量子通信技術(shù)的發(fā)展前景如何？

量子通信是一種利用量子力學(xué)原理進(jìn)行信息傳輸和加密的技術(shù)，具有高速、高安全、高效等特點(diǎn)，被認(rèn)為是未來信息技術(shù)的重要方向之一。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和創(chuàng)新，量子通信在理論和實(shí)驗(yàn)方面都取得了重大突破和進(jìn)展，為量子通信的應(yīng)用和發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。本文將分析2023年量子通信的發(fā)展趨勢，以及量子通信的未來發(fā)展前景。

根據(jù)國際量子信息科學(xué)聯(lián)盟(IQIS)的報(bào)告，2023年量子通信的發(fā)展趨勢主要有以下幾個(gè)方面：

量子網(wǎng)絡(luò)建設(shè)將加速推進(jìn)。量子網(wǎng)絡(luò)是指由多個(gè)量子節(jié)點(diǎn)通過量子信道相連，實(shí)現(xiàn)量子信息的共享和處理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。量子網(wǎng)絡(luò)是實(shí)現(xiàn)大規(guī)模量子通信和計(jì)算的基礎(chǔ)和平臺。目前，各國都在積極建設(shè)和擴(kuò)展自己的量子網(wǎng)絡(luò)，以提高量子通信的覆蓋范圍和性能。例如，中國已經(jīng)建成了世界上最長的陸地量子通信干線，連接了北京、上海、合肥等13個(gè)城市，總長度超過2000公里;歐盟也已經(jīng)啟動了《歐洲量子互聯(lián)網(wǎng)計(jì)劃》，旨在建立一個(gè)覆蓋全歐洲的量子網(wǎng)絡(luò);美國也在推進(jìn)《國家量子計(jì)劃法案》，支持建設(shè)跨州的量子網(wǎng)絡(luò)。

量子衛(wèi)星通信將取得重大突破。量子衛(wèi)星通信是指利用人造衛(wèi)星作為中繼器，實(shí)現(xiàn)地球上不同地點(diǎn)之間的長距離量子通信的技術(shù)。量子衛(wèi)星通信可以克服地面光纖或自由空間傳輸?shù)膿p耗和噪聲等限制，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的高速、高安全、高效的量子通信。目前，中國已經(jīng)成功發(fā)射了世界上第一顆專用于量子通信的衛(wèi)星“墨子號”，并實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)世界首創(chuàng)的科學(xué)實(shí)驗(yàn);日本也計(jì)劃于2023年發(fā)射自己的第一顆量子衛(wèi)星;歐洲也正在研制自己的量子衛(wèi)星。

量子密鑰分發(fā)將廣泛應(yīng)用。量子密鑰分發(fā)是指利用量子力學(xué)原理生成并傳輸隨機(jī)密鑰的技術(shù)。由于任何對密鑰傳輸過程的竊聽或干擾都會導(dǎo)致密鑰被改變或者被檢測到，因此，量子密鑰分發(fā)可以實(shí)現(xiàn)絕對安全的信息加密和解密。目前，各國都在開發(fā)和部署基于量子密鑰分發(fā)的安全通信系統(tǒng)，以應(yīng)對日益增長的網(wǎng)絡(luò)安全威脅。例如，中國已經(jīng)在北京、上海等城市建立了基于“墨子號”衛(wèi)星和陸地干線的安全視頻會議系統(tǒng);美國也已經(jīng)在華盛頓特區(qū)和波士頓之間建立了基于光纖網(wǎng)絡(luò)的安全數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。

量子隱形傳態(tài)將取得重大進(jìn)展。量子隱形傳態(tài)是指利用量子糾纏和量子測量實(shí)現(xiàn)在不知道發(fā)送者和接收者之間的信道狀態(tài)的情況下，將一個(gè)量子態(tài)從一個(gè)地點(diǎn)傳輸?shù)搅硪粋€(gè)地點(diǎn)的技術(shù)。量子隱形傳態(tài)可以實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典物理限制的信息傳輸，具有重要的理論和實(shí)際意義。目前，各國都在積極研究和實(shí)驗(yàn)量子隱形傳態(tài)的技術(shù)和應(yīng)用。例如，中國已經(jīng)利用“墨子號”衛(wèi)星和陸地干線實(shí)現(xiàn)了跨越1200公里的量子隱形傳態(tài);美國也已經(jīng)利用光纖網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了跨越100公里的量子隱形傳態(tài)。

二、量子通信未來發(fā)展前景

綜上所述，可以看出，量子通信是一個(gè)充滿活力和潛力的領(lǐng)域，未來將有望實(shí)現(xiàn)以下幾個(gè)方面的發(fā)展：

實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的量子互聯(lián)網(wǎng)。量子互聯(lián)網(wǎng)是指由多個(gè)量子網(wǎng)絡(luò)通過衛(wèi)星或其他方式相互連接，實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的量子信息的共享和處理的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。量子互聯(lián)網(wǎng)將為人類提供更高速、更安全、更智能的信息服務(wù)，促進(jìn)科學(xué)研究、社會發(fā)展、國際合作等領(lǐng)域的進(jìn)步。目前，各國都在努力構(gòu)建自己的量子網(wǎng)絡(luò)，并尋求與其他國家的連接和互操作。預(yù)計(jì)到2030年，全球范圍內(nèi)的量子互聯(lián)網(wǎng)將初步建成。

實(shí)現(xiàn)多種場景下的量子通信應(yīng)用。除了安全通信之外，量子通信還可以應(yīng)用于多種場景，如遠(yuǎn)程控制、分布式計(jì)算、精密測量、物聯(lián)網(wǎng)等。這些應(yīng)用將為人類帶來更多的便利和價(jià)值，提高生活質(zhì)量和工作效率。目前，各國都在探索和開發(fā)不同場景下的量子通信應(yīng)用，并進(jìn)行試驗(yàn)和驗(yàn)證。預(yù)計(jì)到2025年，多種場景下的量子通信應(yīng)用將逐步推廣和普及。

實(shí)現(xiàn)與其他量子技術(shù)的融合和創(chuàng)新。除了量子通信之外，還有其他量子技術(shù)，如量子計(jì)算、量子傳感、量子成像等。這些技術(shù)都是基于量子力學(xué)原理的新型信息技術(shù)，具有各自的優(yōu)勢和特點(diǎn)。通過將這些技術(shù)相互結(jié)合和創(chuàng)新，可以實(shí)現(xiàn)更強(qiáng)大和更靈活的功能和性能，開拓更廣闊和更深入的領(lǐng)域和應(yīng)用。目前，各國都在加強(qiáng)對其他量子技術(shù)的研究和投資，并尋求與量子通信的融合和創(chuàng)新。預(yù)計(jì)到2030年，與其他量子技術(shù)的融合和創(chuàng)新將取得重大突破。

量子通信是利用量子疊加態(tài)和糾纏效應(yīng)進(jìn)行信息傳遞的新型通信方式。隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展，量子通信網(wǎng)絡(luò)及其應(yīng)用不斷演進(jìn)，行業(yè)發(fā)展前景良好。

一、量子通信定義

量子通信是基于新一代信息通信技術(shù)與先進(jìn)制造技術(shù)深度融合，貫穿于設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、管理、服務(wù)等制造活動的各個(gè)環(huán)節(jié)，具有自感知、自學(xué)習(xí)、自決策、自執(zhí)行、自適應(yīng)等功能的新型生產(chǎn)方式。與傳統(tǒng)固定式生產(chǎn)相比，量子通信采用單元化制造的生產(chǎn)方式，通過分散控制實(shí)現(xiàn)自律生產(chǎn)，并通過無線通訊實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)追蹤位置信息，解決了傳統(tǒng)固定式生產(chǎn)模式中流程化、人與機(jī)器通訊受限、無法監(jiān)控位置信息等問題。

量子通信主要分為量子隱形傳態(tài)和量子密鑰分發(fā)兩種。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

二、量子通信行業(yè)發(fā)展政策

近年來，為進(jìn)一步保持我國在量子通信產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的領(lǐng)跑地位，國家給予量子通信高度的關(guān)注和推動，支持量子技術(shù)發(fā)展和開展量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)。

《質(zhì)量強(qiáng)國建設(shè)綱要》《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》《計(jì)量發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》等產(chǎn)業(yè)政策和法規(guī)明確了量子通信技術(shù)發(fā)展的大方向以及在國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中的定位，集中體現(xiàn)出國家對發(fā)展量子通信、量子計(jì)算等新興技術(shù)的重大戰(zhàn)略布局。預(yù)計(jì)受政策利好，我國量子通信行業(yè)有望得到進(jìn)一步發(fā)展。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

三、量子通信行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.量子通信市場規(guī)模

近年來，量子科技作為事關(guān)國家信息安全的戰(zhàn)略新興領(lǐng)域，被寫入“十四五”規(guī)劃。在國家戰(zhàn)略指引下，量子通信也備受關(guān)注，行業(yè)市場規(guī)模增長迅速。數(shù)據(jù)顯示，我國量子通信市場規(guī)模由2018年的320億元增至2022年的709億元，年均復(fù)合增長率為22%。中商產(chǎn)業(yè)研究院預(yù)測，2023年我國量子通信市場規(guī)模有望突破800億元。

數(shù)據(jù)來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

2.量子通信相關(guān)專利申請數(shù)量

在政策支持下，我國量子通信專利技術(shù)持續(xù)更新，專利申請數(shù)量整體呈現(xiàn)增長趨勢，在全球市場中具備競爭優(yōu)勢。數(shù)據(jù)顯示，2018年我國量子通信相關(guān)專利申請數(shù)量達(dá)241項(xiàng)，到2021年增至303項(xiàng)。2022年我國量子通信相關(guān)專利申請數(shù)量共185項(xiàng)。

數(shù)據(jù)來源：佰騰網(wǎng)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

從量子通信專利申請人來看，申請人專利量前十企業(yè)分布為北京中創(chuàng)為南京量子通信技術(shù)有限公司、國開啟科量子技術(shù)有限公司、湖北凱樂量子通信光電科技有限公司、國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司、科大國盾量子技術(shù)股份有限公司、安徽量子通信技術(shù)有限公司、如般量子科技有限公司、南京如般量子科技有限公司、山東量子科學(xué)技術(shù)研究院有限公司、中創(chuàng)為(成都)量子通信技術(shù)有限公司、浙江神州量子網(wǎng)絡(luò)科技有限公司。

其中，北京中創(chuàng)為南京量子通信技術(shù)有限公司以149項(xiàng)的量子通信專利申請數(shù)，排名第一。其次，國開啟科量子技術(shù)有限公司、湖北凱樂量子通信光電科技有限公司的量子通信專利申請數(shù)量分別為104項(xiàng)、95項(xiàng)。中創(chuàng)為(成都)量子通信技術(shù)有限公司、浙江神州量子網(wǎng)絡(luò)科技有限公司以29項(xiàng)的專利申請數(shù)量并列第十名。

數(shù)據(jù)來源：佰騰網(wǎng)、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

3.量子通信行業(yè)競爭格局

量子通信的核心設(shè)備主要是量子光源、單光子探測器、QKD設(shè)備、量子路由器、量子交換機(jī)、量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器、量子衛(wèi)星地面站等設(shè)備，這些硬件是支撐量子通信的基石。

我國量子通信核心設(shè)備的廠商主要包括國盾量子、易科騰、問天量子、中創(chuàng)為量子和啟科量子等。目前，中國在量子保密通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化方面已經(jīng)走在了世界前列，并且已經(jīng)基本全面實(shí)現(xiàn)了核心設(shè)備全鏈生產(chǎn)。

資料來源：中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

4.量子通信相關(guān)企業(yè)注冊量

近年來，中國量子通信相關(guān)企業(yè)注冊量持續(xù)增加。數(shù)據(jù)顯示，2021年我國量子通信相關(guān)企業(yè)呈現(xiàn)爆發(fā)性增長，截至2021年年底，我國新增量子通信相關(guān)企業(yè)10942家，同比增長1181.5%，主要得益于政策利好及量子技術(shù)的革新。2022年我國新增量子通信相關(guān)企業(yè)13671家，同比增長24.9%。

數(shù)據(jù)來源：企查查、中商產(chǎn)業(yè)研究院整理

四、量子通信行業(yè)重點(diǎn)企業(yè)

1.國盾量子

科大國盾量子技術(shù)股份有限公司創(chuàng)辦于2009年，是國家專精特新“小巨人”企業(yè)，主要從事量子保密通信產(chǎn)品、量子計(jì)算儀器設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售及技術(shù)服務(wù)。公司技術(shù)起源于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)，目前已逐步成長為全球少數(shù)具有大規(guī)模量子保密通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)、供貨和部署全能力的企業(yè)之一。公司為各類光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)以及“星地一體”廣域量子保密通信網(wǎng)提供軟硬件產(chǎn)品，推動量子保密通信網(wǎng)絡(luò)和經(jīng)典通信網(wǎng)絡(luò)的無縫銜接，為政務(wù)、金融、電力等各行業(yè)和領(lǐng)域的客戶提供量子安全應(yīng)用解決方案。

數(shù)據(jù)顯示，2022年國盾量子實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入1.35億元，同比下降24.80%。主要系量子通信業(yè)務(wù)受國家及地方量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)需求階段性波動等因素的影響。其中，公司量子保密通信及量子安全相關(guān)營業(yè)收入為9455.59萬元，量子計(jì)算及測量相關(guān)儀器設(shè)備銷售及服務(wù)實(shí)現(xiàn)營業(yè)收入3418.92萬元。