量子通信:传统通信的一次革新,静待绽放

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l 概念简析

简单点说量子通信是对传统通信的革新,更安全,更高效,更稳定。量子通信是由量子态携带信息的通信方式,它利用光子等基本粒子的量子纠缠原理实现保密通信过程。量子通信作为量子论与信息论相结合的新型通讯方式,以其绝对的安全性为信息安全带来了革命式的发展。量子技术被称为是下一个科技拐点,也被认为是继互联网技术之后,最有可能引发军事、经济、社会领域又一次重大革命的关键技术。美国“棱镜门”事件之后,通信安全的重要性引发各国政府以及广大公众的普遍关注。在保密通信领域,量子通信是迄今为止唯一被严格证明“无条件安全”的通信方式。通过量子通信,人们可以从根本上解决国防、金融、政务、商业等领域的信息安全问题。



Ø 前沿研究:中国走在前列 

目前量子通信技术发展走在世界前沿的国家主要有中国、欧洲和美国。研究成果方面,欧洲要领先于美国,欧洲两位首先发表量子隐形传态的量子物理学家Anton Zeilinger和NicolasGisin多年来一直被认为有望获得诺贝尔物理学奖。而在量子通信的标准化研究和实际应用方面,中国则走在前沿,不仅率先建立了城际量子干线网,还将发射全球第一颗量子试验卫星,开展星地间量子纠缠通信实验。
可以重点关注潘建伟团队,潘建伟本人师从量子实验研究的世界级大师蔡林格,
2006年夏,中国潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学-维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案,同时实现了超过100公里的量子保密通信实验,其中,潘建伟小组在2009年进行的实验又将绝对安全通信距离延长到200公里。2009年潘建伟团队在3节点链状光量子电话网基础上,建成世界上首个5节点星型全通型量子通信网络,首次实现语音量子保密通信,标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到产业化要求。关键技术和关键器件全部由中科大团队自主研发,包括集成的光量子电话系统、量子通信的网络化集成技术、高速率的光量子态调控及探测技术、光量子程控交换机、量子通信中的电子学技术、量子通信中的密码管理及用户软件等。所有元器件完全可国产化,不存在国际技术封锁问题。潘同时也是京沪广域量子保密通信项目首席科学家。在中科大的量子实验室与国盾量子技术有限公司密切合作,同时也与中信通讯,阿里巴巴等企业保持着合作,共同推进量子通信的发展,可以说潘团队与中科大是量子通信的技术核心团队,重点关注他们的成果和动向,有利于把握量子通信的发展趋势。

 应用领域:市场广阔,尚未开发

军事保密通信,量子密钥分发通信技术成熟,将逐步应用于军事专网加密,主要是构建核心办公通信网加密、战区安全通信网、军用通信指挥控制专网加密。(预计2018年前,量子通信在军用领域市场空间将超过300亿)

在电网、煤气管网等重要能源供给基础设施的监视和通信保障方面有巨大应用。金融领域,非常重视客户信息的可靠性、安全性、私密性,量子通信将保障金融机构的数据传输、存储、管理中的安全,金融用户也将成为政府之外最重要和需求量最大的客户。(2015年2月工商银行北京分行电子档案信息在同城间实现量子加密传输,这是量子通信技术在国内银行业的首次成功应用。2016年9月底“京沪干线”建成同时,上海陆家嘴金融量子保密通信应用示范网也将同时建成。届时中国银监会、工商银行、民生银行、北京农商银行、交通银行、浦发银行、东方证券、国泰君安期货和华安基金等多家金融部门将成为第一批用户。)

数据中心加密未来将成为量子通信重要应用领域,欧洲已经有应用案例。

规模预期:眼前一片蓝海,静待时机成熟时


产业蓝海启动:广域量子通信网络有望带动千亿级市场

广域量子通信网络建设分三步走:(1)通过光纤一构建城域量子通信网络;(2)通过加中继器一构建城际网络;(3)通过卫星一实现洲际、星际网络。我国正建设世界最远距离的光纤量子通信干线京沪线,预计2016年交付使用。同时计划在2016年先于欧美发射量子科学实验卫星。到2020年实现亚欧的洲际量子密钥分发,届时联接亚洲与欧洲的洲际量子通信网也将建成。到2030年左右,则将建成全球化的广域量子通信网络。近期看,2016年量子保密通信京沪干线将建成,有望连接北京、济南、合肥和上海四地量子保密通信城域网,并推动政府机关、金融机构等大量同城、跨城的保密通信应用上线。而量子通信应用的丰富将推动量子保密通信基础网络加快覆盖和延生更多的网络节点。我们预计,到2020年量子通信网络将会产生百亿级别的网络运营收入。从而带动上游核心激光发射器元器件、光量子接受器件厂商、应用软件管理开发和运营的市场将会超过千亿。
 


商业化使用已经启动,2016年会是元年

神州量子将投入1.7亿元,建设“杭沪量子商用干线”,这是国内首条量子通信商用干线,建成后可实现沪杭区域内的政府、企业、金融机构等通信数据的绝密传输。量子通信城域网连接处于爆发前夕。另外上海、深圳间的量子通信干线也在筹备之中,北京、济南、乌鲁木齐等城市的城域量子通信网也在建设之中,未来这些城市将通过量子卫星等方式联接,预计明年底前正式建成,这些项目的建成将形成我国的广域量子通信体系。城市间量子通信网络连通将催生出更多政府、金融机构的安全加密通信需求,城际间通信对视频会议的需求也会越来越多,城际网络运行后对市场应用的推动作用。同时上层应用的增加,也会使基础设施投入增加,实现良性循环。

移动通信加密,广阔市场
2012年国盾量子就申请第一代移动通信量子加密网络系统的专利,可以实现,量子通信在移动通信领域产业化条件已经具备,利用该组网、加密技术可以实现智能手机(使用量和需求量将会巨大)等通讯终端间的保密通信,该技术产业化条件已经成熟。
 

 政策支持:未来五年国家十大重大工程之一


2016年3月《第十三个五年规划纲要》发布,列出未来五年中国计划实施的100个重大工程及项目,其中量子通信和天地一体化信息网被列入前十大项目(量子通信被列到第三),预计近期有望获得专项基金支持,预计两大专项基金规模接近千亿,推动量子通信保密网络在全国范围内军用、民用大规模建设和应用。


上游元器件:量子通信光器件,量子通信设备需要一部分定制化的无源和有源器件。量子通信上游光器件企业实际也是传统通信行业光器件供应商。l 产业链分布
量子通信加密和组网设备: 量子密钥分发(QKD)系统的核心设备就是光源和单光子探测器。

量子保密网络基础建设和运营:量子保密网络作为保密专网,需要专业的专网通信建设和集成商,并在建设后期做好维护服务,向政府、金融、商业客户提供运营服务。

产业链相关上市公司梳理信息安全应用产业研发:针对军用、民用客户的不同需求,未来会产生越来越多的公司利用现有的QKD加密技术做终端、系统等开发。比如阿里巴巴与中科大合作,在2015年10月云栖大会推出了首款商用量子加密终端;凯乐科技与中创为合作,联合实现数据链量子加密产品产业化并预计在2016年10月份推出原型机。行业内上下游公司介绍。


凯乐科技(600260):定增17.5亿投资数据链通信、量子通信和警用民用智能终端,深化军民融合“大通信”布局,转型高端通信设备制造商。截至2016年4月公司已经签订数据链通信产品相关订单接近27亿元,我们预计全年订单量有望接近60亿元,将极大增厚公司业绩,公司全年业绩高增长比较确定。同时公司依托中创为在国防市场的量子通信技术支持,实施数据链量子通信加密产品产业化,预计2016年10月推出量子加密原型机2017年5月 31日前完成第一代数据链量子加密产品研制并投放市场。我们预则未来两年军用通信专网市场规模超过千亿,而数据链量子通信产品需求超过百亿。有望成为A股上市公司中首个拥有量子通信加密产品的公司。

光迅科技(002281):国内光器件龙头,在光通信高景气、数据中心光连接需求强劲背景下,产品升级加速,芯片自产能力继续提升,未来市场份额和毛利率都将稳步提升。

三力士(002224):公司在山西设立子公司帮助山西省建设量子通信保密网,将成为继合肥、济南、芜湖、京沪干线、杭沪干线等已经公布的量子示范网之后,新增的省级量子保密通信网,为山西省政府邢门、国防军工企业、国家安全邢门、公安机关、能源邢门、金融企业等提供高质量的信息安全服务连接,未来连接“京沪干线”,将成为华北地区量子干线网的重要节点。同时,三力士协助建设完成山西“两平台一张网量子保密通信网”、“基于超算的分布式量子保密通信数据中心”和“‘天河二号’超算互联互通量子保密通信网”后,山西省量子通信保密网将成为目前世界领先的量子保密通信网络。

科华恒盛(002335):和国盾量子(国盾量子是行业掌握最核心技术的公司)在数据中心量子通信技术产业化进行合作,针对已有和潜在数据中心用户就“结合量子通信技术与数据存储的服务”的需求和技术方案进行初步调研、客户交流,推动相关业务尽快落地。公司持有中经云10%的股权,与中经云签署了《关于参与国家信息中心新一代节能、安全、长寿命数据中心建设的战略合作协议》

浙江东方(600120 ):浙江东方旗下浙江国贸东方投资管理公司与中科大量子通信(中科大为量子通信研究国内前沿)技术达成意向,在浙江省杭州市海创园内设立“浙江神州东方量子网络技术有限公司”,浙江国贸东方投资管理公司出资4000万元。

神州信息(000555):2014年年底子公司神州数码中标“京沪干线”室内联调系统(是否核心?),金额达亿元以上。

风险提示
Ø 量子通信产业化低于预期
Ø 量子通信关键器件的研发进度较慢
Ø 量子通信技术遇到瓶颈

结论
量子通信是迄今为止唯一被严格证明绝对安全的通信方式,相对于传统通信方式,安全优势明显。在当前我国通信安全形势日益严峻的大背景下,量子通信技术受到国家高度重视。相对于世界其他国家,中国在量子通信技术和产业化两方面都较为领先,目前已具备产业化基础,预期随着近期世界第一颗量子实验卫星的发射、下半年“京沪干线”和“沪杭干线”的相继交付以及量子中继技术的产业化落地等多个催化剂的出现,量子通信行业将迎来重要投资机遇,2016年将会是量子通信商业化使用的元年。