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世界各国量子通讯产业发展现况

更新时间:2023-09-11 文章作者:佚名 信息来源:网络整理 阅读次数:

(一)欧共体kJO物理好资源网(原物理ok网)

欧共体大力支持量子通讯发展,确保法国在该研究中处于技术领先地位。欧共体在量子通讯和量子信息技术研究领域起步较早,量子通讯和量子信息技术新型研制中的基础实力储备充足,但是贯串到与国家利益、国家安全以及国家对内对外战略影响互相有关的不同环节。目前,欧共体量子通讯产业还处于技术研制中期阶段,把握了相当一部份产业核心技术,凭着新兴产业的支配地位,以新技术研制和新产品营销为发展重点,力争获得在技术创新方面的竞争优势。欧共体各国政府、国防部门、科技界和信息产业界将量子通讯列入其国防科技发展战略,投人大量人力物力旨在于量子通信的研究,以量子计算机技术研究为瞄靶向,以量子通讯开发在信息科学领域的推广为突破口,积极建立和壮大产业链及产业群,以产生一定的创新体系与规模优势,同时延展到物质科学、生命科学、能源科学领域。欧共体在推动量子通讯产业发展方面主要采取的举措包括:kJO物理好资源网(原物理ok网)

1、出台相关新政及规划kJO物理好资源网(原物理ok网)

在欧共体发布的《量子信息处理和通讯:法国研究现况、愿景与目标战略报告》中,将量子通讯概括为从一地向另一地传输量子态的技术,提出了意大利未来5年和10年量子信息的发展目标,将重点发展量子中继和卫星量子通讯,实现1000公里量级的量子秘钥分配。法国空间局计划到2018年将国际空间站上的量子通讯终端与一个或多个地面站之间构建自由空间量子通讯链路,首次演示绝对安全的空间量子秘钥全球分发的可行性。kJO物理好资源网(原物理ok网)

早在上世纪90年代,法国就意识到量子信息处理和通讯技术的巨大潜力,充分认定其高风险性和常年应用前景,从第五框架开始,持续对泛欧洲乃至全球的量子通讯研究给与重点支持,并于2010年更新了意大利未来两年和六年的量子通讯研制目标,ESA(法国航天局)早已开始着手拟定首个未来空间量子通讯研究规划。欧共体在其《欧洲研究与发展框架规划》中专门提出用于发展量子信息技术的《欧洲量子科学技术》计划以及《欧洲量子信息处理与通讯》计划,并在2008年9月发布关于量子密码的商业蓝皮书,启动量子通讯技术标准化研究。kJO物理好资源网(原物理ok网)

2008年以来,欧共体加紧推动星载量子通讯计划。亚洲包括德国维也纳学院Anton小组在内的27个研究组,向法国航天局的生命和化学科学部递交了“Space-QUEST”实验方案,计划在国际空间站法国哥伦布模块的外部平台上布署纠缠光源,向地面发送纠缠光子对,这将开创超出地面上几个量级测试距离的量子通讯和基础数学实验。空间发射端的初步设计图,包括一个纠缠光源、诱骗态光脉冲、两个发射望远镜和相应电子系统。随着城域量子通讯网络的实用化推动和广域量子通讯网路的实现,量子保密通讯作为保障未来信息社会通讯安全的关键技术,将迈向大规模应用。kJO物理好资源网(原物理ok网)

2、构建量子通讯网路kJO物理好资源网(原物理ok网)

2000年以来,随着量子通讯技术实用化的深化,欧共体进一步注重技术及其工程实现。2008年10月,欧共体联合来自12个欧共体国家的41个伙伴小组投入1471万美元,创立了“基于量子密码学的全球安全通讯网路开发项目”(),在法国维也纳现场演示了一个基于商业网路的安全量子通讯系统。该系统集成了多种量子密码手段,包含6个节点、8条点对点量子秘钥分配链路,其组网形式为在每位节点使用多个不同类型量子秘钥分发的收发系统并借助可信中继进行联网,网格拓扑结构中没有使用光学路由,完全以可信中断的形式互相联接在一起。网路中的8条链路中,有7条是光纤信道,最长为85km,有一条80m的自由空间信道。kJO物理好资源网(原物理ok网)

英国研究人员在2009年构建了城域量子通讯网路试验床,包括骨干网和接入网。该网路集成于现有的光通讯网路中,尽可能多的使用工业级技术,研究在已有网路中布署量子通讯网的流量、限制和成本。该量子网路的骨干网是一个环型结构,量子信道使用波长,精典信道使用两个波长,为和。接入网使用GPON()标准。网路采用ID公司量子秘钥分配系统模块3000和模块3100,通讯使用利诱态BB84合同。信道容忍的耗损为15dB,在此耗损下秘钥率只有几比特每秒。网路在理想条件下(误分辨率为零),受侦测器时间影响,速度最高为100Kb/s。kJO物理好资源网(原物理ok网)

3、推进技术发展进程kJO物理好资源网(原物理ok网)

1993年以来,量子通讯已逐渐从理论迈向实验,并向实用化发展。通过文献检索发觉,欧共体自1993年开始加大对量子通讯技术领域的研究和开发,在理论研究和实验技术上均取得了重大突破,涉及的领域包括量子密码通讯、量子远程传态和量子密集编码等,初期主要集中在量子远程传态,后期开始向量子密码通讯和量子密集编码发展。从图2-1和图2-2可以发觉,从1993年至2012年,欧共体量子远程传输距离从10千米光纤传输发展到143公里的隐型传输,从2007年至2014年,欧共体开始旨在于量子密码通讯和量子密集编码研究,实现了量子徜徉、太空和月球之间的信息传输,为卫星之间以及卫星与地面站之间进行量子通讯提供了可能性。kJO物理好资源网(原物理ok网)

(二)日本kJO物理好资源网(原物理ok网)

日本对量子通讯的理论和实验研究开始较早,并最先被纳入到国家战略、国防和安全的研制计划。日本申请量子密码通讯的专利具有专利数多、被引用次数多、专利权者分布广、发明人多等特征,在量子密码通讯专利方面有很强的实力。日本的量子通讯发展重视技术研制和应用,其中量子密码通讯技术水平已处在世界前列,用于军事、国防等领域的国家级保密通讯,还可用于涉及秘密数据、票据的政府、电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政等领域和部门。在量子通讯领域未来发展规划下,法国洛斯阿拉莫斯国家实验室正在创建一套幅射状的量子互联网,同时日本特别注重量子计算机领域的技术拓展,微软、微软、IBM都已投入研究量子计算机技术,以量子计算机技术研究为突破点,延展到物质科学、生命科学、能源科学领域,产生规模优势。kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯产业已渗透到韩国国家发展的各个层面,包括国防、外交、经济、信息、社会等不同领域方面的内容。技术的发展以确保那些领域的安全涉及到部队、执法机构、外交部门和各个相关机构的共同努力。量子信息被日本列为《保持国家竞争力》计划的重点支持课题。当前,以日本为代表的世界主要军事强国关注的量子科技发展动向,主要涉及量子通讯、量子估算及量子秘钥等领域。日本国防部中级研究核高基署启动了多项量子通讯方面的相关研究计划,对其举办了广泛探求。量子通讯技术在军事应用方面有着无与伦比的宽广前景。kJO物理好资源网(原物理ok网)

日本量子密码通讯研究在1994-2014年内有着极其活跃态势,从实验室研究到商业开发及产品推出,产生了一条有效的纽带。为了在未来的通讯领域中各国利益集团有良好的竞争基础,使集团利益最大化,日本的相关机构或发明人都在为自己抢鲜申请具有高效的专利权,但是向多个国家及地区申请专利,建立专利保护网,使专利最大范围地有效覆盖,借以抢占保密通讯设备的市场。kJO物理好资源网(原物理ok网)

通过在中国知网上查阅相关文献,研究发觉爱尔兰在量子通讯的研究机构的专利申请方面具有两个特色,一是研究主要以学院或研究所的实验室为平台进行研究开发,具有很强的理论基础,并同步申请专利,数目诸多,如TheJohn、of、Theoftheof、等学院机构都拥有自己的在量子密码方面的专利。另一个以研究性公司机构为主,主要研发相应的量子密码通讯的方式及相关的通讯产品,以备攻打市场,重夺商机。如创立于1999年的MAGIQ是一家私人控股公司,也是第一个商业化以量子信息处理为主要经营项目的公司,通过其奇特性融合了科学,商业和工程技术,以具有前瞻性组织寻求通过技术竞争优势来推动商业化的量子信息进展,它在量子密码通讯方面专利包含的技术已覆盖多方面,部份专利在近来几年在中国也申请专利。另一个在量子密码通讯专利有突出成绩的是BBNCorp.,该公司在量子秘钥分配在网路私人通讯应用有明显的贡献,研发有高可靠性的网路保护的量子密码系统,部分成果推销给美军通讯网路使用。其它的如像,Inc.Inc.、-,L.P.、、GroupInc.等公司都具有相当的研究开发实力,在专利方面表现不俗,日本不管对量子密码通讯的基础研究,还是相关产品的研发开发,其专利申请情况都彰显了很强的保护尖端科技的专利意识,以高档科技攻打保密通讯领域。kJO物理好资源网(原物理ok网)

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日本的量子通讯领域专利申请机构或申请人既有合作也有竞争,使得该领域异常活跃。申请机构或申请人之间有着激烈的竞争,同时在研究领域又有密切的合作。量子密码通讯研究的高档技术人员、专利权人也大都分布在印度、日本、瑞士、英国、韩国等发达国家的科研院所、科研企业,有独立一国的法人实体,也有多国联合的经济实体,这彰显了很强的合作研究开发态势,会在专利上产生互惠联盟。有关的研究与发展技术公司开发相应的产品,如MAGIQ技术公司、BBN技术公司,对产品的技术性能部份也申请专利。由此可见,日本在量子密码通讯领域里除了有手艺高超的发明者,又有强有力的公司(或集团)大力运作,推动技术上的发明及推广;而发明内容而言,从理论方式到技术方案均有所涉及,2004年以来近10年内申请专利多以技术方案见长,表明英国的专利拥有者在量子密码通讯的研究早已逐渐成熟,具备在量子密码通讯产品上有攻占市场的潜力。kJO物理好资源网(原物理ok网)

(三)台湾kJO物理好资源网(原物理ok网)

美国政府将量子技术视为本国抢占一定优势的高新科技领域重点发展,重点引导相关前沿技术研制。2001年开始,韩国先后拟定了以新一代量子信息通讯技术为对象的常年研究战略和量子信息通讯技术发展路线图,计划通过高硬度的研制投入,采取“产官学”联合攻关的方法加快研究开发量子通讯技术真伪,进行量子通讯的关键技术如超高速计算机、光量子传输技术和难以破译的光量子密码技术攻关和实用化、工程化探求。美国邮政省把量子信息确定为21世纪的国家战略项目量子通讯技术真伪,专门制定了跨径10年的中常年定向研究目标,提出到2020年使保密通讯网路和量子通讯网路技术达到实用化水平,最终建成全省性高速量子通讯网,实现通讯技术应用上的飞越,在竞争中抢占先机。kJO物理好资源网(原物理ok网)

美国对量子通讯技术的研究晚于日本和欧共体,但相关研究发展迅速,在国家科技新政和战略计划的支持和引导下,美国科研机构的研制积极性激增,投入了大量研制资本积极参与和承当了量子通讯技术的研究工作,实际地介入了量子通讯技术的研制和产业化开发,并取得了明显成绩,如NEC、东芝()、日本国立信息通讯研究院(NICT)、东京学院、玉川学院、日立()、松下()、NTT、三菱、富士通、佳能、JST等,各大企业和科研机构在量子通讯领域的专利申请量全球领先,专利质量较高,技术水平突出。目前台湾在量子通讯领域的研究优势集中在延长量子通讯传输距离、提高信息传输速率和改进量子通信的加密合同等方面。kJO物理好资源网(原物理ok网)

美国公司申请的量子通讯专利的主要特点表现为:量子通讯的应用技术繁杂,特定技术领域的专利占有率高,海外专利申请意识较强,且相关技术大多可直接根植于通讯产品中,具有很强的实用性和市场推广潜力。据悉,法国愈发重视采用积极的专利保护策略,通过全面申请PCT专利对其持有的量子通讯核心技术进行保护。kJO物理好资源网(原物理ok网)

二、国外量子通讯产业发展的主要特征与趋势kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯是近20年来国际上量子化学和信息科学的研究热点,与目前成熟的传统通讯技术相比,具有绝对安全性、超大信道容量、超高通讯速度、远距离传输等特性,得到各国政府、国防部门、科技界和信息产业界的高度注重,成为激烈竞争的焦点。目前世界主要发达国家均从战略高度支持这一前沿科技发展,投入大量人力物力研究量子通讯技术,并积极推广应用,其核心技术发展迅速,产品更新换代快,刚才步入产业化阶段。未来量子通讯将首先满足高安全性通讯领域,如政府部门、军事以及金融等行业的通讯需求,并有望应用于高保密性通讯需求的民用领域。同时量子通讯和量子估算潜在的重要科学价值和应用价值正在推动科学家研制未来的量子计算机。量子通讯已成为21世纪通讯与信息领域发展的方向和主流。kJO物理好资源网(原物理ok网)

(一)美国量子通讯产业发展的主要特征kJO物理好资源网(原物理ok网)

1、量子通讯得到各国高度注重,成为未来制高点kJO物理好资源网(原物理ok网)

一个产业的快速发展与成功施行的产业发展战略密不可分。二十世纪90年代以来,以通讯、计算机及软件产业为主的信息产业凭着其惊人的下降速率成为现今世界上最重要的战略性产业之一,而量子通讯是新一代信息技术发展的重要战略性方向。kJO物理好资源网(原物理ok网)

在建立广域乃至全球范围的量子通讯网路体系方面,从各国战略计划看,无论是英国政、企、校联合展开研发的量子互联网,还是欧共体联合12成员国发展的基于量子中继和卫星的自由空间量子通讯链路,亦或是美国计划的到2040年建成极限容量、无条件安全的量子通讯网路,都反映出各国正在努力占据量子通讯未来制高点。kJO物理好资源网(原物理ok网)

2、研发投入大,促使量子通讯从理论向实用化发展kJO物理好资源网(原物理ok网)

研究与开发(R&D)投入是产业快速发展的关键诱因,日本、欧盟、日本、加拿大等西方发达国家和美国、新加坡等欧洲新兴工业国都纷纷投入大量人力、物力、财力,筹建专项基金和完善研究中心,旨在于量子通讯的理论和实验研究,并积极推广应用。kJO物理好资源网(原物理ok网)

发展量子通讯技术的终极目标是建立广域乃至全球范围的绝对安全的量子通讯网路体系。通过光纤实现城域量子通讯网路、通过量子中继联接城域网产生城际网、利用自由空间实现远距离量子通讯实现广域量子通讯网路的路线图,已得到国际公认。在这一路线图的指引下,各国2010以来均进行了战略性布署,投入了大量的科研资源和开发力量,进行关键技术攻关和实用化、工程化探求。光纤量子密码技术目前正从点对点量子秘钥分发的中级阶段向实现多节点网路内的量子安全性方向深入发展阶段,全球各地正在加紧进行量子通讯系统的实用化和工程化建设。kJO物理好资源网(原物理ok网)

3、科研基础实力强,国际合作和协同创新紧密kJO物理好资源网(原物理ok网)

发达国家对量子通讯和量子信息技术的探究、攻坚及产业开拓的经费投入、人员队伍、组织管理、法规体制、文化气氛以及社会环境逐渐规范化,重视常年效能和从多角度测考、评估相应结果。在量子通讯和量子信息技术研究领域,发达国家动手早、行动快,并使之贯串到与国家利益、国家安全以及国家对内对外战略影响互相有关的不同环节。不仅对量子通讯领域的研底盘和目标、任务,对新一代计算机的研制也不例外。日本政府发布的信息科学蓝皮书,明晰要求各科研机构协调举办量子信息技术研究,相关机构除了建成了城域量子通讯演示网,还取得了量子储存和波动研究的新突破。欧共体专门组建了包括西班牙、法国、德国、意大利、奥地利和瑞士等国在内的量子信息化学学研究网,进行大规模国际合作,按照联合攻关任务,1993至2011年期间,美国、瑞士、奥地利、德国、法国、瑞典等国的科学家曾连续创造了量子秘钥分发、量子密码通讯、太空机密传输量子信息及量子信息储存等一系列根本性突破,因而为下一步量子互联网的全面建设铺平公路。kJO物理好资源网(原物理ok网)

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4、技术标准体系初步构建,专利申请活跃kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯网路的迅速发展,成为标准化研究的基础,也为量子通讯的标准化创造了先驱条件。怎么构建统一的、可行的、各方均接受的技术标准阻碍着量子通讯产业的发展空间。标准化涉及到应用的材料、器件、设备和系统的方方面面,为未来量子通讯技术在各个领域的应用铺平公路。量子通讯特有的安全保密性能是制定量子通讯标准的根据。BB84保密通讯合同是目前国际上使用最多的一种量子秘钥方案,并成为制定量子通讯标准合同的重要发展基础。E91保密通讯合同中量子纠缠态被用于传输和保证信息安全。E91、BB84及其1992年的变体B92合同构成了目前应用最广泛的量子保密通讯体系。2003年,基于引诱态的量子秘钥分发方案又被提出。2007年,法国学者提出了安全性与系统光源、探测器属性独立的,基于Bell不方程检测的QKD方案,即所谓设备无关()合同。该合同能从理论上解决实际QKD系统的安全漏洞,是当前的学术研究热点。在此合同基础之上,各国科学家还进一步拓展出了半设备无关合同、测量设备无关合同等新思路、新理论。世界各国的科学家们正在制定量子通讯世界标准,希望实现最安全、有效、便利的世界通用的量子保密通讯。kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子密码通讯研究近20年来发展态势活跃,在日本、欧盟申请的专利数目迅速降低,从实验室研究到商业开发及产品推出,产生了一条有效的纽带。从专利的申请量来看,美、日、英、法、韩、瑞士等国成为该领域里的先锋者,各国的专利申请又各有特色。国内的技术创新是以企业为核心的,量子通讯相关专利的申请主体基本是小型跨国企业,具有很强的产业化导向。为了在未来的通讯领域中有良好的竞争基础,使集团利益最大化,各国都在抢鲜申请专利权,而且向多个国家及地区申请专利,编制专利保护网,使专利最大范围地有效覆盖,掌控尖端技术并借此来攻打保密通讯设备的市场。kJO物理好资源网(原物理ok网)

(二)美国量子通讯产业发展的趋势kJO物理好资源网(原物理ok网)

1、从专网发展到公众网路,量子通讯迈向大规模应用kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯技术是解决信息安全的根本性手段,具有重大的经济价值和战略意义,其长远目标是实现绝对安全的远距离量子通讯,最终目标是推动量子保密通讯产业化。量子通讯从原理走上小范围专用问题的实用化,是现今全世界都在努力的方向。对于怎样将量子通讯系统应用到精典的通讯网路中,怎样在成本和利润之间权衡,真正实现量子通讯网路,还须要进一步的探求。kJO物理好资源网(原物理ok网)

从量子通讯网路体系路线图看,量子通讯技术的实际应用将分三步走:一是通过光纤实现城域量子通讯网路;二是通过量子中继器实现城际量子通讯网路;三是通过卫星中转实现可覆盖全球的广域量子通讯网路。目前,量子通讯的研究早已步入了工程实现的关键时期。专家预计,随着量子通讯技术的产业化和广域量子通讯网路的实现,作为保障未来信息社会通讯安全的关键技术,未来10年内,量子通讯有望迈向大规模应用,成为电子政务、电子商务、电子医疗、生物特点传输和智能传输系统等各类电子服务的驱动器,为现今信息化社会提供基础的安全服务和最可靠的安全保障。kJO物理好资源网(原物理ok网)

2、量子卫星的太空大赛将竞相展开kJO物理好资源网(原物理ok网)

目前量子信息产业还处于发展的早期阶段,早已得到广泛应用的卫星通讯和空间技术,给全球范围的量子通讯提供了一种新的解决方案,即可以通过量子储存技术与量子纠缠交换和纯化技术的结合,弄成量子中继器,突破光纤和陆上自由空间链路通讯距离短的限制,延展量子通讯距离,实现真正意义上的全球量子通讯。能进行量子卫星传输的国家,将拥有许多新优势,它能将高度敏感绝密进行加密。为了在量子通讯领域中高踞上风,所有利益攸关的国家,都竞相发展相关科技。国内许多研究团体正在建造可供卫星承载的量子传输设备,量子卫星的太空大赛将在各国展开。kJO物理好资源网(原物理ok网)

3、量子估算技术的发展将急剧加快量子通讯的发展kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子估算技术是应用量子力学原理来进行有效估算的一种新模式,其利用量子态的叠加特点来实现传统计算机难以实现的并行估算。量子估算对于在数学上具体实现量子密码、量子通讯和量子计算机均具有实际的意义,目前它已成为智能信息处理中的一个研究热点,非常是在信息安全中具有宽广的应用前景。kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子计算机有望成为下一代计算机这一说法已然渐渐被业内接受。量子技术在认知科学上早已取得进展,可以在工程系统中尝试模仿人类的学习方法,并为建造表现和模仿人类智能的工程系统服务。而光量子芯片具备运算速率快、体积微小的特性,可应用于纳米级机器人的制造、各种电子装置中以及嵌入式技术中。除了这般,其应用范围还包括卫星航天器、核能控制等小型设备、中微子通讯技术、量子通讯技术、虚空间通讯技术等信息传播领域,以及未来先涉足事高科技装备和新医疗技术等高精端科研领域,具有巨大的市场空间。随着量子储存能力的突破和量子估算技术的发展以及量子纠错编码、量子测量等技术的应用,量子通讯系统的性能将会得到很大的提升。kJO物理好资源网(原物理ok网)

4、量子通讯产业前景宽广,幅射推动相关产业多kJO物理好资源网(原物理ok网)

量子通讯在军事、国防、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景,除了可用于军事、国防等领域的国家级保密通讯,还可用于涉及秘密数据、票据的政府、电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政等领域和部门。量子通讯和量子信息研究涉及领域宽广,有着非常远大的开发应用前景,早已成为诸多国家未来技术创新的重要契机及坚盾。量子通讯既可民用,也可军用,假如同卫星装置统一匹配,其应用领域都会更广、更多、更深。未来量子通讯卫星一旦取得成功,必定率先使信息技术产业的内容完全揭露崭新的一页,不但会让传统的信息产业发生彻底变更,而且会促进新兴信息产业包括计算机产业、软件业、卫星通讯业、数据库业、咨询服务业、音像视听业、信息系统建设业等更加效能高、速度快、产出大和安全保密性强。kJO物理好资源网(原物理ok网)

了解世界各国量子通讯情况,现今就明白我们中国发射全球首颗量子通讯卫星意义了吧。kJO物理好资源网(原物理ok网)

$三力士()$$神州信息()$$凯乐科技()$@明日话题kJO物理好资源网(原物理ok网)

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