“墨子號”衛(wèi)星亮絕技 量子通信概念脈動

量子通信邁向實用化

“墨子號”衛(wèi)星于2016年8月16日成功發(fā)射，運行一年來圓滿完成星地高速量子秘鑰分發(fā)、量子糾纏分發(fā)和地星量子隱形傳態(tài)實驗三大預先設定的全部科學目標，成為量子通信通向實用化的“關鍵一步”。

什么是量子通信？它是量子物理學和密碼學相結合的一門新興學科，利用量子態(tài)的物理性質為通信雙方提供絕對安全的通信方式。量子保密通信從量子力學不確定性原理和量子態(tài)不可克隆定理出發(fā)，從理論上保證了保密性，即通信雙方能夠監(jiān)測到竊聽者的存在并采取相應的措施。這一特性是由量子物理的基本原理所保證的，因為觀察或者測量一個量子系統(tǒng)均會造成量子態(tài)的擾動，從而造成可以檢測的反常，提醒通信雙方泄密。量子通信的核心優(yōu)勢在于：無條件安全、高效抗干擾。

量子衛(wèi)星首席科學家、中國科學院院士潘建偉表示，這一重要成果為構建覆蓋全球的量子保密通信網(wǎng)絡奠定了可靠的技術基礎。以星地量子秘鑰分發(fā)為基礎，將衛(wèi)星作為可信中繼，可以實現(xiàn)地球上任意兩點的秘鑰共享，將量子秘鑰分發(fā)范圍擴展到覆蓋全球。此外，將量子通信地面站與城際光纖量子保密通信網(wǎng)(如合肥量子通信網(wǎng)、濟南量子通信網(wǎng)、京滬干線)互聯(lián)，可以構建覆蓋全球的天地一體化保密通信網(wǎng)絡。

據(jù)專家介紹，與經典通信不同，量子秘鑰分發(fā)通過量子態(tài)的傳輸，在遙遠兩地的用戶共享無條件安全的秘鑰，利用該秘鑰對信息進行“一次一密”的嚴格加密，這是目前人類唯一已知的不可竊聽、不可破譯的無條件安全的通信方式。

早在二十世紀90年代，美國政府就開始把量子信息列為“保持國家競爭力”計劃的重點支持項目。美國國家標準語技術研究所(NIST)則將量子信息作為三個重點研究方向之一，之后包括政府研究機構、大學研究所和企業(yè)研發(fā)部門都開始了對量子通信的大范圍研究。2016年4月，歐盟委員會宣布計劃啟動10億歐元的量子技術旗艦項目，目標是在歐洲范圍內實現(xiàn)量子技術產業(yè)化。在亞洲，日本郵政省在2000年就將量子通信列為一項國家級高技術開發(fā)項目，并且制定長達10年的中長期研究計劃，目前日本已經形成了“產官學”聯(lián)合攻關方式來推進量子通信的研究與應用。

中國量子通信走在世界前列，中國率先建立了多個城際量子干線網(wǎng)，并發(fā)射全球第一顆量子科學試驗衛(wèi)星“墨子號”，首次實現(xiàn)衛(wèi)星和地面間量子通信。中國的宏偉目標是到2030年在全球率先建立量子通信網(wǎng)絡。目前，量子通信正逐步從實驗階段過渡到應用階段。在技術上，我國的量子通信技術已經完全能夠適用商用要求，通過地基實驗在信道損耗和噪聲水平方面有效驗證了未來構建基于量子星座的星地、星間量子通信網(wǎng)絡的可信性。

產業(yè)化進展積極

今年以來，我國量子通信技術研究及產業(yè)化進展積極。應用產業(yè)上，全球首條量子通信商用滬杭干線全線接通；第一條商用量子通信專網(wǎng)——濟南市黨政機關量子通信專網(wǎng)順利通過測試；此外，“馬約拉納費米子”的發(fā)現(xiàn)將大幅推進量子計算機的研發(fā)進程，傳統(tǒng)通信加密方式將面臨挑戰(zhàn)，量子通信技術(理論上不可破解)需求愈發(fā)迫切。

根據(jù)GlobalIndustryAnalystsInc公司預測，2020年量子通信主要是研究機構和國家安全部門在使用，預計占比為73.10%；到2030年大規(guī)模企業(yè)(包括銀行)將成為量子通信主要客戶，占比達到43.50%，是2020年的2倍之多。招商證券分析師表示，目前量子保密通信運用較為成熟的領域分別是國防、金融、政務專網(wǎng)。其中2-3年內政務板塊預測將由50億元以上的市場規(guī)模，長期將有數(shù)百億元以上的市場。而一旦成本得到有效控制，無條件安全的量子通信將占領公眾網(wǎng)廣闊的市場。

例如，2017年在銀監(jiān)會指導下，國盾量子先后主力工商銀行實現(xiàn)異地數(shù)據(jù)千公里級量子加密傳輸應用，為交通銀行打造企業(yè)網(wǎng)銀量子保密通信創(chuàng)新應用，與北京農商行打造環(huán)網(wǎng)多路由保護的量子保密通信同城數(shù)據(jù)災備應用，在上海建成全球最大的金融服務量子通信城域網(wǎng)——上海張江金融網(wǎng)絡。

川財證券表示，量子通信產業(yè)鏈按照上中下游氛圍設備、網(wǎng)絡建設、運營以及應用服務三個層次，上游包括芯片及對應的光量子探測器，中游為量子設備、配套的光通信設備及光纖，下游為具體的量子通信干線、基站建設商和運營商。一般而言，新興產業(yè)基建先行，由于量子通信產業(yè)仍處在早期階段，基礎設施投入將逐步加大、應用逐漸成型，建議重點關注設備和網(wǎng)絡建設相關公司。其認為，硬件設備和信心系統(tǒng)是量子通信技術的核心，也是當前時點率先受益的方向。

興業(yè)證券則提出量子通信行業(yè)和策略“共振”邏輯，并認為從行業(yè)角度出發(fā)，主題正處于行業(yè)的快速發(fā)展期，我國計劃2020年實現(xiàn)亞洲與歐洲的洲際量子密碼通信，2030年建成全球化的廣域量子通信網(wǎng)絡，市場規(guī)模短期內爆發(fā)式擴張，千億元新藍海將加速形成。從策略角度出發(fā)，具有上下推動需求一致、想象空間大一級催化事件密集三個特征：首先，中央和地方政府支持政策密集出臺，產業(yè)資本也積極響應布局量子通信；其次，量子通信應用范圍廣泛，多個新領域的技術突破或新項目的落地將帶來多輪行情接力，同時也有望接力繼高鐵、核電“走出去”的重任：最終，下半年多個重磅項目(如國內首條量子商用干線“杭滬量子商用干線”預計將于下半年竣工并投入使用)陸續(xù)落地將持續(xù)催化市場對量子通信板塊的預期。