法)、隨機資料庫搜索(Grover 算法)就很好的解決了這兩個問題。

從量子計算的路線圖來看,短期目標是實現量子霸權,即代表量子計算裝置在特定 測試案例上表現出超越所有經典計算機的計算能力;中期實現量子模擬計算機,即使用 經典計算機來模擬某些量子算法;遠期實現量子通用計算機。

從「薛丁格的貓」,到「疊加態」理論,再到量子比特。「薛丁格的貓」實驗是這樣 描述的:把一隻貓放進一個封閉的盒子裡,然後把這個盒子連接到一個裝置,其中包含 一個原子核和毒氣設施。設想這個原子核有 50% 的可能性發生衰變。衰變時發射出一個 粒子,這個粒子將會觸發毒氣設施,從而殺死這隻貓。根據量子力學的原理,未進行觀 察時,這個原子核處於已衰變和未衰變的疊加態,因此,這只可憐的貓就應該相應地處 於「死」和「活」的疊加態。非死非活,又死又活,狀態不確定,直到有人打開盒子觀 測它。科研人員在物理世界中的電子自旋中也找到了這樣的疊加態,電子可以同時是「上」 和「下」,電子的自旋狀態是「上」和「下」按一定機率的疊加。物理學家們把電子的這 種混合狀態,稱為疊加態。量子比特在狀態編碼時就具有這樣的特性。

量子計算就是在量子力學允許的範圍內操縱量子比特。量子計算是基於量子力學的 新型計算方式,利用量子疊加和糾纏等物理特性,以微觀粒子構成的量子比特為基本單 元,通過量子態的受控演化實現計算處理。隨著量子比特數量增加,量子計算算力可呈 指數級規模拓展,理論上具有經典計算無法比擬的巨大信息攜帶和超強並行處理能力。

為什麼量子計算有這樣的優勢?由於量子比特可以同時處於比特 0 和比特 1 的狀 態,量子門操縱它時,實際上同時操縱了其中的比特 0 和比特 1 的狀態。操縱 1 個量子 比特的量子計算機可以同時操縱 2 個狀態。為什麼說量子計算就可以實現並行運算。而 經典計算機中的傳統 Bit 位,一位只能編碼一個狀態。量子計算可以在一個量子位上, 操控 2 個比特位,因此當一個量子計算機同時操控 N 個量子比特的時候,它實際上能夠 同時操控 2N 個狀態,其中每個狀態都是一個 N 位的經典比特,QPU 算力隨比特數 n 的增長呈冪指數 2n 增長,這就是量子計算機的並行計算能力。

2.2 量子計算目前進展到了什麼程度?

各國政府都非常重視量子科技,國外巨頭紛紛投入量子計算研發。政府層面上來看, 目前全球主要的經濟體都計劃保持對量子信息的投資。美國近十年來,已通過「量子信 息科學和技術發展規劃」等項目,以每年約 2 億美元的投入力度,持續支持量子信息各 領域研究。歐盟 2016 年推出「量子宣言」旗艦計劃,在未來十年投資 10 億歐元,支持 量子計算、通信、模擬和傳感四大領域的研究和應用推廣,並在 2018 年 11 月正式啟動 首批 20 個研究項目。日本文部科學省 2013 年成立量子信息和通信研究促進會以及量子 科學技術研究開發機構,計劃未來十年內投資 400 億日元,支持量子通信和量子信息領 域的研發。

企業層面上來看,谷歌、IBM、英特爾和微軟等科技巨頭近年來大舉進軍量子計算領 域,並且與耶魯大學、麻省理工學院、加州大學系統等科研機構聯合攻關共性技術,主 要集中在超導量子計算領域,目前這些企業已經在超導量子計算領域取得較好成果。

具體到產業化進展,加拿大公司 D-Wave 一直在自行研發能夠運行量子退火算法的 量子計算機。根據公司的披露,D-Wave 下一代量子計算平臺,包括了研發中的量子處理 器和雲服務的更新,完整的系統將會在最近兩年以本地安裝與雲服務兩種方式的形式投 入市場。IBM 發布的超導量子比特的量子計算雲平臺 IBM Research Quantum Experience, 公眾可以在頁面上註冊帳號,編寫量子算法,通過雲平臺模擬或者實際使用位於 IBM 實 驗室的量子計算機運行自己的算法。谷歌也推出了 72 比特的量子計算晶片「狐尾松」。

量子計算是國家戰略,我國目前的參與者以科研機構和高校為主。我國將量子科技 確定為國家戰略。高校和科研機構方面,我國主要有中國科學技術大學、浙江大學、中 國科學院、清華大學、南京大學、北京計算科學研究中心等高校和機構參與量子計算的 產業發展,在相關領域已取得一定成果。從各國高水平 SCI 論文總量和熱點論文來看, 美國位列第一,我國、德國分列第二和第三位。

企業方面,阿里巴巴、騰訊、百度和華為等也積極參與產業生態建設,紛紛建立相 關實驗室,阿里與中科大聯合發布量子計算雲平臺,華為宣布了由量子計算模擬器和編 程框架組成的雲平臺。今年 9 月,百度、本源量子等企業先後發布了自己的最新量子計 算雲平臺,使普通用戶也能通過雲技術使用量子計算。我國在量子計算方面未來需要在 算法、器件、生態方向實現突破。在量子計算領域的細分領域,我國的科研機構已經取 得了一些研究成果,具有一定的國際地位,同時也要意識到我國與美國及歐洲主要國家 之間,仍然存在差距。

2.3 技術路線多樣化,短期仍面臨技術挑戰

量子計算還處於原型機研發階段,技術上仍面臨多項挑戰。從技術的維度出發量子 計算機面臨以下四方面的問題。1)擴展性。在進行量子計算的時候,要保持量子比特處 於相干態中,而且隨著量子比特數量增加,保持相干態變得越來越難,進行量子比特的 進一步擴展困難重重。2)相干時間短。在極其短暫的時間段內,完成一定邏輯操作,對 於量子邏輯門之間的切換速度要求非常高。退相干相對於量子門操作時間要足夠長,以 保證在系統退相干之前能夠完成整個量子計算的過程。3)去相干糾錯。量子計算機因為 無法避免量子比特退相干出錯,引入了糾錯機制;而由於去相干的糾錯機制,目前還無 法實現 1 個真正的能夠容錯的滿足量子計算的邏輯比特。4)輸入和末態的測量。要能夠 把量子比特初始化為一個標準態,即要求量子計算的輸入態是已知的,同時具備對量子 計算末態進行測量的能力。

量子計算存在多種技術路線,目的是製作出最基本的物理實現粒子。目前實現量子 計算存在多種技術路線,主要包括離子阱、量子點、拓撲量子、核自旋/電子自旋、超導 體系等。無論採用何種物理機制,目的都是為了製作出糾纏態的最基本粒子。但總體上 仍然處於探索性研究階段,哪一個方案是最優方案還沒有塵埃落定。一方面要高度關注 目前看來非常有競爭力的方案,另一方面要保持一個相對寬廣的研究面,支持不同方案 的自由探索和相互競爭,做到點面兼顧。

超導量子計算路線具有相對優勢。就目前而言,谷歌、IBM、英特爾等企業均在積極 開展超導量子比特實驗研究,超導量子電路具有一定相對優勢。超導量子計算利用超低 溫「凍結」粒子的運動進而實現粒子狀態的控制。由於超導量子電路的能級結構可通過 外加電磁信號進行調控,電路的設計定製的可控性強,。同時,得益於基於現有的成熟集 成電路工藝,超導量子電路具有多數量子物理體系難以比擬的可擴展性。國際上的研究 顯示,利用超導器件,有望在不遠的將來,演示量子技術在計算方面的優勢,率先實現 「量子霸權」。

2.4 產業化仍處初級階段,技術突破或將帶來廣闊市場

量子計算並行能力強、能耗低,作為基礎科技的突破未來有望賦能多個行業。與經典計算相比,量子計算具有以下特點:

並行計算能力更強。由於量子疊加效應,量子計算過程中的么正變換可以對處於 疊加態的所有分量同時進行操作,因此量子計算機可以同時進行多路並行運算。在解決 實際問題時量子處理器可以利用量子疊加性快速遍歷問題的各種可能性並找到正確答案。

能耗更低。傳統晶片的特徵尺寸很小(數納米)時,量子隧穿效應開始顯著,電 子受到的束縛減小,使得晶片功能降低、能耗提高,這即是傳統摩爾定律面臨失效的原 因。量子計算中的么正變換屬於可逆操作,因而信息處理過程中的能耗較低,這有利於 大幅提升晶片的集成度,進而提升量子計算機算力。

作為基礎科技,量子計算機具備超級計算能力。一旦實現突破,將在新材料研發、 生物醫療、金融分析乃至人工智慧領域發揮重要的作用,徹底改變當前消費、醫療、網 絡、金融、基礎研究等領域的發展格局,能夠促進社會進步、國民經濟的發展以及社會 生產力的提高。

產業化處於初期階段,若實現突破未來市場規模空前。量子計算在核心挑戰沒有突 破之前,市場主要集中於研發階段,其空間有限,不過量子計算是一個快速增長的市場。 根據 IDC 的預測,到 2027 年,全球量子計算市場規模將達到 107 億美元,與 2017 年相 比,10 年內增長超過 40 倍。而前期的商業模式最有可能以雲服務的方式來實現。量子 和傳統計算的異構解決方案將是實現過渡的主要方式,即將量子和古典計算結合成一個 「混合量子/古典」層來加速計算,應用程式可以通過 API 選擇量子計算(或傳統計算) 作為計算層。這種方法使應用程式能夠分時共享基於雲的量子計算資源,這些資源將由 公共雲服務提供商提供。如果基於邏輯量子比特的製造和集成能力達到基礎量子計算所 需的最低要求,實現突破,BCG 預計,到 2030 年,量子計算的應用市場規模有望達到 500 多億美元。

3、 量子通信:守護信息安全的堅固之盾

3.1 量子通信是什麼?

量子密鑰分發基於量子力學保證密鑰分發的安全性。量子通信主要分為量子隱形傳 態(QT)和量子密鑰分發(QKD)兩類,目前 QT 研究仍主要局限在各種平臺和環境下 的實驗探索,因此產業化的主要是 QKD。QKD 利用量子比特來編碼信息,並使通信雙 方能產生並分享一個隨機的、安全的密鑰,來加密和解密消息。

QKD 通信基於 IBM 公司在 1984 年提出的 BB84 協議,具體來說,QKD 量子通信 有以下步驟:1)在密鑰分發信道上生成一組糾纏光子對;2)發送方和測量方分別隨機 選擇測量基(兩種偏振態的一種);3)發送方和接收方通過經典信道溝通測量的結果; 4)收發兩方確定加密密鑰;5)發送方將擬傳遞的信息流通過密鑰加密後傳送給接收方。

根據資訊理論鼻祖香農證明的「無條件安全的」密鑰條件:密鑰真隨機且「只使用一 次」、密鑰與明文等長且按位進行二進位異或操作,QKD 量子通信能夠在數學上被嚴格 證明是安全的。

由於量子信道採用光纖、自由空間(包括衛星鏈路)等無理媒介,量子通信目前主 要是光纖量子通信和衛星量子通信。光纖量子通信需要解決量子態光信號極低光功率和 探測器超高靈敏度的問題,所以通常需要獨立的暗光纖進行傳輸,目前全球最高的無中 繼傳輸距離可達到 420 公裡,我國實現的最高水平為 200 公裡。因此通過光纖可以實現 城域範圍的量子通信網絡,而城際之間則必須通過中繼器,且需要路由器等網絡設備。 2016 年,我國首顆量子衛星「墨子號」成功發射,量子通信中繼是其實現的主要功能之 一。通過量子衛星上的有效載荷生成和接收特定波段的光,量子衛星可以將地面多個城 市建立起的城際量子通信網絡連接起來,從而實現廣域網通信。

此外,在量子通信的應用上,目前有量子加密手機等終端產品問世,在傳統手機信 息傳輸中加入了量子加密晶片從而保護通信隱私,但一方面由於「真隨機性」通過算法 無法實現,另一方面晶片成本較高,量子手機的推廣還需時日。

3.2 為什麼需要量子通信?

未來傳統加密算法將隨著量子計算機的出現變得脆弱。傳統的保密通信技術基於數 學算法,技術標準體系健全,但其廣泛使用的公鑰密碼所依賴的因子分解和離散對數問 題,將在高算力的問世下變得脆弱。以 AES 算法為例,如果採用窮舉法,其所需破解時 間隨著算力的提升呈指數級下降,如果採用量子計算機,秀爾博士的算法證明量子計算 可快速破解大多數傳統非對稱加密。美國的科學家已經證實了使用 2000 萬個量子位的 量子計算機破解 2048 位的 RSA 加密信息只需要 8 小時。儘管目前最先進的量子計算機 只有 70 位,但在可以預見的將來,量子計算的飛速發展迫使開發出更先進的加密算法或 是使用「嚴格安全」的量子通信。

量子通信無法被竊聽。稜鏡門事件令全球通信基礎設施的安全性接受考驗,除了強 大的加密算法,如何防止信息被竊聽也是信息安全的重要因素。對於無線通信,無線電 頻譜是共享的,加密算法及其重要,但密鑰容易被竊取且難做到一文一密;對於光纖通 信,使用探針技術可輕易獲取光信號而不被通信雙方發現。對於量子通信,首先單光子 不可分割,竊聽者無法獲取完整的密鑰,並且由於量子「測不準」原理,一旦竊聽者對 光信號實施測量就會改變光子的量子態,從而令通信雙方的密鑰比對不一致,竊聽就會 被發現。

量子通信未來有望實現低成本產業化。量子通信和傳統光通信完全可實現光傳輸網 絡復用從而降低網絡建設成本,目前基於 1550nm 的 C 波段 DV-QKD 系統與 1310nm 的 O 波段光通信系統共纖混傳在運營商的測試中已經能夠滿足 50 公裡的城域傳輸。此 外傳統應用場景可以通過部署量子網關實現通信加密的輕量化改造,國盾量子已推出面 對企業、銀行、公安、政務等多領域的解決方案。當前,一套 QKD 產品的價格約 30 萬 元,遠高於傳統硬體加密方案,隨著未來產品批量化成本有較大下降空間。

3.3 當前市場仍小眾但意義重大

當前市場主要集中在對保密要求高的黨政軍金融系統。1)受制於技術因素,量子通 信目前帶寬較低,以國盾量子為例,其 QKD 設備最高成碼率為 80kbps,僅適合進行公 文或語音傳輸;2)量子通信成本較高,一套 QKD 加密設備約 30 萬,一套量子城域網 需要成百上千套 QKD,如果傳輸距離較長還需要中繼和路由設備。因此目前量子通信市 場主要在對保密性要求極高的黨政市場、軍用市場、金融市場。

政府投資方面,發改委《關於組織實施 2018 年新一代信息基礎設施建設工程的通 知》提出建設國家廣域量子保密通信骨幹網一期工程。我國政府 IT 支出規模每年在千億 元左右,未來投入量子保密通信網的比重應該會增加。軍用市場方面,我國國防信息化 開支近幾年保持 10%-12%的平穩增長,新時代的國防信息化對於安全保密的投入逐年 增加。金融方面,量子保密通信系統已進入工商銀行、中國銀行、交通銀行、民生銀行、 浦發銀行以及北京農商行等多家銀行的長期規劃中。

中國量子通信實行三步走戰略。關於量子通信,我國是三步走的策略:一是通過光纖實現城域量子通信網絡;二是通過量子中繼器實現城際量子通信網絡;三是通過衛星 中轉實現可覆蓋全球的廣域量子通信網。

我們認為未來的量子通信將實現三大擴展:一是區域的擴展,從京津冀、長三角、 海南等區域城際量子網擴展到全國、全球;二是產品的擴展,未來將出現光電集成度更 高、功能更豐富的加密晶片和設備;三是應用的擴展,隨著量子通信帶寬的增加以及網 絡覆蓋的加深,基於圖片、視頻、VR 等傳輸形式的應用將出現。

目前量子通信技術主要用於在黨政軍系統建立量子保密通信網,但長期來看有望引 領量子網際網路的革命,出現量子物聯網、量子云計算等先進形態。前瞻產業研究院預計, 我國量子通信整體市場規模 2019 年達到 325 億元,同比增長 19%。

3.4 中國處於產業化第一梯隊,QKD 設備多家爭鳴

我國基礎研究實力全球領先,具有產業標準話語權。2015 年後,全球量子通信專利 申請和授權快速增長,顯示出產業已進入快速導入期。根據中國信通院,2018 年,我國 在量子通信全球專利申請數量方面位居第一,專利授權僅次於美國。我國在量子通信產 業化方面走在國際前列,形成了以潘建偉院士和郭光燦院士等學科領頭人為代表創立的 多家量子通信企業和以合肥為代表的量子通信產業集群。國際電信聯盟(ITU)對量子信 息技術發展演進保持高度關注,由我國主要推動的面向網絡的量子信息技術研究焦點組 (FG-QIT4N)2019 年 6 月成立,由中美俄專家共同擔任主席。

我國已建成「一主多地」的量子通信政務廣域網。京滬幹線是我國在 2013 年前瞻 部署建設的世界首條遠距離量子保密通信網絡,全長 1979 公裡,於 2017 年建成,標誌 著我國已實現量子通信核心部件的自主供給。截至 2018 年底,我國已建成的實用化光 纖量子保密通信網絡總長達 7000 餘公裡,包括京滬、京漢、滬合、漢廣、武合等幹線以 及武漢城域網、北京城域網、濟南市黨政機關量子通信專網、宿州量子保密通信黨政軍 警專網等多地城域網。

我國已形成完整的量子通信產業鏈,但存在「下強上弱」的缺點。量子通信產業鏈 主要包括上遊的光器件、電晶片,中遊的主設備(QKD、量子路由器、量子交換機、量 子波分、衛星地面站等)以及下遊的軟體平臺、系統集成等。同光通信設備產業鏈類似, 量子通信產業鏈也存在「下強上弱」的特點,我國雖然擁有全球最長的光纖傳輸網絡並 且實現了核心設備的全國產,目前核心設備供應商出現了國盾量子、問天量子、中創為 等多家重磅科技公司。但上遊的脈衝光源、單光子探測器、光調製器等國產性能和國外 還有差距,部分電晶片如 FPGA 等比較依賴進口。

傳統光通信廠商入局 CV-QKD,產業化有望再加速。量子通信分為 DV-QKD(離散 變量量子密鑰分發)和 CV-QKD(連續變量量子密鑰分發)。CV-QKD 是第二代量子密鑰 分發技術,在發射端使用電磁場的正交分量來調製信息,在接收端使用相干探測技術來解調信息,使得 CV-QKD 可以借鑑和繼承相干光通信中的成熟技術。與 DV-QKD 相比, CV-QKD 短距離成碼率較高,能滿足更豐富的應用,同時更適合與經典光通信網絡融合, 是具有前景的下一代量子通信技術。華為、烽火等傳統光通信廠商已經入局入局 CV-QKD 產業鏈,通過學術界和產業界的結合,有望迅速拉低成本。

4、 投資建議(略)

量子計算距離商業化仍有距離,重點關注量子通信產業投資價值。由於量子計算當 前仍處於研究探索的實驗室階段,距離商業化落地仍有距離,因此在上市公司層面沒有 太多可供選擇的投資標的。相對而言,量子通信產業已經處於商業化的初期,具有更大 的二級市場投資價值。

量子通信產業鏈從上遊到下遊主要包含基礎光電元器件、量子通信核心元器件、量 子通信傳輸幹線、量子系統平臺、以及應用層五個環節。其中基礎光電元器件和核心設 備是支撐起量子通信的技術和硬體基礎;量子傳輸幹線是實現遠程量子通信通信及量子 網絡的傳輸渠道;量子系統平臺主要負責對信息進行整合處理並根據需求做出相關指令, 是維護整個系統健康運轉的軟體基礎;應用層則為量子通信產業化的下遊,主要為軍事 國防、政務、金融、網際網路雲服務、電力等領域的應用。

量子通信產業重點關注基礎元器件供應商,核心設備製造商,網絡建設運營商以及 下遊應用層。標的關注國盾量子、凱樂科技、光迅科技、亨通光電、神州信息、三力士、 浙江東方、藍盾股份等。

4.1 國盾量子:量子通信主設備製造龍頭

4.2 凱樂科技:量子通信產品率先量產

4.3 光迅科技:基本面逆勢上行,毛利率不斷提升

4.4 亨通光電:量子通信系統集成的有力競爭者

4.5 神州信息:量子通信技術領先企業

……

(報告觀點屬於原作者,僅供參考。作者:華安證券,尹沿技)

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    ,例如:量子通信與量子計算機、量子反常霍爾效應、量子信息、量子導航、量子調控。」等條目,量子科技在此時就已經漸漸進入到人們的視線中。廣義上來說與量子相關的科技都可以算作量子科技,狹義上大家經常討論的「量子科技」主要是指量子信息。
  • 量子科技拒絕「泡沫」 最正宗概念股壟斷86%市場
    華安證券認為,量子信息技術在面向「十四五」乃至更長遠的未來,有望成為中國在全球科技產業中「換道超車」、掌握產業鏈話語權的重要核心技術,具有深遠的戰略意義。產業在政策的驅動下,將迎來進一步加速發展。在量子計算、量子通信和量子測量三大應用領域中,量子通信是最有可能在5年內實用化的技術。但受制於技術成熟度和應用成本,量子通信尚不是目前市場上解決信息安全問題的主要機制。
  • 量子通信龍頭科大國盾估值超10億美元,潘建偉團隊持股
    據合肥日報報導,1月22日,長城戰略諮詢與合肥高新區管委會聯合發布《合肥高新區2018年度高成長企業發展報告》,科大國盾量子技術股份有限公司(下簡稱「科大國盾」)估值超過10億美元。科大國盾的背後是近年來發展迅猛的中國科學技術大學量子通信團隊。公開資料顯示,科大國盾成立於2009年5月27日,註冊資本6000萬元。經營範圍包括信息系統、量子通信、量子計算及通用量子技術開發、應用、諮詢、系統集成服務及相關設備、軟體生產、銷售、服務。
  • 號稱年末最強"盾+矛"的新玩法 機構到底配置了什麼
    這個號稱年末「盾+矛」的新玩法到底有什麼奧秘,竟值得多人為之「打Call」?  機構加倉「銀行+軍工」  近期,不少公私募基金瞄準了「銀行+軍工「的新打法。  數據顯示,上周一以來,申萬銀行、國防軍工指數在28個申萬一級行業指數中漲幅靠前,分別漲逾5%、4%。
  • 聚焦量子密碼與信息安全!第十二期花城院士科技峰會收官
    24日上午,中國工程院陳鯨、孫玉兩位院士分別就《天地一體化空間信息系統安全面臨挑戰與思考》和《電信網絡安全防衛問題論》為題開展了特邀報告。上午舉行了粵港澳大灣區(廣東)量子密碼與信息安全產業發展圓桌對話,邀請俄羅斯工程院外籍院士、華南理工大學教授劉煥彬等國內量子密碼與信息安全領域的知名專家及企業家面對面交談,共同探討量子密碼與信息安全產業化的關鍵問題以及科技金融戰略,為廣東量子科技發展和產業集聚出謀獻策。
  • 【科技日報】量子通信:讓信息傳輸無條件安全
    全國政協委員、中科院院士、中國科技大學常務副校長潘建偉在「委員通道」表示,量子通信原理上可以提供一種不能破解、不能竊聽的安全信息傳輸方式,它在國防、政務、金融、個人信息保護等方面都起到了積極的作用。通過未來5—10年的努力,我們希望能夠構建一個天地一體化的量子保密通信網絡,來保護千家萬戶的信息安全。
  • 量子通信被爆重大的物理缺陷,已被上海交大破解 ?
    據媒體導,自20世紀末期之後量子加密技術被研究出來後,科技都相信量子加密將可以確保資訊傳輸絕對安全,未來從政府資訊到到個人訊息傳遞都將以此類技術進行防護,以避免駭客盜取機密資訊。報導說,一篇在預印本arXiv上發表的文章顯示,上海交通大學研究團隊近來發現目前量子加密技術隱藏著極為重大的缺陷,攻破這個最強的加密之盾卻不需要什麼神兵利器,而是利用「盾」本身就存在的物理缺陷。
  • 「量子狂人」鄭韶輝:量子技術革命將改變人類現有的生產和生活方式
    雖然量子通信還在早期發展階段,但著名科技投資家鄭韶輝卻堅定不移地相信量子技術是對傳統產業的顛覆性創新,很早就重倉投資多家量子通信公司,堅定地踐行量子通信產業化之路。因此被業內稱為「量子狂人」。4月21日,在第三屆長江商學院總裁返校日論壇上,浙江九州量子信息技術有限公司董事長鄭韶輝作出了結論:「量子+」將取代「網際網路+」,開啟人類第二次信息革命,依託於網際網路的BAT巨頭不久將走上「夕陽產業」的道路,一批依託於量子技術的新型企業會成為社會發展的主要動力。
  • 量子通信技術助力「新基建」信息安全 | 趙勇
    數字基礎設施是「新基建」的重心和基礎,而信息安全是當前建設數字基礎設施的重要前提。以量子通信和量子計算為代表的量子信息技術是當前國際熱門的戰略性科技方向,我國在這一領域處於國際前列,特別是量子通信技術在信息安全領域已有較明確的應用模式,在國內外都受到了廣泛關注和大力推進。
  • 九州量子趙義博:量子通信不能替代傳統通信,產業化亟需市場化機制
    【文末掃碼關注微信公眾號「科工力量」,中國工業科技新聞的權威觀察家】 無論是量子通信的累累碩果還是量子計算的節節突破,近年發展迅猛的量子信息應用可謂世界科技界的「當紅炸子雞」。作為對抗量子計算超強「攻擊」能力的「盾」,量子通信由於能保證信息傳輸的絕對安全性,成為近幾年國際科研競爭的焦點領域之一。
  • 歐依安盾——在安全領域提前預見未來
    令人感到詫異的是,僅在政策發布的一個月後,展會上一家叫做歐依安盾安全科技的公司,竟然就已經擁有了幾乎完全契合政策文件技術體系和已經被實踐落地的成熟產品。團隊核心成員均為核電、火電、上市公司核心管理人員,擁有多位清華大學、北理工安全工程博士和人工智慧專家,通過將新一代信息技術在工業網際網路和安全生產領域進行深度融合和應用,正在為核電、化工、鋼鐵、有色、工業園區等重點行業客戶,提供一站式「工業網際網路+安全生產」行業系統解決方案。
  • 院士探討「量子密碼與信息安全」
    中國青年報客戶端訊(中青報·中青網記者 林潔)近日,第十二期花城院士科技峰會暨第二屆粵港澳大灣區(廣東)量子密碼與信息安全高峰論壇在穗舉行,助力粵港澳大灣區量子密碼與信息安全產業的創新引領發展。論壇線上線下同步進行,中國科學院院士劉頌豪、中國工程院院士陳鯨等十多位院士通過特邀報告、圓桌對話等方式出席論壇。國內量子密碼與信息安全領域的知名專家及企業家面對面,共同探討量子密碼與信息安全產業化的關鍵問題以及科技金融戰略。
  • 廈門巨龍信息:銘記歷史 用科技守護安全
    人民網廈門9月18日電(林盈、陳博)9月18日,廈門市巨龍信息科技有限公司組織了「銘記歷史,守望未來」主題紀念活動,回顧歷史,緬懷先烈。巨龍信息有關負責人表示,通過「銘記歷史,守望未來」主題活動,更堅定了巨龍信息發揮科技力量守護國家安全、共建和諧繁榮社會的信念和決心,牢記使命、勇擔責任,為建設科技強國不懈努力。廈門巨龍信息所獲榮譽展示。
  • 全球首款量子安全通話產品「量子密話」亮相 中國量子科技轟動世界
    近日,中國電信正式對外宣布推出行業內首款量子安全通話產品「量子密話」,使用量子信息技術保護通話安全。 據界面新聞報導,此次推出的「量子密話」服務是以App方式操作實現的。