2022全球量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告

時(shí)間：2023-06-15 04:03:01 | 來源：網(wǎng)站運(yùn)營

時(shí)間：2023-06-15 04:03:01 來源：網(wǎng)站運(yùn)營

2022全球量子通信產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告：ICV聯(lián)合光子盒研究院出品


































一、量子密鑰分發(fā)—安全之盾

表1 2021年全球量子密鑰分發(fā)主要進(jìn)展

來源：ICV




二、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器——不可預(yù)測(cè)性的源泉

表2 2021年量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器研究進(jìn)展

來源：ICV




三、量子隱形傳態(tài)—通往量子互聯(lián)網(wǎng)

表3 2021年量子隱形傳態(tài)主要進(jìn)展

來源：ICV




量子通信產(chǎn)業(yè)主要分為上游、中游、下游。上游主要是元器件和核心設(shè)備；中游主要是網(wǎng)絡(luò)干線、系統(tǒng)平臺(tái)、建設(shè)運(yùn)維；下游主要是安全應(yīng)用。

圖1 量子通信產(chǎn)業(yè)鏈

來源：ICV




一、產(chǎn)業(yè)鏈上游

產(chǎn)業(yè)鏈的上游參與者主要是元器件供應(yīng)商和核心設(shè)備供應(yīng)商。

元器件包括一些器件、芯片和雪崩二極管等，整體來說，主要為一些基礎(chǔ)光電元器件和量子通信核心元器件。器件例如單光子探測(cè)器件、頻率轉(zhuǎn)換器件和量子隨機(jī)器件等；芯片包括信號(hào)處理芯片、光學(xué)芯片和量子光源等。由于量子通信設(shè)備整體采購量較小，難以驅(qū)動(dòng)相關(guān)器件及芯片廠商的研發(fā)生產(chǎn)，因而高度依賴進(jìn)口。并且目前中國器件商集中度較低，芯片設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)薄弱，難以滿足量子通信設(shè)備的規(guī)格要求。上游的脈沖光源、單光子探測(cè)器、光調(diào)制器等性能和國際還有差距，部分電芯片如 FPGA 等比較依賴進(jìn)口。代表性企業(yè)包括英特爾、紫光同創(chuàng)、復(fù)旦微電子集團(tuán)和華微電子等芯片企業(yè)和亨通光電等提供光纖光纜的企業(yè)。

核心設(shè)備是量子態(tài)制備、存儲(chǔ)、交換等使用到的設(shè)備，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。由于量子通信對(duì)單光子密鑰發(fā)送及接收的嚴(yán)格要求，量子通信設(shè)備對(duì)單光子源、單光子探測(cè)器、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器等器件的需求與光通信設(shè)備有明顯差別。目前中國供應(yīng)商主要是國盾量子、問天量子、九州量子等公司，均是在量子科技浪潮下成立的初創(chuàng)公司，成立時(shí)間僅有幾年，但技術(shù)門檻較高。國外的供應(yīng)商，有老牌的科技公司例如TOSHIBA、NVIDIA等，還有近幾年在量子信息技術(shù)成立的專注于量子通信的公司例如ID Quantique。此外，由于目前量子保密通信是通過經(jīng)典通道傳遞，因此華為、中興等老牌通信設(shè)備商也在產(chǎn)業(yè)鏈中。

二、產(chǎn)業(yè)鏈中游

產(chǎn)業(yè)鏈的中游主要是量子通信網(wǎng)絡(luò)的傳輸層和平臺(tái)層，傳輸層主要依靠現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)，在承載絕大多數(shù)數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)的光纖網(wǎng)絡(luò)的機(jī)房、站點(diǎn)內(nèi)部署量子保密通信網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備，即可快速、平滑地形成覆蓋面較為完整的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)基礎(chǔ)信息網(wǎng)絡(luò)、重要信息系統(tǒng)、重要工業(yè)控制系統(tǒng)和政務(wù)信息系統(tǒng)等進(jìn)行強(qiáng)有力的安全保護(hù)。

傳輸干線是實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程量子通信及量子網(wǎng)絡(luò)的傳輸渠道。美國首條洲際、商用QKD網(wǎng)絡(luò)，利用Zayo公司提供的專用暗光纖，將華爾街的金融市場(chǎng)與新澤西州的后臺(tái)業(yè)務(wù)連接起來。英國、法國、德國、意大利、奧地利、捷克、波蘭等國家已成功布設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。日本、韓國也已逐步建立本國的量子通信網(wǎng)絡(luò)。中國量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)包括了三個(gè)層級(jí)：國家骨干網(wǎng)（一級(jí)干線）、省骨干網(wǎng)（二級(jí)干線）和城域網(wǎng)。與現(xiàn)有的通信網(wǎng)絡(luò)類似，量子保密通信網(wǎng)絡(luò)除了設(shè)備商還需要運(yùn)維商，唯一的不同是，量子網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維不是壟斷行業(yè)，不僅是量子網(wǎng)絡(luò)公司可以參與，還有神州信息、中國通服等傳統(tǒng)運(yùn)維商。比如中國“京滬干線”的建設(shè)，提供傳輸干線服務(wù)的公司是中國有線電視網(wǎng)絡(luò)有限公司，提供系統(tǒng)集成服務(wù)的公司是神州數(shù)碼系統(tǒng)集成服務(wù)有限公司（神州信息子公司）、中國通信建設(shè)集團(tuán)有線公司（中國通服子公司）等。

系統(tǒng)平臺(tái)主要負(fù)責(zé)對(duì)信息進(jìn)行整合處理，并根據(jù)需求做出相關(guān)指令。系統(tǒng)平臺(tái)層包括了經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)、量子網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)、量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)、綜合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控子系統(tǒng)、備份與容災(zāi)子系統(tǒng)、量子密鑰管理子系統(tǒng)等，并提供量子設(shè)備與解決方案。

建設(shè)運(yùn)維層由運(yùn)營商、集成商等提供網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、部署網(wǎng)絡(luò)資源及后期運(yùn)維管理服務(wù)。例如，中國有線支撐了量子保密通信“京滬干線”的全線建設(shè)；中國電信、中國聯(lián)通參與部分城域QKD網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，并積極推動(dòng)共纖傳輸?shù)刃录夹g(shù)試驗(yàn)。

中游的參與者有國盾量子、國科量子等量子通信公司，這是因?yàn)?，目前有能力承?dān)量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的公司數(shù)量還較少，有很多公司在成立之時(shí)便獲得了更多的機(jī)會(huì)，未來業(yè)務(wù)可以能會(huì)細(xì)分或剝離，但也可能成為大型、全面的公司。此外，參與者還有移動(dòng)、聯(lián)通和電信三大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商以及神州信息、中國有線和中國衛(wèi)星通信集團(tuán)等傳統(tǒng)運(yùn)維商，以及亨通光電和中信國安等建設(shè)運(yùn)維商等。

三、產(chǎn)業(yè)鏈下游

由于量子通信屬于信息安全范疇，下游用戶為擁有大量重要且敏感信息，或是其體系較為龐大，一旦受到攻擊將對(duì)生產(chǎn)生活帶來巨大影響的組織、企業(yè)或個(gè)人。這也使得現(xiàn)階段量子通信優(yōu)先應(yīng)用的客戶主要為政府、軍方、大型央企和國企、電力系統(tǒng)、金融系統(tǒng)和高端商務(wù)等。

量子保密通信產(chǎn)業(yè)鏈在探索與發(fā)展中逐步建立，涉及基礎(chǔ)研究、設(shè)備研發(fā)、建設(shè)運(yùn)維、安全應(yīng)用等。2021年，應(yīng)用案例有了新的發(fā)展，還增加了諸如無人駕駛汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

（一）政務(wù)

量子保密通信（QKD）可以用于保護(hù)政企專網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施及其服務(wù)的安全性，通常采用基于IPSec或TLS的安全虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）技術(shù)來對(duì)數(shù)據(jù)中心、分支機(jī)構(gòu)之間的流量進(jìn)行鑒權(quán)和加密，結(jié)合了QKD的鏈路加密機(jī)可以與這些技術(shù)結(jié)合來滿足企業(yè)網(wǎng)絡(luò)站點(diǎn)之間的信息加密需求。杭州、杭州、杭州和杭州等地進(jìn)一步開展或規(guī)劃量子保密通信在政務(wù)信息網(wǎng)絡(luò)的試點(diǎn)應(yīng)用。

2022年2月，杭州市電子政務(wù)外網(wǎng)認(rèn)證系統(tǒng)量子通信應(yīng)用平臺(tái)采用了國盾量子及其全資子公司提供的量子密鑰分發(fā)、安全加密產(chǎn)品，通過了國家信息中心（國家電子政務(wù)外網(wǎng)管理中心）成果驗(yàn)證并正式投入使用。首次實(shí)現(xiàn)了國家、省、市、區(qū)、街道五級(jí)電子政務(wù)外網(wǎng)節(jié)點(diǎn)與量子通信網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)跨網(wǎng)對(duì)接，以及量子通信技術(shù)在電子政務(wù)外網(wǎng)認(rèn)證體系中的應(yīng)用。

（二）金融

金融方面目前主要是各銀行與中國人民銀行和中國銀監(jiān)會(huì)合作，開展了包括同城數(shù)據(jù)備份和加密傳輸、網(wǎng)上銀行加密、異地災(zāi)備、監(jiān)管信息系統(tǒng)采集報(bào)送、人民幣跨境收付系統(tǒng)應(yīng)用等。已應(yīng)用量子技術(shù)的銀行有工商銀行、中國銀行、建設(shè)銀行、交通銀行、民生銀行、浦發(fā)銀行、光大銀行、杭州農(nóng)商行、杭州銀行、杭州農(nóng)商銀行等。金融行業(yè)的用戶更加注重金融數(shù)據(jù)安全，因此較多選擇量子金融數(shù)據(jù)量子加解密傳輸、量子證書、量子簽章等服務(wù)。

目前銀行業(yè)的普通應(yīng)用是采用QKD系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)量子密鑰的安全傳輸。通信兩端通過量子通信設(shè)備利用BB84協(xié)議進(jìn)行密鑰協(xié)商，傳輸量子密鑰至對(duì)端量子安全加密路由器，傳統(tǒng)路由器利用加密后的量子密鑰與對(duì)端創(chuàng)建IPsec隧道，進(jìn)行數(shù)據(jù)加密傳輸。

2021年5月，中國工商銀行成功實(shí)現(xiàn)量子技術(shù)在客戶信息加密場(chǎng)景的應(yīng)用。為進(jìn)一步提升客戶信息安全保障能力，工行基于量子態(tài)不確定原理，在業(yè)內(nèi)首次將量子隨機(jī)數(shù)應(yīng)用在客戶登錄、支付結(jié)算、資金交易等重要金融場(chǎng)景，并對(duì)客戶信息進(jìn)行標(biāo)識(shí)和校驗(yàn)。與業(yè)界普遍使用軟硬件生成的隨機(jī)數(shù)相比，量子隨機(jī)數(shù)能夠更有效地查驗(yàn)用戶身份假冒行為，防范交易數(shù)據(jù)截獲重放等網(wǎng)絡(luò)攻擊，確?？蛻粢庠傅恼鎸?shí)性、交易過程的完整性、安全性，有力保障客戶權(quán)益。量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器被認(rèn)為是安全性最高的隨機(jī)數(shù)產(chǎn)生裝置，具備隨機(jī)性、不可推測(cè)和不可重復(fù)的特點(diǎn)，即使采用惡意第三方制造的組件，或者竊聽者擁有計(jì)算能力最強(qiáng)的量子計(jì)算機(jī)，也無法預(yù)測(cè)或獲知它所產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)。將量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器應(yīng)用于加密服務(wù)平臺(tái)并生成量子隨機(jī)數(shù)，可以為金融場(chǎng)景提供更高安全性能的加密服務(wù)。

目前，國盾量子通過與多家銀行、證券、期貨、基金等金融機(jī)構(gòu)一同，率先開展了數(shù)據(jù)中心異地災(zāi)備、企業(yè)網(wǎng)銀實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)賬等應(yīng)用，特別是中國人民銀行以“人民幣跨境收付信息管理系統(tǒng)RCPMIS”為核心的量子保密通信應(yīng)用。

（三）電網(wǎng)

基于量子的解決方案特別適合監(jiān)督控制和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)——從中央指揮中心控制和監(jiān)視現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備。公用事業(yè)和基礎(chǔ)設(shè)施公司多年來一直使用SCADA系統(tǒng)來管理電站和管道。美國橡樹嶺國家實(shí)驗(yàn)室（ORNL）、洛斯阿拉莫斯國家實(shí)驗(yàn)室（LANL）、中國國家電網(wǎng)組織多年來一直在研究量子密鑰分發(fā)（QKD）功能，以確保能源電力部門的安全。

中國的電網(wǎng)是全球最大規(guī)模的電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施。世界多地層出現(xiàn)過各種原因的斷電、電網(wǎng)受攻擊事件，對(duì)國家政權(quán)、社會(huì)經(jīng)濟(jì)、人民生活造成重大影響。因此，中國的電網(wǎng)現(xiàn)已借助在太空建立的量子通信網(wǎng)絡(luò)，保護(hù)電網(wǎng)免受攻擊。該網(wǎng)絡(luò)的一部分連接著福建省的電網(wǎng)和杭州的國家應(yīng)急指揮中心。

墨子號(hào)能有效地捕捉到從杭州指揮中心發(fā)射出的糾纏光子。在接收端，一個(gè)移動(dòng)站可以接收到衛(wèi)星傳輸?shù)牧孔有畔?，并將其傳送到本地的電網(wǎng)計(jì)算機(jī)。如果第三方設(shè)法攔截了一些光子，它就會(huì)改變鏈路中其他光子的物理狀態(tài)，同時(shí)觸發(fā)警報(bào)。使用墨子號(hào)來傳遞數(shù)據(jù)加密的量子密鑰，理論上使得政府以可以以相對(duì)較低的成本維持對(duì)中國各地供電設(shè)施的控制，同時(shí)更加安全。

2021年5月，在演習(xí)中，這條超安全的通信線路使中央政府的工作人員能夠接管沿海省份電網(wǎng)的運(yùn)行，并且相關(guān)命令很難被第三方竊聽或操縱。

圖2 量子衛(wèi)星被用來在杭州（左）和福建之間傳遞命令

來源：國家電網(wǎng)

在過去五年中，從東部的浙江省到西部的新疆已經(jīng)為其電網(wǎng)建立了地面量子通信電纜。杭州政府還擁有一條通往杭州的光纜，以加強(qiáng)對(duì)中國最發(fā)達(dá)城市電力管理的控制。出于安全考慮，某些關(guān)鍵操作，例如主干網(wǎng)的開關(guān)，以前只能手動(dòng)執(zhí)行。由于量子通信的安全性提高，這些操作開始機(jī)械化，將切換時(shí)間從幾小時(shí)縮短到幾秒鐘。

2021年4月，九州量子聯(lián)手國網(wǎng)電力浙江大有集團(tuán)，合作研發(fā)全球首臺(tái)配網(wǎng)量子加密智能開關(guān)，并正式投運(yùn)杭州亞運(yùn)會(huì)蓮花主場(chǎng)館。

2021年6月，國盾量子設(shè)立浙江國盾量子電力科技有限公司，形成了首批“4G+量子加密”智能開關(guān)、量子安全服務(wù)平臺(tái)遠(yuǎn)程控制試驗(yàn)環(huán)網(wǎng)柜、中國首條基于量子加密無線通信的全自動(dòng)化架空線路等一系列應(yīng)用。

（四）工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)

2021年7月，國盾量子與紫光云引擎科技有限公司、安徽中科錕铻量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司達(dá)成戰(zhàn)略合作。三方將在量子信息、產(chǎn)業(yè)數(shù)字化和數(shù)字產(chǎn)業(yè)化等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)協(xié)同合作：基于各自技術(shù)優(yōu)勢(shì)共建量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新中心，深入量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用場(chǎng)景，輸出產(chǎn)品與解決方案；匯聚三方資源優(yōu)勢(shì)，全力支持中科錕铻建設(shè)、運(yùn)營量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái)及相關(guān)產(chǎn)品，并在營銷體系、產(chǎn)品體系建設(shè)，市場(chǎng)拓展等各方面給予大力支撐，打造行業(yè)示范樣板；三方還將共同致力于相關(guān)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)。

2021年9月，國盾量子與長(zhǎng)虹美菱、中科類腦等合作的“基于量子安全的工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)邊緣計(jì)算網(wǎng)關(guān)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)及示范應(yīng)用”項(xiàng)目獲得安徽省科技重大專項(xiàng)立項(xiàng)。該項(xiàng)目將充分發(fā)揮各方的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)及工程經(jīng)驗(yàn)，推動(dòng)實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵數(shù)據(jù)采集、傳輸、控制等大規(guī)模應(yīng)用場(chǎng)景化部署，實(shí)現(xiàn)用量子保密通信技術(shù)為工業(yè)數(shù)據(jù)精準(zhǔn)交互提供安全保障。

（五）云數(shù)據(jù)中心

在不同的數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、業(yè)務(wù)連續(xù)性等業(yè)務(wù)時(shí)，量子保密通信可以用于保障數(shù)據(jù)中心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。在?shù)據(jù)中心間設(shè)置的鏈路加密機(jī)可以通過QKD按需更換密鑰，滿足企業(yè)、用戶的高安全數(shù)據(jù)傳輸需求。

在不同的數(shù)據(jù)中心之間進(jìn)行數(shù)據(jù)備份、業(yè)務(wù)連續(xù)性等業(yè)務(wù)時(shí)，量子保密通信可以用于保障數(shù)據(jù)中心之間數(shù)據(jù)傳輸?shù)陌踩?。在?shù)據(jù)中心間設(shè)置的鏈路加密機(jī)可以通過QKD按需更換密鑰，滿足企業(yè)、用戶的高安全數(shù)據(jù)傳輸需求。

2021年8月，中國首家量子云數(shù)據(jù)中心——天翼銀商量子云數(shù)據(jù)中心正式啟用。合作由中國電信安徽公司和中電信量子公司作為量子安全能力集成方、量子安全能力提供者，合力進(jìn)行量子安全平臺(tái)的建設(shè)與量子加密應(yīng)用；銀聯(lián)商務(wù)在合作中輸出金融級(jí)運(yùn)維標(biāo)準(zhǔn)，并協(xié)力建成專業(yè)金融級(jí)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)及運(yùn)維體系。

（六）其他

2021年，除了上述主要行業(yè)用例以外，還有以下量子保密通信用例：

表4 部分量子通信應(yīng)用案例

來源：ICV




圖3 量子安全產(chǎn)品應(yīng)用

來源：國盾量子、ICV




由于量子通信行業(yè)目前整體處于寡頭壟斷市場(chǎng)，供應(yīng)商具有較強(qiáng)的議價(jià)能力，再加上當(dāng)前相關(guān)產(chǎn)品的生產(chǎn)成本較高，產(chǎn)品售價(jià)較傳統(tǒng)通信方式昂貴很多，從而限制了產(chǎn)品的大范圍應(yīng)用。隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新一代信息技術(shù)的加深應(yīng)用，對(duì)信息安全的重視將不斷提高，量子保密通信作為抵御竊聽和破譯挑戰(zhàn)的持續(xù)有效手段，正是未來信息安全的基礎(chǔ)和方向之一，量子通信在各細(xì)分領(lǐng)域的應(yīng)用也將加強(qiáng)。2021年11月，《個(gè)人信息保護(hù)法》施行，這也將推動(dòng)個(gè)更多單位尋求更新的技術(shù)保護(hù)個(gè)人信息數(shù)據(jù)，有望更多的加入量子加密傳輸?shù)燃夹g(shù)。




一、量子光源

在量子通信中，量子信號(hào)起著重要作用，而量子信號(hào)的編碼、傳輸和檢測(cè)等技術(shù)都依賴于信號(hào)的量子特性，因此，量子通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)必須獲得穩(wěn)定可靠的量子光源。量子光源主要分為：?jiǎn)喂庾庸庠?、連續(xù)變量光源和糾纏態(tài)光源。其中連續(xù)變量光源又分為相干態(tài)光源和壓縮態(tài)光源；糾纏態(tài)光源又分為光子對(duì)糾纏和多光子糾纏。

表5 全球主要量子高速脈沖激光器供應(yīng)商產(chǎn)品

來源：各公司官網(wǎng)




二、單光子探測(cè)器

單光子探測(cè)器（Single photon detector，SPD）是一種超低噪聲器件，增強(qiáng)的靈敏度使其能夠探測(cè)到光的最小能量量子——光子（photon）。單光子探測(cè)器可以對(duì)單個(gè)光子進(jìn)行探測(cè)和計(jì)數(shù)，在許多可獲得的信號(hào)強(qiáng)度僅為幾個(gè)光子能量級(jí)的新興應(yīng)用中，單光子探測(cè)器可以一展身手。在生物光子學(xué)、醫(yī)學(xué)影像、非破壞性材料檢查、國土安全與監(jiān)視、軍事視覺與導(dǎo)航、量子成像以及加密系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用。

表6 全球主要單光子探測(cè)器供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)




三、QKD設(shè)備




量子密鑰分發(fā)（QKD）是量子保密通信的核心產(chǎn)品。負(fù)責(zé)量子密鑰的產(chǎn)生和分發(fā)。QKD設(shè)備的研制門檻較高，全球僅少數(shù)研發(fā)團(tuán)隊(duì)能夠提供。例如國盾量子、問天量子、啟科量子、IDQ等。

表7 全球主要QKD設(shè)備供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)




四、量子安全路由器




量子安全路由器作為量子保密通信解決方案中的核心應(yīng)用設(shè)備，將量子密鑰與經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)設(shè)備融合，同時(shí)實(shí)現(xiàn)了經(jīng)典通信的加密和路由交換功能，為用戶搭建端到端電信級(jí)穩(wěn)定、高速的量子加密應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)。

表8 全球主要量子路由器供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)




五、量子交換機(jī)

光量子交換設(shè)備用于實(shí)現(xiàn)量子信道時(shí)分復(fù)用，是量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)的重要產(chǎn)品。光量子交換機(jī)系列產(chǎn)品包括兩種不同類型的光量子交換設(shè)備：矩陣型光量子交換機(jī)和全通型光量子交換機(jī)：矩陣型光量子交換機(jī)采用交叉式光纖鏈路交換，該類型的光量子交換機(jī)多用于量子密鑰中繼內(nèi)部，實(shí)現(xiàn)密鑰分發(fā)終端的擴(kuò)容與備份；全通型光量子交換機(jī)支持多通道光纖鏈路連接，每個(gè)通道與其他通道間均可實(shí)現(xiàn)互連，適用于多用戶量子保密通信局域網(wǎng)絡(luò)或城域網(wǎng)絡(luò)。

表9 全球主要量子交換機(jī)供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)




六、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器

隨機(jī)數(shù)是影響通信安全和通信系統(tǒng)可靠性至關(guān)重要的因素。隨機(jī)數(shù)是由隨機(jī)數(shù)發(fā)生器產(chǎn)生的，隨機(jī)數(shù)發(fā)生器可以分為三類：偽隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、基于經(jīng)典物理的物理隨機(jī)數(shù)發(fā)生器和基于量子物理的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。與前兩類相比，量子隨機(jī)數(shù)具有真正的不可預(yù)測(cè)性。目前主要量子通信公司幾乎都在開發(fā)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器。

表10 全球主要量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器供應(yīng)商產(chǎn)品

來源：各公司官網(wǎng)




七、量子衛(wèi)星地面站

在星地量子密鑰分發(fā)中，地面站起到了接收衛(wèi)星數(shù)據(jù)的作用。隨著技術(shù)快速進(jìn)步，量子衛(wèi)星地面站已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了可移動(dòng)和小型化。該小型化量子衛(wèi)星地面站是國盾量子與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)合作研發(fā)的具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星QKD地面站產(chǎn)品。該系列產(chǎn)品基于衛(wèi)星平臺(tái)自由空間量子通信技術(shù)，在原墨子號(hào)地面站光機(jī)系統(tǒng)的經(jīng)驗(yàn)基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)改造，將原有地面站光機(jī)系統(tǒng)的大、重、不可移動(dòng)，需遠(yuǎn)離城市背景光，轉(zhuǎn)變?yōu)楝F(xiàn)在的口徑小、重量輕、體積小，可快速移動(dòng)部署，適應(yīng)城市背景光，能夠?qū)崿F(xiàn)精確捕獲跟瞄量子衛(wèi)星，實(shí)現(xiàn)量子信號(hào)高效耦合。

該產(chǎn)品定位于星地量子密鑰分發(fā)的接收，地面站光機(jī)系統(tǒng)總重不大于150公斤，回轉(zhuǎn)半徑不大于1.2米。該產(chǎn)品推出既可實(shí)現(xiàn)兩個(gè)遙遠(yuǎn)地點(diǎn)間的量子通信，還可滿足駐外機(jī)構(gòu)、近遠(yuǎn)海島嶼、海上油氣田、野外作業(yè)等量子通信需求。

圖4 小型化量子衛(wèi)星地面站產(chǎn)品

來源：國盾量子




八、移動(dòng)加密應(yīng)用產(chǎn)品

隨著量子技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)量子通信產(chǎn)品已經(jīng)逐漸走向普惠消費(fèi)者（to C），特別是移動(dòng)加密應(yīng)用產(chǎn)品，包括量子安全服務(wù)移動(dòng)平臺(tái)、量子安全U盾、量子安全加密卡產(chǎn)品、量子密鑰充注機(jī)、量子安全手機(jī)和量子安全網(wǎng)關(guān)設(shè)備等。

表11 主要的量子安全服務(wù)移動(dòng)平臺(tái)

來源：各公司官網(wǎng)




表12 量子安全網(wǎng)關(guān)供應(yīng)商產(chǎn)品對(duì)比







來源：各公司官網(wǎng)

表13 量子安全U盾產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)

表14 量子安全加密卡產(chǎn)品對(duì)比

來源：各公司官網(wǎng)

表15 量子密鑰充注機(jī)

來源：各公司官網(wǎng)

表16 量子安全云端平臺(tái)

來源：各公司官網(wǎng)







一、中國

目前，中國在量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)上已經(jīng)取得了耀眼奪目的成績(jī)。2021年，中國繼續(xù)取得多項(xiàng)世界領(lǐng)先的成就。

1、中國構(gòu)建世界首個(gè)天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)

2021年，基于量子保密通信“京滬干線”與“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星，中國構(gòu)建了世界首個(gè)天地一體的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)地面跨度4600公里、天地一體的大范圍、多用戶量子密鑰分發(fā)，證明廣域量子通信技術(shù)實(shí)際應(yīng)用已經(jīng)初步成熟，國盾量子為上述保密通信網(wǎng)絡(luò)提供核心量子設(shè)備和技術(shù)支持。1月7日，研究團(tuán)隊(duì)在國際學(xué)術(shù)期刊《自然》雜志上發(fā)表了題為“跨越4600公里的天地一體化量子通信網(wǎng)絡(luò)”（An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres）的論文，國盾量子是主要參與單位。

圖5 綜合空間對(duì)地量子網(wǎng)絡(luò)的說明

來源：《An integrated space-to-ground quantum communication network over 4,600 kilometres》




2、中國建成500公里無中繼光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)

2021年6月，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)、杭州量子技術(shù)研究院、國盾量子聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)使用已有商用光纖鏈路，突破現(xiàn)場(chǎng)遠(yuǎn)距離高性能單光子干涉技術(shù)，分別采用兩種技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)500公里量級(jí)雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)（TF-QKD），創(chuàng)造了現(xiàn)場(chǎng)無中繼光纖量子密鑰分發(fā)傳輸距離的新世界紀(jì)錄。國盾量子公司技術(shù)人員參與了實(shí)驗(yàn)，并為其提供了QKD硬件平臺(tái)和電子學(xué)控制系統(tǒng)。

實(shí)驗(yàn)分別用了兩種技術(shù)方案來克服技術(shù)難題：采用激光注入鎖定實(shí)現(xiàn)了428公里TF-QKD；利用時(shí)頻傳遞技術(shù)實(shí)現(xiàn)了511公里TF-QKD。研究團(tuán)隊(duì)基于SNS-TF-QKD（“發(fā)送-不發(fā)送”雙場(chǎng)量子密鑰分發(fā)）協(xié)議，發(fā)展激光注入鎖定技術(shù)和時(shí)頻傳輸技術(shù)，將現(xiàn)場(chǎng)相隔幾百公里的兩個(gè)獨(dú)立激光器的波長(zhǎng)鎖定為相同；再針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜的鏈路環(huán)境，開發(fā)了光纖長(zhǎng)度及偏振變化實(shí)時(shí)補(bǔ)償系統(tǒng)；此外，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)光纜中其他業(yè)務(wù)的串?dāng)_，精心設(shè)計(jì)了QKD光源的波長(zhǎng)，并通過窄帶濾波將串?dāng)_噪聲濾除；最后，結(jié)合中科院杭州微系統(tǒng)所研制的高計(jì)數(shù)率低噪聲單光子探測(cè)器，在現(xiàn)場(chǎng)將無中繼光纖QKD的安全成碼距離推至500公里以上。

圖6 511公里無中繼QKD網(wǎng)絡(luò)

來源：《物理評(píng)論快報(bào)》




3、量子密鑰分發(fā)（QKD）和后量子加密算法（PQC）的融合應(yīng)用

2021年5月，來自中國科大、杭州交通大學(xué)、云南大學(xué)與國盾量子、國科量子等公司的聯(lián)合研發(fā)團(tuán)隊(duì)宣布，在國際上率先完成量子密鑰分發(fā)（QKD）和后量子加密算法（PQC）的融合應(yīng)用。實(shí)驗(yàn)設(shè)備采用了國盾量子研制的QKD產(chǎn)品，國盾量子研發(fā)團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中進(jìn)行了相關(guān)QKD設(shè)備和PQC上位機(jī)通信的設(shè)計(jì)，搭建實(shí)驗(yàn)平臺(tái)完成QKD+PQC的網(wǎng)絡(luò)實(shí)驗(yàn)的數(shù)據(jù)采集、分析等工作。各方共同發(fā)揮自身的科研和產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢(shì)，推動(dòng)量子安全技術(shù)的融合發(fā)展。

2021年8月，國盾量子、中國科大、國科量子、杭州量子院與杭州交大等單位組成的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)完成了國際首次量子密鑰分發(fā)（QKD）和后量子密碼（PQC）融合可用性的現(xiàn)網(wǎng)驗(yàn)證。相關(guān)工作作為編輯推薦文章發(fā)表在著名學(xué)術(shù)期刊《光學(xué)快報(bào)》上。該研究進(jìn)一步在現(xiàn)網(wǎng)實(shí)際業(yè)務(wù)中驗(yàn)證了融合方案的可行性,不僅將PQC認(rèn)證協(xié)議集成到QKD設(shè)備內(nèi)部，還在多用戶、現(xiàn)網(wǎng)通信條件下進(jìn)行了長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行測(cè)試。實(shí)驗(yàn)中，研究人員使用了國盾量子系統(tǒng)頻率為40MHz的QKD設(shè)備進(jìn)行協(xié)議集成，PQC認(rèn)證協(xié)議參與了QKD協(xié)議交互的對(duì)基、糾錯(cuò)、保密增強(qiáng)、密鑰校驗(yàn)等全部數(shù)據(jù)交互環(huán)節(jié)。

4、中國首次實(shí)現(xiàn)15用戶量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)

2021年9月，杭州交通大學(xué)的陳險(xiǎn)峰團(tuán)隊(duì)和江西師范大學(xué)李淵華等人合作構(gòu)建了一個(gè)15個(gè)用戶的量子安全直接通信（QSDC）網(wǎng)絡(luò)。他們利用量子安全直接通信原理，首次實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)中15個(gè)用戶之間的安全通信，傳輸距離達(dá)40公里。這為未來基于衛(wèi)星量子通信網(wǎng)絡(luò)和全球量子通信網(wǎng)絡(luò)奠定了基礎(chǔ)。

圖7 量子安全直接通信網(wǎng)絡(luò)示意圖

來源：《光科學(xué)應(yīng)用》




為了實(shí)現(xiàn)QSDC的廣泛應(yīng)用，研究人員構(gòu)建了全連接的基于糾纏的QSDC網(wǎng)絡(luò)：包括5個(gè)子網(wǎng)，15個(gè)用戶。其中，任何兩個(gè)用戶共享的糾纏態(tài)的保真度都高于97%。結(jié)果表明，當(dāng)任意兩個(gè)用戶在長(zhǎng)度為40公里的光纖上進(jìn)行QSDC時(shí)，他們共享的糾纏態(tài)的保真度仍然超過95%，信息傳輸速率保持在1Kbps以上，證明了所提出的QSDC網(wǎng)絡(luò)的可行性。該網(wǎng)絡(luò)具有很好的可擴(kuò)展性。利用這種方案，每個(gè)用戶通過共享的不同波長(zhǎng)的糾纏光子對(duì)與任何其他用戶互連。此外，在使用高性能探測(cè)器以及偏振調(diào)制器（PM）的高速控制的情況下，可以提高到大于100 Kbps的信息傳輸速率。

5、中國科大、國盾量子等實(shí)現(xiàn)46節(jié)點(diǎn)量子城域網(wǎng)

2021年10月，中科大潘建偉、陳騰云、彭承志、趙勇等，清華大學(xué)馬雄峰等，以及國盾量子和杭州大學(xué)的研究人員，在一篇發(fā)表于《npj Quantum Information》的論文中，介紹了一個(gè)具有46個(gè)節(jié)點(diǎn)的量子城域網(wǎng)的現(xiàn)場(chǎng)操作。通過采用具有可擴(kuò)展配置的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備實(shí)現(xiàn)了不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。

該團(tuán)隊(duì)連續(xù)運(yùn)行網(wǎng)絡(luò)31個(gè)月。通過復(fù)雜的密鑰控制中心實(shí)現(xiàn)了QKD配對(duì)和密鑰管理。該網(wǎng)絡(luò)支持實(shí)際應(yīng)用，包括實(shí)時(shí)語音電話、短信和文件傳輸，以及一次一密加密，從而支持11對(duì)用戶同時(shí)進(jìn)行音頻通話。這項(xiàng)技術(shù)可以與城際量子主干網(wǎng)結(jié)合，并通過地面衛(wèi)星鏈路形成全球量子網(wǎng)絡(luò)。

除了已取得的成就，中國在量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)方面也有諸多規(guī)劃：

1、最大量子城域網(wǎng)項(xiàng)目正式啟動(dòng)建設(shè)

2021年9月，在“2021量子產(chǎn)業(yè)大會(huì)”上杭州量子城域網(wǎng)項(xiàng)目正式啟動(dòng)建設(shè)。該城域網(wǎng)系目前中國最大、覆蓋最廣、應(yīng)用最多的量子城域網(wǎng)，有望打造成為實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)的標(biāo)桿范例。

杭州量子城域網(wǎng)基于杭州市電子政務(wù)外網(wǎng)，構(gòu)建量子核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，包含8個(gè)核心網(wǎng)站點(diǎn)和159個(gè)接入網(wǎng)站點(diǎn)，建設(shè)量子安全服務(wù)平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)庫量子安全加密。量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)光纖全長(zhǎng)1067公里，為市、區(qū)兩級(jí)近500家黨政機(jī)關(guān)提供量子安全接入服務(wù)。規(guī)劃建設(shè)中國最大、覆蓋最廣、應(yīng)用最多的量子城域網(wǎng)。量子通信設(shè)備主要由國盾量子提供。

2、將發(fā)射可在全球?qū)崿F(xiàn)量子密鑰分發(fā)的低軌“量子星座”

2021年9月，中國科學(xué)院院士王建宇在“2021量子產(chǎn)業(yè)大會(huì)”上透露，除了墨子號(hào)量子衛(wèi)星，一個(gè)可在全球?qū)崿F(xiàn)量子密鑰分發(fā)（QKD）的低軌“量子星座”，預(yù)計(jì)2022年將發(fā)射首顆衛(wèi)星，這將推動(dòng)量子衛(wèi)星通信進(jìn)一步從科學(xué)實(shí)驗(yàn)室走向落地商業(yè)運(yùn)營。近幾年來，圍繞構(gòu)建全球量子通信網(wǎng)絡(luò)的愿景目標(biāo)，中國制定了“三步走”策略：基于現(xiàn)有光纖的城域網(wǎng)、基于可信中繼的城際網(wǎng)和基于衛(wèi)星中轉(zhuǎn)的洲際網(wǎng)。未來“量子星座”的構(gòu)建將加快實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

二、英國

2021年，英國在量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)中取得的成就如下：

1、英國首個(gè)工業(yè)量子安全網(wǎng)絡(luò)完成測(cè)試

2021年4月，英國第一個(gè)工業(yè)量子安全網(wǎng)絡(luò)完成測(cè)試。一個(gè)7公里的網(wǎng)絡(luò)使用量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)在英國國家復(fù)合材料中心（NCC）和英國建模與仿真中心（CFMS）之間進(jìn)行安全數(shù)據(jù)傳輸。之后，成功地在英國電信的商業(yè)光網(wǎng)絡(luò)上使用QKD共享遠(yuǎn)程生成的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。QKD系統(tǒng)平均每周生成0.7到0.8Tbit的安全密鑰，連續(xù)運(yùn)行了6個(gè)月。

圖8 英國量子安全網(wǎng)絡(luò)測(cè)試情況

來源：英國電信




2、英國科學(xué)家成功演示首次基于量子安全的四方電話會(huì)議

2021年6月由英國國家量子技術(shù)計(jì)劃（NQTP）資助的量子通信中心團(tuán)隊(duì)展示了一個(gè)涉及四方的量子安全會(huì)議電話。這是量子安全通信領(lǐng)域的一大進(jìn)展，為未來具有固有的不可破解安全措施的會(huì)議電話打下基礎(chǔ)。研究人員利用量子物理的多體量子糾纏特性，通過一種稱為量子會(huì)議密鑰協(xié)商（QCKA）的過程，在四方之間同時(shí)共享密鑰，克服了傳統(tǒng)QKD系統(tǒng)只能在兩個(gè)用戶之間共享密鑰的局限性，使第一個(gè)量子電話會(huì)議得以召開。

除了已取得的成就，英國也加快部署量子通信網(wǎng)絡(luò)，預(yù)計(jì)將于2023年發(fā)射量子衛(wèi)星。

2021年5月，維珍航空已通過其子公司維珍軌道投資了英國量子加密公司Arqit，并簽署了衛(wèi)星發(fā)射合同，計(jì)劃于2023年從英國的康沃爾郡發(fā)射兩顆Arqit量子衛(wèi)星。這將建立在已有的QKD協(xié)議的基礎(chǔ)上，以擴(kuò)展Arqit創(chuàng)建骨干網(wǎng)和向全球客戶數(shù)據(jù)中心傳輸安全密鑰的能力。

此外，英國電信和東芝公司宣布，兩家公司將建造并試用第一個(gè)商用量子安全城域網(wǎng)。

三、美國

1、美國明確提出為加強(qiáng)量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略地位的技術(shù)及方案建議。

2021年1月19日，美國國家科學(xué)與技術(shù)委員會(huì)（NSTC）發(fā)布《量子網(wǎng)絡(luò)研究協(xié)同路徑》報(bào)告。該報(bào)告在《美國量子網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略愿景》的基礎(chǔ)上，針對(duì)聯(lián)邦機(jī)構(gòu)可以共同采取的行動(dòng)提出了4條技術(shù)建議和3條方案建議，便于加強(qiáng)美國在量子網(wǎng)絡(luò)利用方面的知識(shí)基礎(chǔ)和準(zhǔn)備。

2、美國將實(shí)現(xiàn)量子密鑰分發(fā)首次應(yīng)用于地月通信基礎(chǔ)設(shè)施

2021年6月，總部位于美國、致力于加密量子安全產(chǎn)品服務(wù)的CommStar宣布，將整合并運(yùn)營一個(gè)最先進(jìn)的通信基礎(chǔ)設(shè)施，用于空間數(shù)據(jù)的分發(fā)。其中，Quantum Xchange將在CommStar架構(gòu)中提供量子安全加密，端到端保護(hù)整個(gè)月球網(wǎng)絡(luò)。其服務(wù)合作伙伴提供的融合全球基礎(chǔ)設(shè)施和綜合服務(wù)將使商業(yè)、民用科學(xué)和政府實(shí)體能夠通過超安全、量子保護(hù)的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建、存儲(chǔ)和傳遞空間數(shù)據(jù)。

四、歐盟

1、歐盟研究未來歐洲量子通信網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)

2021年6月，歐盟委員會(huì)宣布選擇了一個(gè)由多家公司和研究機(jī)構(gòu)組成的財(cái)團(tuán)，研究未來歐洲量子通信網(wǎng)絡(luò)EuroQCI（量子通信基礎(chǔ)設(shè)施）的設(shè)計(jì)。它將實(shí)現(xiàn)歐盟關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和政府機(jī)構(gòu)之間的超安全通信。這個(gè)歐洲財(cái)團(tuán)由空中客車公司領(lǐng)導(dǎo)，其成員主要來自法國和意大利，EuroQCI將把量子技術(shù)和系統(tǒng)集成到地面光纖通信網(wǎng)絡(luò)中，還包括一個(gè)天基部分，確保覆蓋整個(gè)歐盟和其他大陸。最終，這將使歐洲的加密系統(tǒng)和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施（諸如政府機(jī)構(gòu)、空中交通管制、醫(yī)療設(shè)施、銀行和電網(wǎng)）免受當(dāng)前和未來的網(wǎng)絡(luò)威脅。

五、韓國

1、韓國首次成功開發(fā)和展示量子直接通信技術(shù)

2021年3月，韓國標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)研究院（KRISS）和國家安全技術(shù)研究院（NSR）通過聯(lián)合研究，成功地在20公里區(qū)間內(nèi)實(shí)施了量子直接通信（Quantum Direct Communication, QDC）。這是韓國首次成功開發(fā)和展示量子直接通信技術(shù)。

2、韓國第二次開展量子密碼通信基礎(chǔ)設(shè)施試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目

2021年5月，韓國量子密碼通信基礎(chǔ)設(shè)施試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目第二次開展，2021年計(jì)劃為15個(gè)要求較高的機(jī)構(gòu)示范和提供19項(xiàng)服務(wù)（公共6個(gè)，私營9個(gè)），包括公共機(jī)構(gòu)管理和設(shè)施安全（大田市政府、大田自來水公司總部、凈水業(yè)務(wù)辦公室），以及醫(yī)療機(jī)構(gòu)之間的遠(yuǎn)程合作（首爾順天鄉(xiāng)大學(xué)醫(yī)院，富川）開發(fā)和演示。量子密碼通信基礎(chǔ)設(shè)施試點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目投資總計(jì)290億韓元（2020年投資150億韓元，2021年投資140億韓元），已應(yīng)用于48個(gè)政府部門的下一代國家融合網(wǎng)絡(luò)（公共管理和安全部）項(xiàng)目。項(xiàng)目還計(jì)劃出臺(tái)《量子密碼通信示范基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和運(yùn)營綜合指南》，推動(dòng)初步市場(chǎng)形成。

3、韓國將建立工業(yè)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)

2021年6月，韓國政府宣布韓國將建立工業(yè)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。政府選擇了韓國最大的移動(dòng)通訊運(yùn)營商SK電訊領(lǐng)導(dǎo)的財(cái)團(tuán)，參與建立和運(yùn)營量子保密通信試點(diǎn)基礎(chǔ)設(shè)施的國家項(xiàng)目。該項(xiàng)目旨在確保核電站等關(guān)鍵工業(yè)設(shè)施中應(yīng)急通信網(wǎng)絡(luò)的穩(wěn)定性，并加強(qiáng)對(duì)公共機(jī)構(gòu)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)和個(gè)人信息的保護(hù)。量子保密通信將保護(hù)平和集團(tuán)的氫汽車零部件技術(shù)、啟明大學(xué)東山醫(yī)院智能機(jī)器人獲得的個(gè)人信息數(shù)據(jù)以及物理安全公司ADT Caps保存的安全視頻數(shù)據(jù)。

六、俄羅斯

1、俄羅斯量子通信網(wǎng)絡(luò)預(yù)計(jì)在10-15年內(nèi)全面運(yùn)行

2021年6月，俄羅斯政府預(yù)計(jì)在10-15年內(nèi)，俄羅斯量子通信網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營，目前原型系統(tǒng)已經(jīng)投入使用。俄羅斯國營鐵路公司已開通從莫斯科到圣彼得堡之間的首條量子通信干線，全長(zhǎng)700公里，是目前歐洲最長(zhǎng)的一條。

2、俄羅斯為量子衛(wèi)星通信項(xiàng)目提供融資

2021年6月2日，俄羅斯天然氣工業(yè)銀行為Qrate量子衛(wèi)星通信項(xiàng)目提供了600萬盧布的融資。此外，Qrate還獲得了創(chuàng)新促進(jìn)基金會(huì)2,000 萬盧布的資助。該公司計(jì)劃將收到的資金投資于創(chuàng)建用于接收來自太空的量子信號(hào)和高速光通信“衛(wèi)星對(duì)地”的地面設(shè)備。

表17 俄羅斯量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)進(jìn)展

來源：ICV




七、印度

1、印度陸軍建立了首個(gè)量子實(shí)驗(yàn)室

2021年12月，印度陸軍在印度軍事電信工程學(xué)院(MCTE)建立了量子實(shí)驗(yàn)室，旨在量子關(guān)鍵發(fā)展領(lǐng)域進(jìn)行研究和培訓(xùn)。實(shí)驗(yàn)室將重點(diǎn)推動(dòng)的領(lǐng)域是量子密鑰分發(fā)、量子通信、量子計(jì)算和后量子密碼技術(shù)研究。

八、其他

1、七國集團(tuán)將聯(lián)合開發(fā)基于衛(wèi)星的量子保密網(wǎng)絡(luò)

2021年6月，在G7峰會(huì)上，七國（美國、加拿大、英國、法國、德國、意大利、日本）領(lǐng)導(dǎo)人宣布了聯(lián)合開發(fā)基于衛(wèi)星的量子保密網(wǎng)絡(luò)，建設(shè)聯(lián)邦量子系統(tǒng)（FQS），F(xiàn)QS將實(shí)現(xiàn)盟國之間的互操作性。例如，戰(zhàn)斗機(jī)和其他軍事單位以及指揮和控制中心將能夠在主權(quán)控制的網(wǎng)絡(luò)中更安全地共享通信。




圖9 全球量子通信關(guān)鍵參與者圖譜

來源：ICV




一、科大國盾量子技術(shù)股份有限公司

科大國盾量子技術(shù)股份有限公司（證券代碼：688027）是中國量子信息產(chǎn)業(yè)化的開拓者、實(shí)踐者和引領(lǐng)者。目前主要從事量子保密通信產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)，并前瞻布局量子計(jì)算等領(lǐng)域科研儀器的研發(fā)、生產(chǎn)和集成服務(wù)。2020年登陸杭州證券交易所科創(chuàng)板，成為A股第一家以量子科技為主營業(yè)務(wù)的上市公司。目前中國實(shí)用化光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中已有數(shù)千公里網(wǎng)絡(luò)使用了國盾量子提供的產(chǎn)品且處于在線運(yùn)行狀態(tài)，部分在建的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)如“國家廣域量子網(wǎng)一期”的“京哈干線”、杭州城域網(wǎng)等，也均使用了公司產(chǎn)品。

國盾量子將立足量子通信產(chǎn)業(yè)鏈的中游環(huán)節(jié)，開放基于公司產(chǎn)品體系和解決方案的安全應(yīng)用接口，打造“平臺(tái)即服務(wù)”，支持下游的應(yīng)用接入及二次開發(fā)，為物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、云計(jì)算、人工智能以及5G等領(lǐng)域進(jìn)行“量子安全賦能”，促進(jìn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)繁榮。

項(xiàng)目推進(jìn)

2021年，國盾量子首發(fā)募集資金建設(shè)“高性能超導(dǎo)量子計(jì)算原型樣機(jī)及量子計(jì)算云平臺(tái)項(xiàng)目”和“特種行業(yè)量子通信設(shè)備科研生產(chǎn)中心項(xiàng)目”?！案咝阅艹瑢?dǎo)量子計(jì)算原型樣機(jī)及量子計(jì)算云平臺(tái)項(xiàng)目”將形成適用于高性能超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)的新一代量子調(diào)控技術(shù)、超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)整機(jī)集成技術(shù)等核心技術(shù)，為公司進(jìn)一步拓展量子計(jì)算領(lǐng)域科研儀器相關(guān)業(yè)務(wù)奠定基礎(chǔ)；“特種行業(yè)量子通信設(shè)備科研生產(chǎn)中心項(xiàng)目”旨在生產(chǎn)特種行業(yè)量子通信設(shè)備，滿足特定行業(yè)應(yīng)用的同時(shí)進(jìn)一步拓展公司產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)國家層面和企業(yè)層面的雙贏。

產(chǎn)品更新

國盾量子主營的量子保密通信產(chǎn)品主要包括四大門類：量子保密通信網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備（量子密鑰分發(fā)（QKD）產(chǎn)品、量子衛(wèi)星小型化地面接收站、信道與密鑰組網(wǎng)交換產(chǎn)品等）、量子安全應(yīng)用產(chǎn)品（固網(wǎng)加密應(yīng)用產(chǎn)品、移動(dòng)加密應(yīng)用產(chǎn)品等）、核心組件（單光子探測(cè)器、量子隨機(jī)數(shù)源等），以及量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的管理與控制軟件。

國盾量子主要產(chǎn)品被部署在量子保密通信“京滬干線”、“武合干線”等項(xiàng)目，為杭州、杭州、杭州、杭州等地的城域網(wǎng)提供設(shè)備和技術(shù)保障，服務(wù)政務(wù)、金融、能源、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域客戶，產(chǎn)品與技術(shù)得到了充分驗(yàn)證。在一些“卡脖子”的關(guān)鍵元器件、核心零部件上打破國際壟斷，通過芯片集成、經(jīng)典-量子共纖傳輸?shù)燃夹g(shù)創(chuàng)新不斷降低硬件終端網(wǎng)絡(luò)建設(shè)運(yùn)維成本、提高部署便利性。

國盾量子QKD設(shè)備經(jīng)歷了四次迭代，通過對(duì)光源、探測(cè)器、隨機(jī)數(shù)等核心器件在技術(shù)、工藝上不斷攻堅(jiān)，基于集成技術(shù)、芯片技術(shù)，QKD設(shè)備體積實(shí)現(xiàn)從4U下降到1U，兼容性和穩(wěn)定性也進(jìn)一步增強(qiáng)。2021年4月，公司小型化偏振編碼QKD產(chǎn)品獲得國家密碼管理局商用密碼檢測(cè)中心檢測(cè)通過，成為中國首款取得該檢測(cè)報(bào)告的同類產(chǎn)品。

國盾量子不斷拓展量子保密通信技術(shù)的應(yīng)用，已為中國電信集團(tuán)的“量子安全通話業(yè)務(wù)”等提供相關(guān)技術(shù)支持，該業(yè)務(wù)已經(jīng)在安徽等省份試商用推廣。同時(shí)，公司還與科大訊飛簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議共同推出“量子加密智能辦公本”，探索量子技術(shù)與人工智能融合，保護(hù)用戶信息。

國盾量子還推出了光量子芯片，該產(chǎn)品采用工業(yè)級(jí)硅基集成技術(shù)，高集成，低功耗，支持誘騙態(tài)QKD-BB84協(xié)議，集成功能豐富，外圍擴(kuò)展性強(qiáng)，性能優(yōu)越，有望推動(dòng)量子信息技術(shù)的應(yīng)用普及。

圖10 光量子芯片

來源：國盾量子




專利

2021年8月，國盾量子的發(fā)明專利《一種量子密鑰中繼的方法、量子終端節(jié)點(diǎn)及系統(tǒng)》（ZL 201511005684.5）獲得安徽省專利獎(jiǎng)金獎(jiǎng)。專利涉及實(shí)用化量子通信網(wǎng)絡(luò)的密鑰中繼關(guān)鍵技術(shù)。截至2021年6月30日，國盾量子擁有專利261項(xiàng)，多項(xiàng)核心專利獲得安徽省專利金獎(jiǎng)、中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。根據(jù)德溫特國際權(quán)威專利數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)顯示，截至2021年底，國盾量子在量子通信相關(guān)領(lǐng)域公開的同族專利數(shù)量排名全球首位。

標(biāo)準(zhǔn)制定

國盾量子積極參與多項(xiàng)國際、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的研制工作。2021年10月，國盾量子參與制定的兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)《誘騙態(tài)BB84量子密鑰分配產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范》、《誘騙態(tài)BB84量子密鑰分配產(chǎn)品檢測(cè)規(guī)范》發(fā)布實(shí)施公告。目前國盾量子正牽頭或參與多項(xiàng)國際、國家及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，包括牽頭國際標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)研7項(xiàng)、國家標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)研5項(xiàng)；參與國際標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)研13項(xiàng)、中國通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)研12項(xiàng)、中國密碼行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及預(yù)研3項(xiàng)。

未來，國盾量子將繼續(xù)推動(dòng)“星地一體”量子網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，繼續(xù)布局量子計(jì)算、量子測(cè)量領(lǐng)域，多方面融合發(fā)展，推動(dòng)打造“量子互聯(lián)網(wǎng)”。

二、ID Quantique

2021年3月，IDQ宣布與韓國專門從事虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）的網(wǎng)絡(luò)安全解決方案公司XN Systems建立合作關(guān)系，開發(fā)、演示和商業(yè)化量子VPN技術(shù)，為客戶提供更高級(jí)別的安全性。XN Systems基于標(biāo)準(zhǔn)化的ETSI接口與IDQ的量子密鑰分發(fā)（QKD）平臺(tái)相結(jié)合，構(gòu)建量子安全I(xiàn)PSec VPN解決方案。該聯(lián)合解決方案旨在增強(qiáng)當(dāng)今和未來量子時(shí)代中數(shù)據(jù)的安全性。

2021年10月，IDQ在推出其第4代量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)Cerberis XG后，又發(fā)布了該系列產(chǎn)品的第二款Cerberis XGR，這是一個(gè)開放的平臺(tái)，旨在為想要測(cè)試技術(shù)、運(yùn)行QKD試驗(yàn)或建立量子實(shí)驗(yàn)室的學(xué)術(shù)界、研究機(jī)構(gòu)和技術(shù)評(píng)估實(shí)驗(yàn)室提供多功能的研究工具。IDQ還提供按需服務(wù)，如定制培訓(xùn)、產(chǎn)品定制或量子安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，以滿足用戶需求。

三、安徽問天量子科技股份有限公司

問天量子是中國首批從事量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的高新技術(shù)企業(yè)，同時(shí)也是密標(biāo)委指定的量子密碼標(biāo)準(zhǔn)制訂工作組牽頭單位。公司起源于中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，建設(shè)有杭州、蕪湖兩大研發(fā)中心以及省級(jí)量子安全工程技術(shù)研究中心、院士工作站等量子信息研發(fā)平臺(tái)，可提供完全可控的量子信息安全系統(tǒng)整體解決方案，處于國際領(lǐng)先地位。

戰(zhàn)略合作

2021年4月，問天量子全資子公司杭州量芯科技公司與杭州匯聯(lián)電子有限公司簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，共同開拓量子教學(xué)產(chǎn)品的應(yīng)用市場(chǎng)，致力于教育、產(chǎn)業(yè)、科研院所等多個(gè)領(lǐng)域的深度戰(zhàn)略合作。

產(chǎn)品更新

2021年8月，問天量子發(fā)布量子密碼通信應(yīng)用設(shè)備，包括：WT-QEGW100-S量子網(wǎng)絡(luò)密碼機(jī)、WT-Q CCS 100量子云控系統(tǒng)、WT-QSU量子安全U盤、WT-QSW系列量子安全交換機(jī)。

標(biāo)準(zhǔn)研制

2021年10月，問天量子參與制定的兩項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)《誘騙態(tài)BB84量子密鑰分配產(chǎn)品技術(shù)規(guī)范》、《誘騙態(tài)BB84量子密鑰分配產(chǎn)品檢測(cè)規(guī)范》發(fā)布實(shí)施公告。

四、KETS Quantum Security

2021年11月，KETS Quantum Security宣布參與1210萬美元“未來量子數(shù)據(jù)中心”項(xiàng)目。KETS將與英國電信合作，開展量子隨機(jī)數(shù)生成、量子密鑰分發(fā)和后量子密碼學(xué)等方面的研究，將解決方案部署到城域網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心，為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心開發(fā)量子安全通信解決方案。

五、杭州易科騰信息技術(shù)有限公司

杭州易科騰信息技術(shù)有限公司是一家專注于量子保密通信相關(guān)產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)及銷售的高科技企業(yè)。業(yè)務(wù)范圍涵蓋量子安全商用密碼、量子安全信創(chuàng)網(wǎng)絡(luò)、量子安全移動(dòng)應(yīng)用、量子安全SD-WAN。

公司致力于融合量子通信和現(xiàn)代密碼技術(shù)，通過將量子密碼技術(shù)與云、管、端、物等緊密結(jié)合，為行業(yè)賦能，實(shí)現(xiàn)“量子安全+”產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。公司研發(fā)以量子安全和信創(chuàng)為特色的網(wǎng)絡(luò)、密碼、SD-WAN和應(yīng)用產(chǎn)品，形成了多樣化的綜合解決方案，可為行業(yè)組織和個(gè)人用戶提供量子安全服務(wù)。

表18 易科騰公司核心產(chǎn)品

來源：ICV




六、Quantum Xchange




公司發(fā)布了旗艦產(chǎn)品Phio TX-D。新的邊緣設(shè)備利用旗艦產(chǎn)品Phio TX中的量子安全帶外密鑰傳遞技術(shù)，旨在為小范圍區(qū)域提供量子安全虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）和專用網(wǎng)絡(luò)加密。

Phio TX-D加入到Phio系列解決方案中，使Quantum Xchange能夠滿足從家庭或小型辦公室到企業(yè)、云或其任何組合的所有部署需求。

根據(jù)Quantum Xchange相關(guān)報(bào)告，Phio-TX是一個(gè)適用于各個(gè)時(shí)代的密鑰分發(fā)系統(tǒng)，也是唯一一個(gè)支持來自任何來源的量子密鑰的系統(tǒng)——基于數(shù)學(xué)和物理，即后量子密碼（PQC）算法、量子隨機(jī)數(shù)生成（QRNG）密鑰、量子密鑰分發(fā)（QKD）或組合，并通過任何網(wǎng)絡(luò)介質(zhì)以一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的方式提供。

七、國開啟科量子技術(shù)(杭州)有限公司

2021年11月，啟科量子研發(fā)的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器QRNG-G1通過了中國信通院的權(quán)威檢測(cè)，獲得了信通院頒發(fā)的《檢測(cè)報(bào)告》，QRNG-G1的量子熵源采用脈沖形式的相位漲落方案，是中國首款通過信通院檢測(cè)的該方案產(chǎn)品。

八、Terra Quantum

2021年2月，Terra Quantum宣布開發(fā)了一種新的使用量子密鑰分發(fā)的加密協(xié)議?；谠摷夹g(shù)，2021年5月，Terra Quantum開發(fā)了一種通過光纖電纜安全傳輸數(shù)據(jù)的新方法，傳輸距離達(dá)4萬公里。該技術(shù)突破可為更多政府和金融機(jī)構(gòu)在全球建立量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡(luò)鋪平道路，超越英國目前使用的小規(guī)模網(wǎng)絡(luò)。

九、Arqit

2021年5月，Arqit宣布將與歐洲航天局開展合作項(xiàng)目QKDSat（量子密鑰分發(fā)衛(wèi)星）。

2021年8月，Arqit向商業(yè)客戶發(fā)布了QuantumCloud 1.0，用以解決政府和行業(yè)可能面臨的傳統(tǒng)加密風(fēng)險(xiǎn)，并提供一個(gè)針對(duì)潛在量子攻擊的“防火墻”。隨后，Arqit和巴布科克簽署合作協(xié)議，在政府和國防部門測(cè)試和試驗(yàn)Arqit的QuantumCloud應(yīng)用。

2021年9月，Arqit通過SPAC的方式登陸納斯達(dá)克，計(jì)劃在2023年發(fā)射兩顆用于量子密鑰分發(fā)的衛(wèi)星，該衛(wèi)星將使用Arqit的QuantumCloud量子加密技術(shù)，此量子加密技術(shù)將在用戶設(shè)備終端生成無數(shù)個(gè)加密密鑰，確保所有聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的通信鏈接免受黑客攻擊，包括來自量子計(jì)算機(jī)的攻擊。

十、C-DoT

2021年10月，印度政府電信部秘書長(zhǎng)K Rajaraman為國有電信研發(fā)機(jī)構(gòu)C-DoT量子通信實(shí)驗(yàn)室揭牌，并公布了C-DoT開發(fā)的量子密鑰分發(fā)（QKD）解決方案。目前，C-DoT已成為印度首家提供完整的本土量子安全電信產(chǎn)品和解決方案組合的機(jī)構(gòu)，以全面滿足電信運(yùn)營商以及國防等戰(zhàn)略部門的需求。印度政府已承諾在八年內(nèi)為國家量子技術(shù)和應(yīng)用項(xiàng)目撥款10億美元。




表19 2021年量子通信/安全領(lǐng)域融資情況

來源：ICV




2021年量子通信公司融資有如下幾個(gè)特點(diǎn)：

特點(diǎn)一：大多數(shù)企業(yè)處于早期融資階段

2021年5月12日，英國量子加密公司Arqit與特殊目的收購公司（SPAC）——Centricus達(dá)成最終協(xié)議；9月2日，合并后的Arqit以Arqit Quantum Inc.的名義正式在納斯達(dá)克股票市場(chǎng)上市。發(fā)行首日，Arqit股價(jià)上漲35%，截至2022年1月，公司股價(jià)峰值曾達(dá)38.06美元/股。

盡管Arqit的上市鼓舞人心，但根據(jù)公開數(shù)據(jù)，量子通信領(lǐng)域的大部分公司仍處于早期融資階段：量子安全網(wǎng)絡(luò)的領(lǐng)導(dǎo)者Quantum Xchange完成了1350萬美元A輪融資；量子通信研發(fā)企業(yè)啟科量子獲得5000萬人民幣（787.74萬美元）的天使輪融資；美國量子網(wǎng)絡(luò)安全公司QuSecure獲得190萬美元的種子輪融資；開發(fā)量子商用量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器（QRNG）的Quantum Dice獲得272.44萬美元的預(yù)種子輪融資；量子網(wǎng)絡(luò)通信保密建設(shè)供應(yīng)商國科量子更是在年中獲得了由紅杉資本領(lǐng)投的15億元人民幣（2.36億美元）的新一輪股權(quán)融資。

特點(diǎn)二：量子通信領(lǐng)域融資占比較少

由于量子科技發(fā)展仍處于藍(lán)海階段，根據(jù)技術(shù)用途可將這些企業(yè)劃分為量子計(jì)算、量子通信和量子精密測(cè)量領(lǐng)域。

根據(jù)ICV統(tǒng)計(jì)的公開披露融資情況，2021年度量子科技公司共完成49筆融資，融資總額達(dá)35.05億美元。其中，量子計(jì)算融資事件42筆，融資總額約為26.91億美元；量子通信融資事件10起，融資總額共7.62億美元；量子精密測(cè)量融資事件3起，融資總額共0.52億美元。

圖11 2021年量子科技三大領(lǐng)域融資額占比情況

來源：ICV

從國別來看，2021年英國的量子通信融資活動(dòng)較多，發(fā)生4起融資事件；其次是中國和美國，分別各發(fā)生了2起融資事件。澳大利亞和新加坡分別有1起融資事件。

從融資金額來看，總金額差距較大。英國企業(yè)總?cè)谫Y規(guī)模達(dá)4.76億美元，主要是由于Arqit借殼上市獲得了大量社會(huì)資本；中國量子通信公司緊跟其后，獲得2.44億美元資金；美國雖然發(fā)生了2起融資事件，但所獲資金較少，僅為0.15億美元，而澳大利亞的Quintessence Labs和新加坡SpeQtral的分別融獲了0.18億美元和0.08億美元的資金。

圖12 2021年量子通信融資情況

來源：ICV

從融資輪次來看，除去SpeQtral、KETS Quantum Security和國科量子未披露具體輪次外，預(yù)種子輪、種子輪、天使輪、A輪、B輪、SPAC和PIPE各發(fā)生了一起?？傮w來看，量子通信領(lǐng)域融資輪次分布較為均勻，多集中在融資早期階段。

圖13 2021年量子通信融資輪次情況

來源：ICV

一、中國

目前，中國在量子信息技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化的探索之路上披荊斬棘，特別是在量子通信領(lǐng)域，在國際上率先實(shí)現(xiàn)了廣域量子保密通信技術(shù)路線圖，在國際標(biāo)準(zhǔn)化方面也取得了重要的話語權(quán)。

2021年，國家工信部批準(zhǔn)并正式發(fā)布實(shí)施中國首批量子通信行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《基于BB84協(xié)議的量子密鑰分發(fā)（QKD）用關(guān)鍵器件和模塊 》、《量子密鑰分發(fā)（QKD）系統(tǒng)技術(shù)要求》、《量子密鑰分發(fā)（QKD）系統(tǒng)測(cè)試方法》，適用于采用光纖信道傳輸?shù)幕谡T騙態(tài)BB84協(xié)議的QKD系統(tǒng)。上述標(biāo)準(zhǔn)由中國信息通信研究院牽頭、國科量子、國盾量子、問天量子等參與編制，將進(jìn)一步推動(dòng)中國量子保密通信產(chǎn)品成熟和產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2021年3月，《中華人民共和國國民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十四個(gè)五年規(guī)劃和2035年遠(yuǎn)景目標(biāo)綱要》提出，聚焦量子信息等領(lǐng)域重大創(chuàng)新領(lǐng)域組建一批國家實(shí)驗(yàn)室，重組國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。瞄準(zhǔn)量子信息等前沿領(lǐng)域，實(shí)施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項(xiàng)目。在量子信息等前沿科技和產(chǎn)業(yè)變革領(lǐng)域，組織實(shí)施未來產(chǎn)業(yè)孵化與加速計(jì)劃，謀劃布局一批未來產(chǎn)業(yè)。加快布局量子計(jì)算、量子通信等前沿技術(shù)。深化軍民科技協(xié)同創(chuàng)新，加強(qiáng)量子科技等領(lǐng)域軍民統(tǒng)籌發(fā)展，推動(dòng)軍地科研設(shè)施資源共享，推進(jìn)軍地科研成果雙向轉(zhuǎn)化應(yīng)用和重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。

2021年10月，中共中央、國務(wù)院印發(fā)了《國家標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展綱要》，為未來15年中國標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展設(shè)定了目標(biāo)和藍(lán)圖，并提出要“加強(qiáng)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)研究在人工智能、量子信息、生物技術(shù)等領(lǐng)域，開展標(biāo)準(zhǔn)化研究”。

中國各地“十四五”規(guī)劃也相繼出臺(tái)，多達(dá)21個(gè)省級(jí)行政區(qū)域?qū)⒘孔涌萍技{入“十四五”規(guī)劃，部分地區(qū)將量子通信置于重要的發(fā)展戰(zhàn)略地位。

二、美國

2021年3月，美國眾議院提出兩項(xiàng)新的量子技術(shù)相關(guān)法案：《量子網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施法案》和《科學(xué)技術(shù)量子用戶擴(kuò)展法案》?！读孔泳W(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施法案》，要求推進(jìn)美國以量子為中心的基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，包括量子計(jì)算、量子測(cè)量及量子通信，其總的目標(biāo)是建立一個(gè)大規(guī)模的量子網(wǎng)絡(luò)，2022-2026年每個(gè)財(cái)年預(yù)算1億美元?！犊茖W(xué)技術(shù)量子用戶擴(kuò)展法案》旨在“鼓勵(lì)和促進(jìn)使用美國量子計(jì)算硬件和量子計(jì)算云進(jìn)行研究”，計(jì)劃5年投入3.4億美元。

2021年10月，美國政府問責(zé)局（Government Accountability Office, GAO）發(fā)布《量子計(jì)算與通信：現(xiàn)狀和前景》（Quantum Computing and Communications: Status and Prospects）的報(bào)告，該報(bào)告對(duì)以下方面進(jìn)行了技術(shù)評(píng)估：（1）量子計(jì)算和通信技術(shù)的可用性及其工作原理；（2）此類技術(shù)的潛在未來應(yīng)用以及其開發(fā)和使用的利弊；（3）可能影響技術(shù)發(fā)展的因素和有助于解決這些因素、提高效益或減少缺點(diǎn)的政策選擇。

三、英國

伯明翰大學(xué)和英國國家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）的英國量子傳感器和計(jì)時(shí)技術(shù)中心研究人員牽頭的新項(xiàng)目，將在伯明翰大學(xué)校園內(nèi)安裝光纖電纜，連接到位于倫敦西南部特丁頓的NPL總部。該項(xiàng)目標(biāo)志著精密計(jì)時(shí)光纖電纜網(wǎng)絡(luò)首次擴(kuò)展到英國更大的區(qū)域。

英國耗資900萬英鎊成立未來量子數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目。KETS Security簡(jiǎn)稱KETS）是900萬英鎊的未來量子數(shù)據(jù)中心項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由英國研究與創(chuàng)新局（UKRI）資助。KETS正領(lǐng)導(dǎo)一個(gè)合作團(tuán)隊(duì)，為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心開發(fā)量子安全的通信解決方案。該項(xiàng)目不僅將針對(duì)現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的內(nèi)部運(yùn)作，而且還將對(duì)用戶如何遠(yuǎn)程訪問數(shù)據(jù)和計(jì)算資源進(jìn)行批評(píng)。這將提供一個(gè)面向未來的系統(tǒng)，以防止傳統(tǒng)和量子計(jì)算攻擊。

四、法國

2021年1月，法國宣布啟動(dòng)量子技術(shù)國家戰(zhàn)略，計(jì)劃五年內(nèi)在量子領(lǐng)域投資 18 億歐元，使法國躋身量子信息領(lǐng)域的 “世界前三”。從資金的用途來看，3.5 億歐元用于量子仿真系統(tǒng)的開發(fā)，4.3 億歐元投資未來成熟量子計(jì)算機(jī)的研究，2.5 億歐元用于傳感器開發(fā)，1.5 億歐元用于后量子密碼學(xué)，3.2 億歐元投資量子通信，以及在開發(fā)量子設(shè)備涉及的相關(guān)技術(shù)方面投資 2.9 億歐元。

五、德國

2021年3月，德國提出新的量子研究議程《量子技術(shù)——聯(lián)邦政府從基礎(chǔ)到市場(chǎng)的框架計(jì)劃》，該議程展望了未來十年德國在量子系統(tǒng)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)和面臨的挑戰(zhàn)。德國聯(lián)邦教研部在該議程基礎(chǔ)上推出2022年開始的量子系統(tǒng)研究計(jì)劃。該議程表明，未來德國量子領(lǐng)域的研究重點(diǎn)主要集中在量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量技術(shù)、量子系統(tǒng)的基礎(chǔ)技術(shù)，并將為此采取一系列措施。

六、加拿大

2021年7月，加拿大政府宣布將制定國家量子戰(zhàn)略并征集意見。根據(jù)此前公布的2021年財(cái)政預(yù)算，加拿大政府將在七年內(nèi)投資3.6億加元（約18億元人民幣），以啟動(dòng)國家量子戰(zhàn)略。該戰(zhàn)略的目標(biāo)是增強(qiáng)加拿大在量子研究方面的強(qiáng)大實(shí)力；發(fā)展量子技術(shù)、公司和人才；并鞏固加拿大在該領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。加拿大創(chuàng)新、科學(xué)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展部（ISED）的秘書處將協(xié)調(diào)該戰(zhàn)略。

七、日本

2021年4月，NICT下設(shè)部門量子信息通信協(xié)同創(chuàng)作中心發(fā)布《量子網(wǎng)絡(luò)白皮書》，總結(jié)了與量子通信相關(guān)的國內(nèi)外趨勢(shì)、量子網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景案例，以及NICT正在努力實(shí)現(xiàn)這些目標(biāo)的研發(fā)和路線圖以及推廣策略。

2021年5月，日本成立量子戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)革命聯(lián)盟Q-STAR，成員企業(yè)包括東芝、豐田等數(shù)十家日本企業(yè)。Q-STAR主要解決的問題包括：信息和通信技術(shù)（量子計(jì)算、量子密碼等）、基礎(chǔ)技術(shù)（材料、設(shè)備等）、重要應(yīng)用領(lǐng)域（量子材料、量子生物/醫(yī)學(xué)、量子生物技術(shù)、量子傳感器以及量子AI等）、人力資源、制度和規(guī)則等。Q-STAR根據(jù)這些問題設(shè)立了4個(gè)小組委員會(huì)，分別是：量子波與量子概率論應(yīng)用小組委員會(huì)、量子疊加應(yīng)用小組委員會(huì)、優(yōu)化和組合問題小組委員會(huì)、量子密碼和量子通信小組委員會(huì)。

八、荷蘭

2021年1月，荷蘭啟動(dòng)國家量子技術(shù)議程（NAQT），共有70多家公司和組織參與其中，旨在加速荷蘭在量子技術(shù)方面的引領(lǐng)作用。該議程于2019年9月提出，并在去年獲得了2350萬歐元的政府補(bǔ)貼。通過該項(xiàng)議程，荷蘭欲建設(shè)一個(gè)新的數(shù)字高科技產(chǎn)業(yè)，能夠?qū)DP的貢獻(xiàn)達(dá)到20億至30億歐元，并擁有3萬個(gè)高質(zhì)量的就業(yè)崗位。

2021年7月，荷蘭宣布將建設(shè)一個(gè)覆蓋中國的量子安全網(wǎng)絡(luò)。荷蘭第一大電信公司KPN計(jì)劃利用其現(xiàn)有的光纖基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)一個(gè)全荷蘭的量子安全電信網(wǎng)絡(luò)。目前，該項(xiàng)目的節(jié)點(diǎn)之間的距離為150公里，項(xiàng)目目標(biāo)是在未來幾個(gè)月內(nèi)升級(jí)系統(tǒng)，達(dá)到250公里。該項(xiàng)目希望將網(wǎng)絡(luò)擴(kuò)展到比利時(shí)、法國和德國，作為建立高度安全的歐洲網(wǎng)絡(luò)的第一步。

九、俄羅斯

俄羅斯鐵路的量子通信路線圖是數(shù)字技術(shù)聯(lián)邦項(xiàng)目框架內(nèi)關(guān)于量子技術(shù)主題的第二份獲批戰(zhàn)略文件（第一份為量子計(jì)算路線圖）。2020年9月，國家壟斷企業(yè)俄羅斯鐵路公司（RZD）制定的《量子通信路線圖》通過了俄羅斯聯(lián)邦政府批準(zhǔn)。路線圖規(guī)劃到2024年實(shí)施120個(gè)項(xiàng)目，特別是在光纖、大氣和衛(wèi)星量子通信技術(shù)的開發(fā)、商業(yè)量子通信網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的特殊設(shè)備的創(chuàng)建、開發(fā)訂戶設(shè)備，量子物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，以及國內(nèi)教育、科學(xué)和產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)和生態(tài)系統(tǒng)的形成事件《量子通信路線圖》包括9項(xiàng)優(yōu)先技術(shù)和15項(xiàng)產(chǎn)品，以及超過35項(xiàng)目標(biāo)績(jī)效指標(biāo)，包括：產(chǎn)品的生產(chǎn)和銷售量；量子網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)度；技術(shù)準(zhǔn)備水平；人員配備和其他參數(shù)。

十、歐盟

高性能、安全的通信網(wǎng)絡(luò)對(duì)于歐洲的企業(yè)、教育機(jī)構(gòu)和政府來說至關(guān)重要。2021年3月，歐盟發(fā)布《2030數(shù)字羅盤：歐洲數(shù)字十年之路》，提出未來十年歐洲加快數(shù)字化轉(zhuǎn)型的愿景和途徑。該計(jì)劃披露，一系列“多國數(shù)字計(jì)劃項(xiàng)目”已在成員國間討論，其中包括開發(fā)和部署覆蓋整個(gè)歐盟的超安全量子通信基礎(chǔ)設(shè)施，以顯著提高整個(gè)歐盟敏感數(shù)據(jù)資產(chǎn)（包括關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施）的通信和存儲(chǔ)的安全性。

2021年7月，歐盟委員會(huì)計(jì)劃推出基于衛(wèi)星的安全連接系統(tǒng)，該系統(tǒng)將在歐洲各地提供高速寬帶，以提供可靠、安全和具有成本效益的連接服務(wù)。該系統(tǒng)包括EuroQCI——用來保護(hù)歐盟的敏感通信和數(shù)據(jù)以及關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施，以實(shí)現(xiàn)歐盟關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和政府機(jī)構(gòu)之間的超安全通信。EuroQCI由地面部分和空間部分組成。其中，地面部分由歐盟委員會(huì)協(xié)調(diào)，通過光纖通信網(wǎng)絡(luò)連接國家和跨境戰(zhàn)略站點(diǎn)?？臻g部分由ESA協(xié)調(diào)，基于衛(wèi)星連接整個(gè)歐盟和全球的國家量子通信網(wǎng)絡(luò)。2021-2022 年，數(shù)字歐洲計(jì)劃將為歐洲QKD設(shè)備和系統(tǒng)的開發(fā)；國家量子通信網(wǎng)絡(luò)的開發(fā)和部署；在EuroQCI中使用的QKD設(shè)備、技術(shù)和系統(tǒng)的測(cè)試和基礎(chǔ)設(shè)施認(rèn)證這3大項(xiàng)目提供資金支持。

目前，27個(gè)歐盟成員國承諾與歐盟委員會(huì)和歐洲航天局（ESA）合作，共同建設(shè)歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施（EuroQCI）——一個(gè)覆蓋整個(gè)歐盟的安全量子通信基礎(chǔ)設(shè)施，以保障歐盟成員國之間的敏感通信和數(shù)據(jù)，保護(hù)關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施。

圖14 EuroQCI量子通信結(jié)構(gòu)圖

來源：EC官網(wǎng)




2021年9月，歐盟發(fā)布《2021年戰(zhàn)略前瞻報(bào)告》，其中量子技術(shù)、半導(dǎo)體等被確定為歐盟未來的關(guān)鍵領(lǐng)域。該報(bào)告是歐盟制定戰(zhàn)略政策以及支持研發(fā)和工業(yè)的關(guān)鍵要素。目前一些領(lǐng)域項(xiàng)目已經(jīng)在實(shí)施中，例如Gaia-X數(shù)據(jù)項(xiàng)目、量子項(xiàng)目和130億歐元的綜合空間戰(zhàn)略。并宣布，歐盟7500億歐元的新冠疫情復(fù)蘇基金中，約五分之一（1500億歐元）將用于發(fā)展數(shù)字技術(shù)，并強(qiáng)調(diào)發(fā)展數(shù)字技術(shù)是整個(gè)地區(qū)“發(fā)展的關(guān)鍵”。歐盟官方希望在2030年之前將資金投向數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施、低功耗處理器、5G通信、高性能計(jì)算、安全的量子通信、公共管理、區(qū)塊鏈服務(wù)、數(shù)字創(chuàng)新和數(shù)字技能9個(gè)領(lǐng)域。

十一、盧森堡

盧森堡量子通信基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目（LuxQCI）由盧森堡國務(wù)部媒體、電信和數(shù)字政策司（SMC）協(xié)調(diào)，并在盧森堡國家LuxIMPULSE計(jì)劃下得到歐洲航天局（ESA）和盧森堡航天局（LSA）的支持，該項(xiàng)目將建立一個(gè)安全的通信屏障，以應(yīng)對(duì)基于量子技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)威脅。為了設(shè)計(jì)LuxQCI，盧森堡成立了一個(gè)由InCert、itrust consulting、LuxConnect、LuxTrust和盧森堡大學(xué)（SnT）組成的聯(lián)盟，該聯(lián)盟由SES的全資子公司SES Techcom領(lǐng)導(dǎo)。

LuxQCI的主要功能之一將是確保量子密鑰分發(fā)（QKD），這是一種使用量子力學(xué)的超安全加密形式。通過衛(wèi)星，QKD可以保護(hù)機(jī)密數(shù)據(jù)、電網(wǎng)、政府通信和數(shù)字交易，包括抵御量子計(jì)算機(jī)的攻擊。一旦投入運(yùn)行，LuxQCI將保證數(shù)字交易的安全性和地理上分散的地區(qū)的機(jī)密信息傳輸?shù)陌踩??；A(chǔ)設(shè)施的早期用戶將是需要超安全數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼蜋C(jī)構(gòu)當(dāng)局以及商業(yè)部門。QCI最終將發(fā)展成為量子互聯(lián)網(wǎng)，連接量子處理器和傳感器，并實(shí)現(xiàn)歐盟范圍的分布式量子計(jì)算和通信能力。

LuxQCI是歐洲量子通信基礎(chǔ)設(shè)施（EuroQCI）的一個(gè)組成部分，EuroQCI是歐盟委員會(huì)的一項(xiàng)倡議，于2019年6月正式啟動(dòng)，代表了27個(gè)歐盟成員國所有國家基礎(chǔ)設(shè)施的聯(lián)盟。盧森堡是簽署這項(xiàng)宣言的首批七個(gè)會(huì)員國之一。

十二、南非

南非國家在量子信息領(lǐng)域主要有兩個(gè)主要項(xiàng)目：SA QuTI項(xiàng)目和QUANTUN項(xiàng)目。SA QuTI致力于為南非在量子技術(shù)的全球競(jìng)爭(zhēng)研究環(huán)境中創(chuàng)造條件，并發(fā)展當(dāng)?shù)氐牧孔蛹夹g(shù)產(chǎn)業(yè)。

2021年9月，南非金山大學(xué)（Wits University）宣布，它已成功從南非科學(xué)與創(chuàng)新部（DSI）獲得800萬蘭特（折合美元約54萬）的種子資金，用于代表南非量子技術(shù)計(jì)劃（SA QuTI）實(shí)施第一階段。今年早些時(shí)候，由DSI批準(zhǔn)的通過金山大學(xué)新成立的WitsQ計(jì)劃，金山大學(xué)將會(huì)是SA QuTI的正式東道主，并將主持和管理這些資金以協(xié)調(diào)SA QuTI項(xiàng)目的落實(shí)。

在SA QuTI設(shè)計(jì)的推動(dòng)量子技術(shù)研究和創(chuàng)新的國家藍(lán)圖中，以下三個(gè)領(lǐng)域：量子通信，量子計(jì)算和量子傳感將被重點(diǎn)關(guān)注。而且每個(gè)重點(diǎn)領(lǐng)域都將有一個(gè)旗艦項(xiàng)目，用于推動(dòng)科學(xué)研究轉(zhuǎn)化為實(shí)用技術(shù)，并允許商業(yè)伙伴更快地采用。

2021年10月，突尼斯正式啟動(dòng)量子網(wǎng)絡(luò)項(xiàng)目QUANTUN，該項(xiàng)目旨在聯(lián)合突尼斯量子物理和量子技術(shù)領(lǐng)域的研究人員，幫助他們共同努力為非洲大陸的第二次量子革命做出貢獻(xiàn)。這是繼南非量子技術(shù)倡議（SA QuTI）后，非洲又一個(gè)國家量子項(xiàng)目。

十三、北約

2021年7月，北約（NATO）啟動(dòng)QUANTUM5項(xiàng)目，該項(xiàng)目旨在將量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)集成到5G蜂窩網(wǎng)絡(luò)中，以測(cè)試如何加密與傳輸數(shù)據(jù)，而不被潛在竊聽者解碼。在北約和平與安全科學(xué)（SPS）計(jì)劃的支持下，北約成員國和伙伴國家的民間科學(xué)家和研究機(jī)構(gòu)將共同研究量子通信領(lǐng)域，包括新興技術(shù)和顛覆性技術(shù)（EDT），例如量子和自治系統(tǒng)。SPS計(jì)劃將支持量子技術(shù)用于實(shí)際安全應(yīng)用的各種研究和開發(fā)項(xiàng)目，例如量子傳感器和通信系統(tǒng)。




一、市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

目前，美國、歐洲、中國等國家已經(jīng)建立了量子通信網(wǎng)絡(luò)，其中，中國的量子通信網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施規(guī)模最大、傳輸總距離最長(zhǎng)，并且實(shí)現(xiàn)了地空連接，網(wǎng)絡(luò)覆蓋面積最大。隨著量子通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)，一些提供組件、核心設(shè)備、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、通信運(yùn)維、解決方案等的公司，為量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)提供產(chǎn)品和服務(wù)，產(chǎn)生了可觀的收入，量子通信產(chǎn)業(yè)因此逐步商業(yè)化。

量子通信產(chǎn)業(yè)整體發(fā)展，在現(xiàn)階段，硬件是主要決定因素。雖然量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)已較為成熟，但依然有其他技術(shù)路線（例如量子直接通信（QSDC）、后量子密碼（PQC）等）正在強(qiáng)勢(shì)發(fā)展。整體來說，量子通信硬件并未完全成熟，因此，量子通信相關(guān)的軟件相對(duì)來說發(fā)展還不夠充分，還不夠成熟。隨之而來的是下游對(duì)量子通信服務(wù)的需求將受到很大的限制。量子保密通信的下游應(yīng)用行業(yè)，主要涉及國防、銀行、政務(wù)、電網(wǎng)、金融等對(duì)信息安全較為敏感的領(lǐng)域，已有一些組織開始應(yīng)用的量子加密通信。

量子密鑰分發(fā)（QKD）技術(shù)占市場(chǎng)規(guī)模比重最大，其發(fā)展時(shí)間也最久。但是近期隨著量子直接通信等技術(shù)的不斷突破，未來，其他技術(shù)方也將帶動(dòng)量子通信市場(chǎng)增長(zhǎng)。并且，隨著量子計(jì)算的快速發(fā)展，量子通信必須達(dá)到與之對(duì)抗的發(fā)展節(jié)奏，才能在未來保障通信的信息安全性。

量子通信網(wǎng)絡(luò)已經(jīng)和現(xiàn)有的光纖網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行融合，而且，中國和美國均已發(fā)布或正在編制量子通信標(biāo)準(zhǔn)，這將有力地推動(dòng)量子通信產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。

根據(jù)ICV預(yù)測(cè)，2021年，全球量子通信市場(chǎng)規(guī)模約為23億美元，預(yù)計(jì)到2025年，增長(zhǎng)到153億美元，到2030年，增長(zhǎng)到421億美元。

圖15 全球量子通信市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)

來源：ICV




從國家或組織來看，中國和美國的市場(chǎng)相對(duì)比較活躍，中國方面，以大學(xué)和科研機(jī)構(gòu)為主的前沿研發(fā)團(tuán)隊(duì)在2021年取得突破，提振市場(chǎng)情緒；以國盾量子為首的企業(yè)在產(chǎn)品研發(fā)方面也推出新產(chǎn)品。美國方面，美方多次高度認(rèn)可量子信息科技，基于美國長(zhǎng)期以來的科技底蘊(yùn)，即便美國在受到疫情的影響下，依舊能夠復(fù)產(chǎn)復(fù)工，維持科技進(jìn)展。歐盟方面，由于歐盟由法國、荷蘭、德國等多國組成這一特殊性，對(duì)于建設(shè)量子通信網(wǎng)絡(luò)來說，需要更多的加強(qiáng)相互溝通；英國方面，雖然英國脫離歐盟，但長(zhǎng)期以來的合作關(guān)系，量子通信網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)也將覆蓋主要?dú)W洲國家，同時(shí)，英國本國建立的量子通信網(wǎng)絡(luò)在2021年測(cè)試運(yùn)營，這也表示，歐洲范圍內(nèi)，英國支持量子通信的態(tài)度。日本方面，NTT、東芝、NEC等大型公司在量子通信中較為活躍；韓國方面，SKT、KT和LG U+作為韓國三大通信運(yùn)營商，主要參與了政府的通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目競(jìng)標(biāo)，和三星一同，對(duì)韓國通信市場(chǎng)發(fā)展貢獻(xiàn)力量。

二、2022年發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

趨勢(shì)1：量子通信投資繼續(xù)保持增長(zhǎng)

從各國政府對(duì)量子通信的部署可以看出，量子通信是各國重點(diǎn)發(fā)展的具備前瞻性的新一代信息技術(shù)。各國量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入不斷增加。截至目前，全球政府為量子研究提供資金已達(dá)23億美元。隨著領(lǐng)先的電信公司與學(xué)術(shù)界、政府以及彼此建立聯(lián)系，共享研究、建立網(wǎng)絡(luò)和識(shí)別機(jī)會(huì)，人們對(duì)量子通信技術(shù)的興趣激增。在量子通信領(lǐng)域，政府及私人投資將繼續(xù)保持較高的關(guān)注度和投資熱度。

趨勢(shì)2：量子通信賦能更多應(yīng)用場(chǎng)景

量子通信最顯著的優(yōu)勢(shì)是其傳輸?shù)陌踩?，因此被廣泛應(yīng)用的領(lǐng)域?qū)π畔踩蠛芨摺Ｄ壳耙褜?shí)現(xiàn)量子通信在軍事國防、政務(wù)、金融，互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)，電力等領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著QKD組網(wǎng)技術(shù)成熟，終端設(shè)備趨于小型化、移動(dòng)化，QKD還可擴(kuò)展到電信網(wǎng)、企業(yè)網(wǎng)、個(gè)人與家庭、云存儲(chǔ)等應(yīng)用領(lǐng)域，連接更多的下游應(yīng)用入口。

趨勢(shì)3：量子中繼器仍是量子通信短期攻關(guān)的重點(diǎn)

高比特率遠(yuǎn)距離量子通信是未來通信網(wǎng)絡(luò)的一項(xiàng)重要技術(shù)。從長(zhǎng)期看，發(fā)展量子互聯(lián)網(wǎng)需要量子通信、量子精密測(cè)量、量子計(jì)算等領(lǐng)域全方位的突破。而從短期看，完善量子保密通信網(wǎng)絡(luò)，需要解決長(zhǎng)距離量子保密通信網(wǎng)絡(luò)中的中繼站點(diǎn)沒有得到量子技術(shù)的充分保護(hù)，而存在“可信中繼”的問題，需要在量子存儲(chǔ)、量子中繼等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)技術(shù)突破，實(shí)現(xiàn)超越一對(duì)固定目的地之間的量子糾纏分發(fā)。量子互聯(lián)網(wǎng)的傳輸性能雖然大大超越了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)傳輸，但是由于中繼等原因也不可避免會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤，需要研發(fā)支持糾纏分發(fā)和隱形傳態(tài)的高保真網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，以及可以補(bǔ)充損耗、容許操作糾錯(cuò)的量子中繼器方案。

趨勢(shì)4：無中繼光纖量子密鑰分發(fā)突破千公里

寄希望量子中繼器研發(fā)的同時(shí)，科學(xué)家正在推進(jìn)無中繼光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)，從幾十公里增加到幾百公里，到如今中國科大郭光燦、韓正甫團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造了833公里的世界紀(jì)錄。我們預(yù)計(jì)，2022年無中繼光纖量子通信網(wǎng)絡(luò)可能達(dá)到千公里級(jí)。

趨勢(shì)5：集成量子設(shè)備降低系統(tǒng)復(fù)雜性

量子信息科學(xué)的第一個(gè)實(shí)際應(yīng)用——量子密鑰分發(fā)（QKD），已經(jīng)刺激了量子安全系統(tǒng)和設(shè)備的商業(yè)化。QKD系統(tǒng)使用光子（量子比特）通過自由空間和光纖鏈路傳輸量子信息，以便在兩方之間建立完全安全的加密密鑰。在研究和商業(yè)實(shí)驗(yàn)室中開發(fā)QKD系統(tǒng)所取得的工程進(jìn)展為量子通信的許多其他新興應(yīng)用鋪平了道路。自動(dòng)化QKD操作是實(shí)現(xiàn)QKD廣泛使用的必要步驟。QKD系統(tǒng)的光學(xué)和電子元件的完全集成將是降低QKD系統(tǒng)復(fù)雜性和提高可制造性和性能的重要一步。對(duì)于QKD，集成可以提供顯著的性能、穩(wěn)定性和可靠性優(yōu)勢(shì)。集成量子設(shè)備是發(fā)展量子通信服務(wù)和未來支持這些服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)的重要驅(qū)動(dòng)力。

趨勢(shì)6：量子通信網(wǎng)絡(luò)工程建設(shè)放緩

對(duì)抗新冠肺炎疫情已經(jīng)進(jìn)入常態(tài)化發(fā)展，但技術(shù)的進(jìn)步不會(huì)因此而停滯。中國的經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇在全球范圍內(nèi)是最快的、經(jīng)濟(jì)回暖成效也是明顯的。對(duì)比之下，歐美等地區(qū)疫情雖有防疫措施，但疫情的威脅仍然嚴(yán)峻。據(jù)此我們認(rèn)為，2022年大型量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)工程可能還將有所放緩甚至擱淺，但基于中美激烈的貿(mào)易戰(zhàn)，量子通信技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)不會(huì)停止。

趨勢(shì)7：量子通信標(biāo)準(zhǔn)逐步完善，為行業(yè)發(fā)展“保駕護(hù)航”

近年來，國際標(biāo)準(zhǔn)組織ITU-T、ISO/IEC JTC1、IETF、ETSI等都在開展QKD的標(biāo)準(zhǔn)化工作。未來，量子互聯(lián)網(wǎng)將在量子中繼的幫助下實(shí)現(xiàn)多用戶、遠(yuǎn)距離的量子糾纏共享，進(jìn)而可以利用量子糾纏來實(shí)現(xiàn)QKD，并實(shí)現(xiàn)量子安全應(yīng)用。在量子中繼技術(shù)成熟之前，QKD鏈路與經(jīng)典的可信中繼技術(shù)的結(jié)合是目前實(shí)現(xiàn)廣域可擴(kuò)展QKD光纖網(wǎng)絡(luò)的唯一可行方案。其中可信中繼的安全性已有相關(guān)的安全增強(qiáng)技術(shù)及工程要求進(jìn)行保障，其標(biāo)準(zhǔn)化也是QKD網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)工作中的重要組成部分。中國也在重點(diǎn)推進(jìn)量子信息等新技術(shù)新產(chǎn)業(yè)新基建標(biāo)準(zhǔn)制定，預(yù)計(jì)陸續(xù)將有更多量子密鑰分發(fā)QKD相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布。

趨勢(shì)8：QKD不是唯一解決方案，解決方案逐步多元化

目前全球采取的解決方案主要是QKD，盡管QKD部署已取得明顯進(jìn)展，但缺乏具有明顯優(yōu)勢(shì)和定義清晰的應(yīng)用場(chǎng)景，技術(shù)差距仍然存在，實(shí)際應(yīng)用受到限制實(shí)際上，QKD并不是應(yīng)對(duì)量子計(jì)算威脅的唯一方法。PQC也大有可為。這些算法不需要專用硬件，可通過身份驗(yàn)證共享密鑰，避免中間人攻擊風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，也已經(jīng)有研究團(tuán)隊(duì)驗(yàn)證“PQC+QKD”融合方案的可行性。因此，隨著NIST等國際標(biāo)準(zhǔn)組織的PQC標(biāo)準(zhǔn)化工作的推進(jìn)，以及PQC方案的逐漸成熟，PQC以及“PQC+QKD”的融合方案也將會(huì)在應(yīng)對(duì)量子計(jì)算威脅上成為可行選擇，為通信提供保密性服務(wù)。

趨勢(shì)9：政府基建仍將是中國量子通信網(wǎng)絡(luò)的核心動(dòng)力源泉

據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，2021年通過招標(biāo)形式開啟的量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)項(xiàng)目達(dá)十余項(xiàng)，包括國家骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)等，以及相關(guān)配套設(shè)施，涉及的城市有杭州、杭州、杭州、杭州、杭州、杭州、杭州、杭州、杭州、銀川、蚌埠、雄安等。參照過去幾年的建設(shè)投資力度，盡管因?yàn)樾鹿诜窝滓咔?，通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)受到一定程度的影響，投資規(guī)模也有所減少，但是整體上，投資和建設(shè)在2022年必定持續(xù)。

趨勢(shì)10：跨界企業(yè)強(qiáng)強(qiáng)合作，多數(shù)量子公司選擇落戶杭州

2021年，中國成立了多家量子通信公司，較受矚目例如中電信量子科技有限公司，由中國電信和國盾量子合資，設(shè)立于杭州。專注于量子技術(shù)的公司與和其自身業(yè)務(wù)不在同一產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的公司進(jìn)行強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，這樣打通產(chǎn)業(yè)鏈的上下環(huán)節(jié)，為合作雙方帶來較為穩(wěn)定的發(fā)展空間。

2021年，安徽中科錕铻量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)有限公司落戶杭州。并且，與紫光云引擎、國盾量子達(dá)成戰(zhàn)略合作，三方將共同在量子工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域開展長(zhǎng)期合作。未來，專注于量子技術(shù)的公司與細(xì)分行業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域的公司組成“量子+工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)”、“量子+金融”、“量子+醫(yī)藥”等類型的公司，值得期待。

附錄

1、近十年中國量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況

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2、中國部分地區(qū)量子通信相關(guān)規(guī)劃及政策內(nèi)容







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3、2021年美國政府量子通信相關(guān)舉措

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