中新社酒泉8月16日01時(shí)40分，中國(guó)在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征二號(hào)丁運(yùn)載火箭成功將全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星(簡(jiǎn)稱量子衛(wèi)星)發(fā)射升空，此次發(fā)射任務(wù)圓滿成功，標(biāo)志著中國(guó)空間科學(xué)研究又邁出重要一步。
量子衛(wèi)星是中國(guó)科學(xué)院空間科學(xué)先導(dǎo)專項(xiàng)首批科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星之一，其主要科學(xué)目標(biāo)是借助衛(wèi)星平臺(tái)，進(jìn)行星地高速量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行廣域量子密鑰網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)，以期在空間量子通信實(shí)用化方面取得重大突破；在空間尺度進(jìn)行量子糾纏分發(fā)和量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)，開(kāi)展空間尺度量子力學(xué)完備性檢驗(yàn)的實(shí)驗(yàn)研究。
中國(guó)自主研發(fā)的量子衛(wèi)星突破了一系列高新技術(shù)，包括同時(shí)瞄準(zhǔn)兩個(gè)地面站的高精度星地光路對(duì)準(zhǔn)、星地偏振態(tài)保持與基矢校正、星載量子糾纏源等工程級(jí)關(guān)鍵技術(shù)等，衛(wèi)星設(shè)計(jì)壽命為兩年。量子衛(wèi)星的成功發(fā)射和在軌運(yùn)行，將有助于中國(guó)在量子通信技術(shù)實(shí)用化整體水平上保持和擴(kuò)大國(guó)際領(lǐng)先地位，實(shí)現(xiàn)國(guó)家信息安全和信息技術(shù)水平跨越式提升，有望推動(dòng)中國(guó)科學(xué)家在量子科學(xué)前沿領(lǐng)域取得重大突破，對(duì)于推動(dòng)中國(guó)空間科學(xué)衛(wèi)星系列可持續(xù)發(fā)展具有重大意義。
本文就量子通信的有關(guān)概念、國(guó)內(nèi)外量子通信發(fā)展現(xiàn)狀及涉及生產(chǎn)企業(yè)同大家共享
一、量子通信概念
1-1. 量子通信概念
量子通信,是利用量子糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的一種新型的通訊方式，是量子論和信息論相結(jié)合的新的研究領(lǐng)域。
量子通信主要涉及：量子密碼通信、量子遠(yuǎn)程傳態(tài)和量子密集編碼等，近來(lái)這門學(xué)科已逐步從理論走向?qū)嶒?yàn)，并向?qū)嵱没l(fā)展。
按照所使用的信道不同，量子通信主要分為兩種：廣義的量子隱形傳送與狹義的量子密碼通信。
廣義的量子通信
通常指的是量子隱形傳送（Quantum Teleportation），其利用量子糾纏態(tài)的特性，通過(guò)將某個(gè)粒子的未知量子態(tài)傳送到另一個(gè)地方來(lái)實(shí)現(xiàn)信息傳遞。通信過(guò)程中傳輸?shù)闹皇潜磉_(dá)量子信息的“狀態(tài)”，并不傳輸作為信息載體的量子本身。即把另一個(gè)粒子制備到該量子態(tài)上，而原來(lái)的粒子仍留在原處。
狹義量子通信
通常是指量子密碼通信（Quantum Key Distribution），即利用量子狀態(tài)來(lái)作為信息加密和解密的密鑰。量子密鑰分配以量子態(tài)為信息載體，基于量子力學(xué)的測(cè)不準(zhǔn)關(guān)系和量子不可克隆定理，通過(guò)量子信道使通信收發(fā)雙方共享密鑰，是密碼學(xué)與量子力學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。QKD （量子密碼通信） 技術(shù)在通信中并不傳輸密文，只是利用量子信道傳輸密鑰，將密鑰分配到通信雙方。
目前量子通信總體方案是盡量采用現(xiàn)有光纖量子通信線路，在其上面添加核心量子設(shè)備，建立 QKD（量子密碼通信） 中心。而遠(yuǎn)程量子通信的最終實(shí)現(xiàn)將依賴于量子中繼：在空間建立許多站點(diǎn)，以量子糾纏分發(fā)技術(shù)先在各相鄰站點(diǎn)間建立共享糾纏對(duì)，以量子存儲(chǔ)技術(shù)將糾纏對(duì)儲(chǔ)存，采用遠(yuǎn)距離自由空間傳輸技術(shù)實(shí)現(xiàn)量子糾纏轉(zhuǎn)換，即增長(zhǎng)量子糾纏對(duì)的空間分隔距離。
1-2. 量子通信的主要優(yōu)點(diǎn)
(1)具有無(wú)條件安全性。量子通信技術(shù)的信息安全是基于量子密碼學(xué)，并以量子狀態(tài)作為密鑰而突破了傳統(tǒng)加密方法的束縛，明顯具有不可竊聽(tīng)、不可復(fù)制性和理論上的“無(wú)條件安全性”。任何截獲或測(cè)試量子密鑰的操作，都會(huì)改變量子狀態(tài)，量子通信總會(huì)確保兩地之間密鑰分配和通信的絕對(duì)安全性。量子通信對(duì)于信息的加密也不再是要依靠傳統(tǒng)加密技術(shù)所依賴的復(fù)雜算法，而是靠物理法則來(lái)保證，由此被認(rèn)為是保障通信安全的終極技術(shù)手段。
(2)具有較強(qiáng)抗干擾能力和傳輸能力。在信息傳輸通道方面，量子信息傳遞過(guò)程不會(huì)為任何障礙所阻隔，線路時(shí)延可以為零，因此能實(shí)現(xiàn)最快通信，并且不存在任何電磁輻射污染，整個(gè)通信程序完全達(dá)到充分環(huán)保。在通信遠(yuǎn)距離方面，量子通信屬于遠(yuǎn)距離通信，量子隱形傳態(tài)具備穿越大氣層的能力，而這就為未來(lái)基于衛(wèi)星量子中繼的全球化量子通信網(wǎng)奠定了基礎(chǔ)。
(3傳輸效率極高。根據(jù)量子力學(xué)的疊加原理，一個(gè)n維量子態(tài)含有2n個(gè)態(tài)信息，而量子并行性使得量子計(jì)算機(jī)可以同時(shí)對(duì)2n個(gè)數(shù)進(jìn)行數(shù)學(xué)運(yùn)算，因此使用量子計(jì)算機(jī)對(duì)n維量子態(tài)進(jìn)行傳輸，效率顯著提高。
1-3. 量子通信主要應(yīng)用領(lǐng)域
量子通信在軍事、國(guó)防、金融等信息安全領(lǐng)域有著重大的應(yīng)用價(jià)值和前景，不僅可用于軍事、國(guó)防等領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)保密通信，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)、票據(jù)的政府、電信、證券、保險(xiǎn)、銀行、工商、地稅、財(cái)政等領(lǐng)域和部門，而技術(shù)又相對(duì)成熟，未來(lái)市場(chǎng)容量極大。
1-4. 量子通信產(chǎn)業(yè)鏈
量子通信產(chǎn)業(yè)鏈上游主要是信號(hào)處理芯片、雪崩光電二極管（APD）等元器件及各類核心設(shè)備。國(guó)內(nèi)能夠提供核心設(shè)備的公司并不多，主要包括國(guó)盾量子（浙江東方參與出資成立）、問(wèn)天量子和神州量通（都飛通信控股51%）。國(guó)外廠商主要包括瑞士IDQ公司、美國(guó)Bennet公司等。
量子通信產(chǎn)業(yè)鏈中游主要包括網(wǎng)絡(luò)傳輸干線提供商和系統(tǒng)集成商。以量子保密通信“京滬干線”技術(shù)驗(yàn)證及應(yīng)用示范項(xiàng)目為例，提供傳輸干線服務(wù)的公司是中國(guó)有線電視網(wǎng)絡(luò)有線公司，提供系統(tǒng)集成服務(wù)的公司包括神州數(shù)碼系統(tǒng)集成服務(wù)有線公司（神州信息子公司）、中國(guó)通信建設(shè)集團(tuán)有線公司（中國(guó)通服子公司）等。
量子通信產(chǎn)業(yè)鏈下游主要是各種行業(yè)應(yīng)用與運(yùn)營(yíng)，如金融、軍事、政務(wù)、商務(wù)等領(lǐng)域。提供的產(chǎn)品包括量子電話、基于量子保密技術(shù)的IDC、量子白板等。
1-5.量子通信核心設(shè)備
量子通信核心設(shè)備是量子保密通信產(chǎn)業(yè)鏈中最核心的一個(gè)環(huán)節(jié)。核心設(shè)備主要包括量子密鑰分發(fā)設(shè)備、量子交換機(jī)、量子網(wǎng)關(guān)、量子網(wǎng)絡(luò)站控、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等。
（1）量子密鑰分發(fā)設(shè)備：量子密鑰分配終端（QKD）主要負(fù)責(zé)量子通信過(guò)程中密鑰的收發(fā)。密鑰分配終端根據(jù)結(jié)構(gòu)的不同，可以分為收發(fā)獨(dú)立型結(jié)構(gòu)和一體型結(jié)構(gòu)。收發(fā)獨(dú)立型設(shè)備是指發(fā)送端機(jī)和接收端機(jī)分為兩個(gè)獨(dú)立設(shè)備，也稱為單向量子密碼系統(tǒng)。收發(fā)一體型設(shè)備包含量子密鑰發(fā)射端和接收端，也稱為雙向量子密碼系統(tǒng)，組網(wǎng)較為靈活。
量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)密碼機(jī)，將量子密鑰分發(fā)技術(shù)與傳統(tǒng)商用密碼技術(shù)有效融合，可實(shí)現(xiàn)大容量、高性能的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)加密傳輸。相比傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)安全設(shè)備，該產(chǎn)品不僅確保了敏感的密鑰分發(fā)過(guò)程的安全性，而且密鑰更新速度更快、業(yè)務(wù)密鑰生命周期更短，從而使系統(tǒng)的安全性得以大幅提升，滿足了各種基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)信息安全的需求。
（2）量子安全網(wǎng)關(guān)：量子安全網(wǎng)關(guān)是量子通信組網(wǎng)中的核心設(shè)備，是完成量子密鑰分發(fā)的最基本器件。量子密鑰由量子網(wǎng)關(guān)通過(guò)光纖鏈路分發(fā)。量子網(wǎng)關(guān)內(nèi)部集成有光源、探測(cè)器和電子學(xué)板卡，能夠?qū)崿F(xiàn)普通電話、傳真、IP電話、視頻會(huì)議及文件傳輸?shù)鹊膽?yīng)用接入，對(duì)語(yǔ)音、視頻、數(shù)據(jù)等使用量子密鑰進(jìn)行高安全保密通信。按所處區(qū)域不同，量子網(wǎng)關(guān)分為可信中繼量子網(wǎng)關(guān)和普通量子網(wǎng)關(guān)。
量子網(wǎng)關(guān)主要完成以下功能：量子密鑰分發(fā)與管理；數(shù)據(jù)加解密：加解密算法可根據(jù)業(yè)務(wù)類型、優(yōu)先級(jí)、密鑰類型等選擇；應(yīng)用接入：為普通電話、傳真、VOIP電話、視頻會(huì)議提供標(biāo)準(zhǔn)接口；網(wǎng)絡(luò)接口及其他功能。
（3）量子交換機(jī)：量子交換機(jī)用于多個(gè)QKD終端設(shè)備間量子信道的搭建，是量子通信網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)量子信道共享的設(shè)備，位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膮R聚節(jié)點(diǎn)，集中管理網(wǎng)絡(luò)信道資源。光量子交換機(jī)按光路切換類型可分為全通型和矩陣型。全通型量子交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)所有光端口兩兩互聯(lián)，矩陣型光量子交換機(jī)可以實(shí)現(xiàn)內(nèi)外光端口互聯(lián)。
（4）量子網(wǎng)絡(luò)站控設(shè)備：量子集控站，由光量子交換機(jī)、量子通信服務(wù)器和量子密鑰分發(fā)終端組成。利用多個(gè)量子集控站組成多種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌梢蕴岣呓M網(wǎng)的靈活性和穩(wěn)定性，能方便地對(duì)量子通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行擴(kuò)展，擴(kuò)大量子通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積，大大擴(kuò)展通信距離。中國(guó)已建成的“合肥城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng)”和“濟(jì)南量子通信試驗(yàn)網(wǎng)”，都是基于量子集控站實(shí)現(xiàn)的多用戶量子通信網(wǎng)絡(luò)。
（5）量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器：量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器是基于量子物理和量子效應(yīng)而產(chǎn)生的真隨機(jī)數(shù)的系統(tǒng)，在實(shí)用化量子密碼系統(tǒng)等對(duì)隨機(jī)性質(zhì)量和安全性要求較高的領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用。比特率是量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器最重要的指標(biāo)。早期的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器利用單光子路徑選擇方案，比特率僅為4Mbps。
實(shí)用化量子通信領(lǐng)域一個(gè)重要目標(biāo)是將量子密碼系統(tǒng)的工作頻率提升至10GHz，需要至少50Gbps以上的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器對(duì)單光子脈沖進(jìn)行調(diào)制編碼。在日前舉辦的“光纖通信50年高峰論壇”上，上海交通大學(xué)教授王壽泰透露，最近，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉、張軍等和英國(guó)牛津大學(xué)的同事合作，發(fā)展了基于激光相位波動(dòng)的超高速量子隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生技術(shù)，利用功率實(shí)時(shí)反饋等手段，實(shí)現(xiàn)了無(wú)需溫控的高穩(wěn)定度干涉儀，可將半導(dǎo)體激光器中自發(fā)輻射光子的量子相位波動(dòng)信息轉(zhuǎn)化成強(qiáng)度信息，進(jìn)行超高速采樣。實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了68Gbps的高速量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，和此前的最快速率相比，提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)，成為世界上最快的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。
二、國(guó)外量子通信發(fā)展現(xiàn)狀
國(guó)外量子通信概念自1984年開(kāi)始提出，1992年后開(kāi)始得到重視、逐漸發(fā)展，至今整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈日趨成熟，開(kāi)始步入應(yīng)用推廣階段。
國(guó)外量子通信產(chǎn)業(yè)比中國(guó)更早的步入實(shí)用化，量子通信科技產(chǎn)業(yè)實(shí)體中較為知名的有美國(guó)BNN（雷神子公司）、MAGIQ TECH以及瑞士的IDQ，它們能夠提供初步商用化的量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)器件、終端設(shè)備和整體應(yīng)用解決方案。
其中IDQ 是量子密鑰生成的世界領(lǐng)導(dǎo)者，量子安全加密類產(chǎn)品主要有量子網(wǎng)絡(luò)安全加密，量子密鑰分配，量子密鑰生成等。BNN 科技公司為雷神公司全資子公司，擅長(zhǎng)量子計(jì)算，參與美國(guó)情報(bào)高級(jí)研究計(jì)劃局（IARPA）發(fā)起的量子計(jì)算機(jī)科學(xué)（QCS）項(xiàng)目研究。
三、中國(guó)量子通信發(fā)展現(xiàn)狀與規(guī)模預(yù)測(cè)
3-1. 研究和試驗(yàn)進(jìn)程
在量子保密通信這場(chǎng)國(guó)際化競(jìng)爭(zhēng)中，中國(guó)盡管屬于后來(lái)者，但起點(diǎn)高，進(jìn)展快，在應(yīng)用研究的多個(gè)方面已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平，特別在城域量子通信關(guān)鍵技術(shù)方面，已經(jīng)達(dá)到了產(chǎn)業(yè)化要求，處于世界領(lǐng)先水平。
2015 年10 月，浙江神州量子計(jì)劃建設(shè)國(guó)內(nèi)首條量子通信商用干線“杭滬量子商用干線”，投資金額1.7 億元，建成后有望實(shí)現(xiàn)滬杭區(qū)域內(nèi)通信數(shù)據(jù)的絕密傳輸；通信干線方面，我國(guó)預(yù)計(jì)在2016年底前后建成世界最遠(yuǎn)距離的光纖量子通信干線京滬線；在城域網(wǎng)方面，我國(guó)已完成合肥、濟(jì)南兩個(gè)量子通信城域網(wǎng)的建設(shè)；我國(guó)領(lǐng)先于歐美于2016年8月實(shí)現(xiàn)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星發(fā)射。
3-2. 示范應(yīng)用
我國(guó)從2010年至今，已陸續(xù)建立了多個(gè)量子通信城域示范網(wǎng)絡(luò)，政府各部門為主要使用對(duì)象，對(duì)各種保密資料的存儲(chǔ)和傳輸提供安全加密。2010年5月我國(guó)在蕪湖市建立的世界上首個(gè)量子政務(wù)網(wǎng)。
2012年2月連接新華社新聞大廈和新華社金融信息交易所的‚金融信息量子保密通信技術(shù)驗(yàn)證專線在北京開(kāi)通，標(biāo)志著量子通信在金融信息安全領(lǐng)域應(yīng)用開(kāi)端。
2015年2月工商銀行北京分行電子檔案信息在同城間實(shí)現(xiàn)量子加密傳輸，量子通信拓展在銀行業(yè)信息安全應(yīng)用。這是量子通信技術(shù)在國(guó)內(nèi)銀行業(yè)的首次成功應(yīng)用。
2016年9月底‚京滬干線建成同時(shí)，上海陸家嘴金融量子保密通信應(yīng)用示范網(wǎng)也將同時(shí)建成。屆時(shí)中國(guó)銀監(jiān)會(huì)、工商銀行、民生銀行、北京農(nóng)商銀行、交通銀行、浦發(fā)銀行、東方證券、國(guó)泰君安期貨和華安基金等多家金融部門將成為第一批用戶。
軍用通信指揮控制專網(wǎng)（C4ISR）是現(xiàn)代軍隊(duì)的神經(jīng)中樞，中國(guó)目前處于建設(shè)初期，中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng)顯示未來(lái)三年C4ISR投資年復(fù)合增長(zhǎng)率將超過(guò)25%，在2018年投資將達(dá)到1440億元，軍用專網(wǎng)基本上都需要加密。
軍用通信指揮專網(wǎng)C4ISR,將數(shù)字化戰(zhàn)場(chǎng)上的指揮中心、各級(jí)指揮所、各參戰(zhàn)部隊(duì)和武器平臺(tái)連接起來(lái),通過(guò)對(duì)獲取戰(zhàn)場(chǎng)信息、信息傳輸、信息分析處理、輔助作戰(zhàn)決策、下達(dá)行動(dòng)指令、引導(dǎo)武器攻擊、評(píng)估攻擊效果等各個(gè)作戰(zhàn)環(huán)節(jié)的整體控制，將原專長(zhǎng)于不同領(lǐng)域作戰(zhàn)的軍種部隊(duì)連接成一個(gè)有機(jī)整體，提高各基本作戰(zhàn)單元的作戰(zhàn)效能。未來(lái)也將逐步采用量子通信加密保障絕對(duì)安全。
預(yù)計(jì)軍用通信指揮專網(wǎng)2018年投資超過(guò)千億。
3-3.中國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)鏈
目前，國(guó)內(nèi)已經(jīng)初步形成從量子通信核心器件生產(chǎn)，到量子通信設(shè)備制造，再到中下游的量子通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和量子通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈。
保守估計(jì)未來(lái)3年，國(guó)內(nèi)的量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投資規(guī)模將達(dá)75億元。考慮到未來(lái)量子通信干線需要進(jìn)行二期升級(jí)投入和擴(kuò)大覆蓋范圍，全國(guó)有300多個(gè)地級(jí)市，如果全部建設(shè)量子通信城域網(wǎng)將帶來(lái)約350億元的新增投資。
上游
量子通信所使用的元器件、光纖等器件，與傳統(tǒng)通信所使用的沒(méi)有特別大的差異，理論上不會(huì)對(duì)器件供應(yīng)商造成太大影響。但需要注意的是：量子通信的一些核心器件，如單光子探測(cè)器，仍主要依賴于進(jìn)口，目前近距離設(shè)備國(guó)產(chǎn)可大致代替進(jìn)口，但是百公里（長(zhǎng)距離）設(shè)備預(yù)計(jì)還需一年或者更長(zhǎng)時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)進(jìn)口替代。
這與信息安全的自主可控還有一定差距，給相關(guān)公司帶來(lái)巨大商機(jī)，中國(guó)電科集團(tuán)旗下部分研究所已經(jīng)開(kāi)始產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，預(yù)計(jì)將有更多公司進(jìn)入該領(lǐng)域。
另外，還有很多器件沒(méi)有實(shí)現(xiàn)專用化，目前量子通信中的設(shè)備器件大多是從現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)挪過(guò)來(lái)用，缺乏大規(guī)模的專用器件生產(chǎn)，該領(lǐng)域內(nèi)的公司目前也在積極布局專用器件生產(chǎn)。
中游
中游的量子設(shè)備與解決方案提供環(huán)節(jié)是整個(gè)量子通信產(chǎn)業(yè)鏈的核心環(huán)節(jié)。量子設(shè)備主要包括量子網(wǎng)關(guān)和量子交換機(jī)。量子網(wǎng)關(guān)是當(dāng)前量子通信技術(shù)的最核心設(shè)備，具有量子密鑰分發(fā)與管理、數(shù)據(jù)加解密等功能。量子交換機(jī)是量子網(wǎng)絡(luò)中實(shí)現(xiàn)量子信道共享的關(guān)鍵設(shè)備，位于網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞膮R聚節(jié)點(diǎn)，集中管理網(wǎng)絡(luò)信道資源。
國(guó)內(nèi)主要是科大國(guó)盾、問(wèn)天量子掌握量子通信的核心技術(shù)，研發(fā)量子通信核心設(shè)備，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。都飛通信也已經(jīng)部分自研。
全球主要的量子設(shè)備與解決方案提供商包括：中國(guó)的科大國(guó)盾、問(wèn)天量子、瑞士的IDQuantique和美國(guó)的MagiQ四家公司。
下游
針對(duì)軍用、民用客戶的不同需求，未來(lái)會(huì)產(chǎn)生越來(lái)越多的公司利用現(xiàn)有的QKD 加密技術(shù)做終端、系統(tǒng)等開(kāi)發(fā)。比如：阿里巴巴與中科大合作，在2015年10月云棲大會(huì)推出了首款商用量子加密終端；凱樂(lè)科技與中創(chuàng)為合作，聯(lián)合實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)鏈量子加密產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)化并預(yù)計(jì)在2016年10月份推出原型機(jī)。
中國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)鏈與涉及主要企業(yè)
國(guó)內(nèi)已經(jīng)初步形成從量子通信核心器件生產(chǎn)，到量子通信設(shè)備制造，再到中下游的量子通信傳輸網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和量子通信網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)與應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈。
3-4. 量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模增長(zhǎng)與預(yù)測(cè)
根據(jù)預(yù)測(cè)，國(guó)內(nèi)量子通信短期市場(chǎng)規(guī)模在100-130億元左右，長(zhǎng)期市場(chǎng)規(guī)模將超過(guò)千億。
短期市場(chǎng)規(guī)模
專網(wǎng)：市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)到2017年將達(dá)到180億左右，按照屆時(shí)20-25%的專網(wǎng)采用量子通信，專網(wǎng)領(lǐng)域量子通信的市場(chǎng)規(guī)模在35-45億元。
公眾網(wǎng)：按照3-5年內(nèi)量子通信滲透率4-5%測(cè)算，公眾網(wǎng)領(lǐng)域量子通信的市場(chǎng)規(guī)模在50-60億元。
云安全及特殊領(lǐng)域：隨著云計(jì)算、IDC/CDN等的飛速發(fā)展，按照Gartner的估算，2017年全球云安全市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到240億兀(41億美元)，5年內(nèi)，量子通信在國(guó)內(nèi)云安
全領(lǐng)域的市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在10億元。特殊應(yīng)用領(lǐng)域，在十三五規(guī)劃指引的帶動(dòng)下，預(yù)計(jì)將會(huì)加速應(yīng)用至空、天及其他領(lǐng)域，市場(chǎng)規(guī)模預(yù)計(jì)在10-20億元。
3-5年內(nèi)，量子通信市場(chǎng)規(guī)模有望達(dá)到100-130億。預(yù)計(jì)短期催化劑主要包括：十三五規(guī)劃等政策層面的推動(dòng)、政務(wù)和軍事專網(wǎng)的信息安全需求加強(qiáng)、高校等科研機(jī)構(gòu)的
產(chǎn)業(yè)化動(dòng)力增強(qiáng)、量子通信技術(shù)在公眾通信網(wǎng)的現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試和小范圍應(yīng)用。
長(zhǎng)期市場(chǎng)規(guī)模
在5-10年內(nèi)，預(yù)計(jì)在十三五等頂層設(shè)計(jì)的推動(dòng)、科研的持續(xù)投入、技術(shù)成熟度提高和產(chǎn)業(yè)化加速，市場(chǎng)規(guī)模有望進(jìn)一步擴(kuò)大，尤其是在互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域，信息安全問(wèn)題刻不容緩。經(jīng)過(guò)國(guó)內(nèi)的規(guī)?；袌?chǎng)應(yīng)用，隨著一帶一路大政策等技術(shù)和產(chǎn)品的海外拓展，量子通信很可能逐步打開(kāi)海外市場(chǎng)。
到2025年預(yù)計(jì)專網(wǎng)市場(chǎng)規(guī)模達(dá)到500億，量子通信滲透率60%；預(yù)計(jì)公網(wǎng)市場(chǎng)年投資達(dá)到2000億，量子通信滲透率30%；預(yù)計(jì)云安全及特殊領(lǐng)域的規(guī)模達(dá)到500億，量子通信滲透率60%；合計(jì)市場(chǎng)規(guī)模=50060%+200030%+500*60%=1200億，達(dá)到千億級(jí)。
四、中國(guó)投資機(jī)遇與發(fā)展挑戰(zhàn)
4-1.投資機(jī)遇
基于量子保密通信IDC領(lǐng)域投資機(jī)會(huì)
京滬干線建成之后，IDC領(lǐng)域是量子保密通信商業(yè)應(yīng)用的一個(gè)天然市場(chǎng)。工行2015年已經(jīng)利用量子通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了北京數(shù)據(jù)中心敏感信息的加密傳輸，未來(lái)IDC市場(chǎng)將會(huì)有更多高安全性、高保密性的需求，而能夠提供基于量子保密通信技術(shù)的IDC將成為稀缺資源。中經(jīng)云、國(guó)盾量子及中國(guó)開(kāi)發(fā)性金融促進(jìn)會(huì)共同成立的中經(jīng)量通正是致力于基于量子保密技術(shù)IDC的設(shè)計(jì)、建設(shè)、運(yùn)營(yíng)服務(wù)的公司。與中經(jīng)量通存在股權(quán)關(guān)系的上市公司包括科華恒盛和寧波建工。
科華恒盛：公司參股中經(jīng)量通，與國(guó)盾量子合作，將量子加密技術(shù)引入到公司北京、上海地區(qū)高品質(zhì)IDC當(dāng)中，為金融、政府、軍隊(duì)等提供高安全的IDC服務(wù)。公司目前北京IDC機(jī)房運(yùn)營(yíng)的機(jī)柜規(guī)模接近2000個(gè)，上海IDC項(xiàng)目規(guī)劃?rùn)C(jī)柜規(guī)模4000余個(gè)。
寧波建工：公司參股融美科技，融美科技持有中經(jīng)量通母公司中經(jīng)云60%股權(quán)。寧波建工也將參與到高安全I(xiàn)DC的建設(shè)和運(yùn)營(yíng)當(dāng)中。此外，中經(jīng)云在北京規(guī)劃10000余個(gè)機(jī)柜的高品質(zhì)IDC正在籌建之中。
量子通信干線建設(shè)運(yùn)營(yíng)投資機(jī)會(huì)
量子通信干線建設(shè)是量子保密技術(shù)商業(yè)化應(yīng)用的前提。除了京滬干線、杭滬干線外，未來(lái)3-5年，國(guó)內(nèi)會(huì)有更多量子通信保密干線的投建需求，為各類應(yīng)用提供基礎(chǔ)資源。浙江神州量子通信技術(shù)有限公司是一家主要致力于量子通信干線、網(wǎng)站建設(shè)與運(yùn)營(yíng)的公司，且承擔(dān)著滬杭干線的研究、設(shè)計(jì)、建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的工作。與神州量通存在股權(quán)關(guān)系的上市公司主要包括都飛通信（新三板）和浙江東方。
都飛通信：公司持有神州量通51%股權(quán)，于6月13日掛牌新三板，公司在獲得資金注入后，將轉(zhuǎn)型升級(jí)，向量子通信干線試驗(yàn)和推廣的方向發(fā)展。
浙江東方：公司通過(guò)杭州兆富投資合伙企業(yè)間接持有神州量通部分股權(quán)，同時(shí)杭州兆富也是國(guó)盾量子的出資人之一，未來(lái)將參與國(guó)內(nèi)量子通信干線的投資建設(shè)之中。
量子通信干線建設(shè)過(guò)程中，也需要很多優(yōu)質(zhì)的系統(tǒng)集成商參與，建議關(guān)注神州信息（多次中標(biāo)京滬干線工程項(xiàng)目）、四創(chuàng)電子和國(guó)舜科技。
4-2. 發(fā)展面臨的挑戰(zhàn)
從技術(shù)角度來(lái)看，量子通信的商用仍面臨一些挑戰(zhàn)
首先，量子通信在成碼率、穩(wěn)定性、抗干擾性能還存在一些局限性。在現(xiàn)有條件下，基于量子密鑰分配或量子隱形傳態(tài)的通信技術(shù)很難超越經(jīng)典通信系統(tǒng)在通信速率、通信距離、抗干擾等方面的性能?，F(xiàn)有的光量子傳輸速率仍達(dá)不到光纖傳輸?shù)摹９饫w量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)安全碼率在10KM傳輸距離下達(dá)1Mbps，最遠(yuǎn)傳輸距離達(dá)300KM。
第二，理想的量子通信協(xié)議在現(xiàn)實(shí)技術(shù)條件下難以實(shí)現(xiàn)。就單光子通信而言，單光子源生成、量子態(tài)控制及量子測(cè)量等技術(shù)并不成熟。第三，光子損耗及量子退相干問(wèn)題。在對(duì)量子通信過(guò)程中，如何盡量減小光子損耗，保持量子特性不被破壞，減少量子退相干效應(yīng)是目前技術(shù)難題。
從產(chǎn)業(yè)化角度來(lái)看，量子通信的商用仍面臨一些挑戰(zhàn)
目前的量子通信還存在一些亟待解決的問(wèn)題：首先采用量子通信技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸，傳輸成本可能比經(jīng)典通道傳輸信息要更高，如何在提升性能的同時(shí)降低成本是一個(gè)值得探索的問(wèn)題。其次，目前量子通信項(xiàng)目的開(kāi)展主要以高校、科研院所為主，是一個(gè)小范圍游戲，市場(chǎng)其他設(shè)備廠商、集成商參與范圍很小，不利于產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化和推廣。第三，目前國(guó)內(nèi)仍未有量子通信相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。需要將目前的技術(shù)進(jìn)行專利化和標(biāo)準(zhǔn)化，才有利于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
附件1. 量子通信設(shè)備主要供應(yīng)商
1、國(guó)盾量子
科大國(guó)盾量子技術(shù)股份有限公司，中國(guó)最大的量子通信設(shè)備制造商和量子信息系統(tǒng)服務(wù)商。目前擁有中國(guó)最多的量子通信領(lǐng)域技術(shù)專利，自主研發(fā)的系列化產(chǎn)品涵蓋量子通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、終端設(shè)備、核心器件、科學(xué)儀器，以及系統(tǒng)性的管控和應(yīng)用軟件等，并提供信息安全整體解決方案。主要產(chǎn)品為量子網(wǎng)關(guān)、光交換機(jī)、集控站、量子接收機(jī)等。同時(shí)是合肥城域量子通信試驗(yàn)示范網(wǎng)、金融信息量子通信驗(yàn)證網(wǎng)、濟(jì)南量子通信實(shí)驗(yàn)網(wǎng)、和京滬干線主要合作方。
2、都飛通信
浙江神州量子通信技術(shù)有限公司，是從事量子通信干線及網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運(yùn)營(yíng)的企業(yè)，主營(yíng)業(yè)務(wù)為量子通信干線建設(shè)，目前公司主要承擔(dān)杭滬量子通信干線的建設(shè)任務(wù)。杭滬量子通信干線總長(zhǎng)約160 公里，總投資約1.7 億元，預(yù)計(jì)2016 年建成，將與京滬干線對(duì)接，初步形成量子通信縱向干線。公司以量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)營(yíng)為核心，向上游的量子通信設(shè)備、器件、半導(dǎo)體材料等領(lǐng)域延伸和下游的量子通信應(yīng)用領(lǐng)域開(kāi)拓，打造量子通信上下游產(chǎn)業(yè)鏈一體化生態(tài)圈，成為量子通信行業(yè)發(fā)展領(lǐng)軍企業(yè)。
3、安徽問(wèn)天
中國(guó)首家從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)企業(yè)，同時(shí)也是中國(guó)量子密碼標(biāo)準(zhǔn)制訂工作組牽頭單位，是國(guó)家密碼管理局認(rèn)證的商用密碼產(chǎn)品生產(chǎn)定點(diǎn)單位，擁有國(guó)家三級(jí)保密資格及公用普通密碼資質(zhì)。公司已完成的主要項(xiàng)目是與中科大一起在蕪湖市完成了‚蕪湖量子政務(wù)網(wǎng)，蕪湖量子政務(wù)網(wǎng)是公司建立的世界上首個(gè)多層級(jí)的試運(yùn)行量子密碼網(wǎng)絡(luò)。公司自主研發(fā)的系列化產(chǎn)品涵蓋量子密碼通信終端設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)交換/路由設(shè)備、核心光電子器件、開(kāi)放式實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)、科學(xué)儀器以及網(wǎng)絡(luò)化安全管控和應(yīng)用軟件等，并提供量子信息安全系統(tǒng)整體解決方案。
問(wèn)天量子成功打造出國(guó)內(nèi)最快、全球第二的2GHz量子密鑰分配終端、國(guó)內(nèi)最遠(yuǎn)的260Km量子密鑰分發(fā)、以及規(guī)模最大的合肥—蕪湖廣域量子密碼通信網(wǎng)絡(luò)等一系列處于世界先列的研究成果。其量子產(chǎn)品主要分為：（1）弱光激光器，普通激光器，要求穩(wěn)定。（2）調(diào)制器（3）普通光纖（4）量子路由器和交換機(jī)，公司有專利（4）單光子探測(cè)器（接收端），難度大，國(guó)內(nèi)只有安徽問(wèn)天和安徽量子兩家可以做。
4、ID Quantique（IDQ）
世界領(lǐng)先的quantum-safe 加密解決方案, 成立于2001 年，是瑞士日內(nèi)瓦城的一家私人公司。是世界上第一個(gè)在現(xiàn)實(shí)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中部署量子密匙分發(fā)的公司；也是第一個(gè)在多路復(fù)用網(wǎng)絡(luò)中為商業(yè)客戶部署QKD的公司。
成立之初主要是證明量子密鑰分發(fā)的可行性的項(xiàng)目研究，2001 年推出了商用量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)。2004年9月，公司正式宣布安裝成功第一個(gè)量子保密通信系統(tǒng)。自2010年起公司在全球商業(yè)和政府市場(chǎng)開(kāi)始推出quantum-safe加密解決方案。2013年公司又從Qwave資本獲得額外的450萬(wàn)美元資金以擴(kuò)大其市場(chǎng)份額。公司為金融行業(yè)、全球企業(yè)和政府組織等提供quantum-safe 網(wǎng)絡(luò)加密、安全的量子密鑰生成和量子密鑰分發(fā)解決方案；
公司還基于量子物理學(xué)開(kāi)發(fā)和使隨機(jī)數(shù)生成器商業(yè)化,用于包括安全、游戲和彩票等多個(gè)行業(yè)；此外，公司是光學(xué)儀器產(chǎn)品的領(lǐng)先供應(yīng)商,尤其是光子計(jì)數(shù)器及相關(guān)電子產(chǎn)品，公司創(chuàng)新的光子解決方案用于商業(yè)和研究應(yīng)用，比如短脈沖激光源和QKD 研發(fā)程序的開(kāi)發(fā)平臺(tái)等。目前IDQ與Battelle合作，已經(jīng)著手在哥倫比亞市和華盛頓地區(qū)建立長(zhǎng)達(dá)650公里的量子通信線路，進(jìn)一步計(jì)劃建立起連接包括Google、IBM、微軟等公司的數(shù)據(jù)中心，總長(zhǎng)超過(guò)10000公里的環(huán)美國(guó)量子通信網(wǎng)絡(luò)；同時(shí)2015年公司與Acronis安克諾斯合作推出領(lǐng)先全球的量子加密安全技術(shù)解決方案，為企業(yè)提供云端數(shù)據(jù)保護(hù)。
5、MagiQ
美國(guó)MagiQ技術(shù)有限公司，成立于1999年,是美國(guó)私人公司，產(chǎn)品主要包括光纖,高速電子器件和射頻、音響和軟件等。MagiQ還擁有研究實(shí)驗(yàn)室，實(shí)驗(yàn)室主要提供定制的產(chǎn)品、工程設(shè)計(jì)和合同研發(fā)服務(wù)光學(xué)、量子信息、光纖傳感、航空航天和國(guó)防應(yīng)用程序。
推廣合作也是直接與私人公司和政府機(jī)構(gòu)，如美國(guó)海軍軍隊(duì)、美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局、NASA。公司與政府客戶的合同技術(shù)有了新的突破，公司不斷通過(guò)創(chuàng)新滿足客戶的要求。
公司開(kāi)發(fā)出一種高效光纖耦合的糾纏光子源(EPS)。可以提供高通量polarization-entangled光子兼容現(xiàn)有的DWDM 光纖網(wǎng)絡(luò)；公司正在開(kāi)發(fā)一個(gè)復(fù)雜的脈沖程序員用來(lái)生成任意形狀的射頻脈沖序列與sub-picosecond 時(shí)間抖動(dòng)。這個(gè)項(xiàng)目將為量子計(jì)算開(kāi)放強(qiáng)大的新功能以及一系列的其他應(yīng)用程序，如醫(yī)療儀器和通信測(cè)試設(shè)備領(lǐng)域。
6、朗研光電
上海朗研光電科技有限公司（朗研光電）創(chuàng)立于2009年，公司落戶于上海楊浦區(qū)理工大學(xué)國(guó)家科技園。公司占地1500平米，具備獨(dú)立的超凈間光學(xué)實(shí)驗(yàn)室、齊全的光電測(cè)試設(shè)備和多條裝配生產(chǎn)線。作為一家創(chuàng)新型高新科技公司，朗研光電一直致力于光纖激光器、量子保密通信系統(tǒng)、單光子探測(cè)器和窄脈沖激光器等相關(guān)產(chǎn)品的自主研發(fā)和生產(chǎn)。
附件2. 中國(guó)量子通信概念股上市公司一覽
