浅谈量子通信行业现状及项目落地情况

发布于: 雪球转发:0回复:0喜欢:4

一、全球格局

从全球布局来看,量子信息企业欧美聚集度较高,全球占比超过60%,美国和欧洲是量子信息产业生态的活跃地区。中国量子信息领域相关企业占比约30%,其中量子通信领域中国相关企业数量最多。美国代表性量子计算企业包括IBMGoogleIntel微软亚马逊等科技巨头成立的研发部门,IonQ、Rigetti、QCI、QuEra等多类型初创企业在硬件、软件、算法等领域开展创新。我国华为、百度腾讯等企业近年来相继成立量子实验室,在软硬件研发、算法研究、应用探索、量子计算云平台等方面积极布局,但相对美国科技企业而言投入推动力度仍较为有限。我国量子信息企业主要分布在京津冀长三角等地,合肥市已成为量子产业聚集地。

二、量子通信上游

量子通信上游为元器件及核心设备(硬件设备),包括信号处理芯片、光纤光缆、雪崩二极管、射频器件、量子密钥分发器、量子路由器、量子交换机、量子随机发生器等;

三、量子通信中游

在量子通信与安全产业链中游,划分为核心设备、网络建设集成、保密网络运营以及PQC。核心设备涉及到关键的量子通信设备,如QKD设备、组网设备和网络管理软件平台,这些设备确保信息的安全传输。网络建设集成用于构建高效、安全的量子通信网络,例如中国的国家骨干网、省骨干网以及城域网。保密网络运营则包括各运营商参与其中,推动量子通信技术的日常运行与维护。同时,产业链中游还加入了PQC领域,包括新一代的加密算法、安全协议、芯片等。

目前量子通信中游应用还主要是基础设施的建设

1、“墨子号”量子通信卫星发射

2016年8月,我国成功发射世界首颗量子科学实验卫星——墨子号,成为世界上首个实现卫星和地面之间量子通信的国家,并充分验证了利用卫星平台实现全球化量子通信的可行性,2022年5月,中国墨子号卫星实现1200千米地表量子态传输新纪录。

2、网络基础设施建设

2017年11月,国家发展改革委办公厅发布《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》(发改办高技〔2017〕1891号),明确“国家广域量子保密通信骨干网络建设工程”。 2018年经国家发改委批复,中国科学院旗下的国科量子通信网络公司承担了建设国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程的任务。2022年12月,项目完成工程建设及验收。覆盖京津冀长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等国家重要战略区域,总里程超10000公里的量子保密通信骨干网络,并在北京、重庆、广州等地部署了量子卫星地面站,实现与“墨子号”等卫星的星地对接。

国家广域量子通信骨干网示意图

广佛肇量子安全通信示范网是广东省重点领域研发计划“广佛肇量子安全通信时频网络建设及关键技术研究”项目的成果,是集科学试验和商业应用于一体的量子通信骨干网,也是国腾量子与中国联通广东分公司战略合作的阶段性成果。2023年广东《“数字湾区”建设三年行动方案》提到将加快建设粤港澳量子通信骨干网,实现和国家广域量子保密通信骨干网对接。托大湾区技术、人才、制造、产业优势,高水平建设鹏城实验室,积极推进深圳国际量子研究院建设,构筑通信网络领域及量子科技领域高端创新平台。推进未来网络试验设施(深圳)建设,积极谋划太赫兹科学中心、工业互联网创新基础设施等更多重大数字基础设施建设。加快推动“粤基座”数字政府新型基础设施智能管理平台建设,赋能要素畅通流动。

在2024年3月22日举行的上海市产业技术创新大会上,上海电信表示规划在上海区域内建设量子保密通信城域网,有望在2024年完成一期建设,从而成为全国首个实用化量子通信网络的标杆范例。

2022年9月合肥量子城域网(一期)完成了项目验收和两网融合改造,处于稳定运行状态,为合肥市统一政务信息处理平台、大数据平台等持续提供量子密钥保护,已成为城市级量子通信基础设施标杆项目。

四、量子通信的下游应用场景

1、保护关键基础设施。

关键基础设施的安全保障对于提升网络防御能力,确保数据和系统的安全尤为重要。例如,Honeywell利用Quantinuum的Quantum Origin技术,通过量子计算增强的随机性生成密钥,使其真正不可预测,保护智能电表用户数据和关键基础设施免受高级网络安全威胁,帮助正在数字化转型中的公用事业部门提高可靠性和信任度。中国国网武汉供电公司在武汉经开区供电环网内的配电自动化终端实现了量子加密通信——这是湖北首例电网量子加密技术的成功应用。新安装的量子加密通信线路,配电箱里添置了一个量子加密通信模块,加装在每个配电设备上,通过与电网通信链路连通实现量子加密通信。

浙江省首座量子+变电站35千伏稽山变在绍兴老城区投运,该变电站由原35千伏城关变经过“无线公网+量子通信”技术改造,将变电站的有线通信变为无线通信,贯通了现有配网量子开关与主网量子+变电站之间的电力信息数据,具备主配网一键联动功能。此次”量子变电站“由国盾量子及参股公司浙江国盾量子电力提供设备及技术支持。

2、国防军工

美国联邦政府、美国陆军、美国国防信息系统局、法国投资总秘书处等军事机构均开始寻求PQC服务,以确保敏感数据的安全性。并且在PQC领域,政府和军事机构开始倾向于与私营企业合作,私营企业通常拥有更快的创新速度和更灵活的研发能力,因此通过合作可以更快地获得最新的PQC解决方案。

3、金融

汇丰银行与Quantinuum签署一系列探索性项目,此次合作的目标是利用量子计算的力量来增强加密密钥,同时将其与PQC算法相集成。

汇丰银行使用QKD的加密形式保护了其专有平台HSBC AI Markets上的一笔交易,将3000万欧元兑换成了美元。

2019年以来,基于量子保密通信“京沪干线”在工商银行、北京农商行等银行的应用试点,国科量子公司积极与中国人民银行清算中心交流对接,努力在金融领域进一步探索场景、打造应用样板,双方组成的联合工作团队,经过一年多的交流与磨合,最终在清算中心支付系统找到合适的业务场景,完成支付报文传输平台跨中心通信软件(PMTS-N2N)和量子密钥管理系统的对接,并于2020年10月正式开通量子保密通信应用。

4、通信

法国Thales在其移动安全应用和5G SIM卡中采用混合加密技术,引入了PQC算法通信。

美国QuSecure推出具有量子弹性的实时端到端卫星加密通信链路。

谷歌Chrome在其最新版本(版本116)中推出了一个量子混合密钥协商机制,添加了抗量子攻击的X25519Kyber768算法。

国盾量子推出安全邮件产品——国盾密邮,采用“一次一密”的密钥分发技术,结合高强度国密算法,为用户提供端到端的邮件安全收发服务。

5、VPN

在美国方面,开始引领PQC移动通信应用,准备向PQC迁移。QuSecure公司推出的QuProtect软件,可以利用量子安全加密技术保证数据传输的安全性。并且在2023年7月,QuProtect软件可以通过亚马逊的品牌和生态系统平台进行分销工作。同月,美国电信公司沃达丰与Sandbox AQ合作,为智能手机测试基于量子安全的虚拟私人网络(VPN)。在该项目中,沃达丰利用新技术和定制的Sandbox AQ软件建立了首个量子安全VPN,用于量子安全的互联网协议和分析,通过调整标准智能手机进行测试,沃达丰及Sandbox AQ在现实电信场景中评估最新的NIST标准。

6、个人终端

中国电信与华为合作发布的Mate60 Pro手机终端提供量子密话定制功能。

中国电信与三星推出三星W24 | W24 Flip两款引入中国电信量子密话功能的手机。

中国电信发布支持量子密话的天翼铂顿10和天翼铂顿S9手机终端,其中天翼铂顿S9是搭载天通卫星通信芯片的5G卫星双模手机。

韩国SKT与IDQ、三星电子合作发布Galaxy Quantum 4量子通信手机,该手机搭载QRNG芯片。

目前量子通信还处在实验阶段,能够大规模实现市场化运用还需4-8年的时间,预计最先会在军工、政府领域投入使用,建议关注这方面背景的“国字号”企业。

推荐相关量子概念股票

$国盾量子(SH688027)$ 技术背靠中国科技大学,实际控股公司为中国电信。能够自产量子芯片、稀释制冷机等量子计算机的核心硬件,是我国新兴量子企业中的龙头。

$中国电信(SH601728)$ 积极布局量子通信领域,旗下有国盾量子,中电信量子集团这些行业领先的企业,推出天翼量子密话,背靠天翼云推出“天衍”量子计算平台。

$吉大正元(SZ003029)$ 成立于1999年,是国内知名的信息安全产品、服务及解决方案提供商。2002 年起涉足军工业务,涉足军工、政府行业二十余年。军工业务有高资质、高技术壁垒的特点。公司作为国家级密码实验室创 立者之一,在军工业务上主要竞争对手为大型科研院所,竞争对手较少。公司率先发布三项抗量子密码领域的最新研究成果:在自研的抗量子签名算法和抗量子密码模块的基础上,自主研发了抗量子PKI、抗量子电子身份以及抗量子区块链,实现了网络信任体系在抗量子计算能力上的探索,可为构建网络世界中的信任链提供长效安全保障。