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量子通信:数字中国关键战略赛道,核心布局龙头梳理

2024-03-29科技

量子科技已成为新一代信息技术的核心方向。近日,国家发展和改革委员会主任郑栅洁在中国发展高层论坛2024年年会上明确指出,为加速布局未来产业中国将加速开辟量子技术、生命科学等前沿领域,并积极开展「人工智能+」行动。

量子通信技术实现了信息传输的绝对安全,基于我国在量子通信领域的深厚科研和产业基础,量子加密技术有望加速迈向全面「实用」,为各行各业提供坚实的安全保障。

当前全球各国都在加紧研发量子通信相关技术,以抢占这一领域的制高点。在信息安全的大背景下,量子通信市场迎来高速发展机遇。#量子通信#
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量子通信行业概览

量子通信利用量子态作为信息的载体进行交互,赖于单个光量子的不可分割性和量子不可克隆原理,确保在原理层面上,非授权方无法复制或窃取在量子信道内传递的任何信息,从而为信息传输提供了坚不可摧的安全保障。

量子通信利用粒子的量子纠缠效应,将信息巧妙地编码进粒子的状态中,并通过传输这些粒子来实现绝对安全的通信。

目前,量子通信主要有两种通信方式:直接通过量子态进行量子隐形传送(QT),以及更为成熟的量子密码通信(QKD)。

在狭义上,通常所说的量子通信指的就是量子密钥分配或量子保密通信,就像是在单模光纤的两端加上了能够替代传统光模块功能的设备—能够发送和接收光量子态,从而实现基于物理加密的保密通信。

量子密钥分发利用量子比特作为信息载体,并通过光的偏振特性对量子态进行编码,从而实现安全的密钥分发。是目前最接近成熟应用的量子通信技术之一,已经率先实现了产业化,也是我国在全球范围内领先的项目之一。

而量子隐形传态实现了脱离实物的信息传送。其原理是通过将某个粒子的未知量子态传送到另一个地方,从而将信息传递给接收方。原来的粒子仍然留在原地,而接收方则能够利用纠缠交换反应,将另一个粒子制备到与该量子态相同的状态上。

量子通信分类图示:

量子通信产业链梳理

量子通信系统中,量子信源、量子信道和量子信宿是三大主要部分。在这个模型中,量子信源负责生成消息并将其发送出去。这一过程通过量子调制来实现,它将原始的消息转换成量子态形式,从而产生可以传输的量子信号。这些信号通过量子信道进行传输。而量子信宿则充当消息的接收端,通过量子解调的过程将量子态的消息还原回其原始的形态。

此外,量子通信系统中还包含了除主要传输信道之外的辅助信道。

从产业链的角度来看,量子通信上游包括元器件和核心设备的生产与研发,如量子密钥分发器、量子路由器等核心设备。中游聚焦于网络干线、系统平台的建设以及后期的运行维护,包括量子通信网络的架构设计、干线铺设、系统集成等重要工作;下游将量子通信技术应用于各种安全场景中,如政务、金融、军事等领域的安全通信需求。

量子通信产业链图示:

资料来源:公开整理

市场格局方面来看,目前上游的核心材料、器件和芯片仍主要依赖国外进口,特别是在光芯片领域,供应存在较大缺口。国内厂商光迅科技、华工科技、紫光同创、复旦微电子等厂商正在加速国产替代。

在核心器件供应方面,量子通信主要采用光量子作为信息载体,传统的光通信器件商的某些产品依然具有大量应用需求,并具备较强的先发优势,代表厂商包括光迅科技、中天科技、华工科技、福晶科技等;光纤光缆布局厂商包括亨通光电、长飞光纤等。

产业链中游量子通信的核心设备是量子保密通信产业链中最核心和壁垒最高的环节,主要包括量子密钥分发设备、量子交换机、量子网关、量子网络站控、量子随机数发生器等。

当前国内能够提供核心量子设备的企业还相对较少。其中,具有中科大背景的国盾量子是绝对龙头,问天量子和九州量子等也是主要参与者。

此外,由于目前量子保密通信是通过经典通道传递,因此华为、中兴等老牌通信设备商也有深入布局。

量子通信产业链下游是具体的量子通信干线、基站建设商和运营商。量子通信网络的建设和运营将是量子通信产业商用的前提,主要参与者包括移动、联通和电信三大网络运营商,还有神州信息、中国有线和中国卫星通信集团等传统运维商。

量子通信产业链图示:

资料来源:ICV

下游戏终端应用领域来看,量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域具有广泛的应用价值和前景。

结语

当前量子通信技术主要用于构建量子保密通信网,确保其通信的绝对安全性。随着组网技术的日臻成熟以及终端设备向小型化、移动化方向发展,量子通信的应用领域将进一步拓宽。

量子通信作为当前绝对安全加密手段,并不会对现有传统通信市场格局造成颠覆性影响,在对通信安全要求极高的场景下,将为相关市场带来新的增长空间及投资机遇。从长远角度看,量子通信有望引领量子互联网的革命性发展,催生量子物联网、量子云计算等前沿技术形态的出现。

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