光子盒研究院出品
密码技术是网路安全技术的基石，量子信息安全使用基于量子化学的密码技术(QKD、QT、QSDC等)和基于物理算法的密码技术(PQC)。这种新一代加密技术可嵌套在整个网路的不同环节，提供一个额外的安全层，肩负起抗击量午时代的信息安全重担。基于数学的QKD密码技术当前已有一定应用，但仍在发展阶段；基于物理算法的现代密码学体系已建立且大量应用，但密码破解技术却仍然在挑战和剌激着新一代密码技术不断演化。
当前实践量子信息安全的研究与应用保障极具现实意义，必须采取举措以保护重要的数字信息不受量子功击的恐吓。
2023年量子通讯 优点，ICV联合中国的量子科技平台公司光子盒，共同在全球发布《2023全球量子通讯与安全产业发展展望》，借以促进社会各界对量子信息科技的了解，并为商界、学界、商界提供全球量子前沿研究和产业决策参考和建议。
后台回复“2023量子通讯”，获得英语版报告原文；英文版仍在紧张编译，明天，光子盒公众号平台将发布英文版报告，敬请期盼！
原文链接：
技术进展
为了解决量午时代的信息安全问题，出现了不同的技术及产品。无论是以数学为基础的方法，还是以物理为基础的方法，终极目的都是为了能将现有网路信息传输的风险减小。本章从以数学基础为主的加密技术和以物理基础为主的加密技术作为大类，将2022年的各项进展按技术、应用和标准三大方面进行展开剖析。
1）基于卫星的QKD已有多国参与研究，以期发射微纳卫星以验证组网技术。卫星传输是除光纤传输之外的重要传输方法，也是目前量子通讯的主要发展技术。由量子通讯卫星组成的天地一体的量子网路进一步展开实验，各国均希望在网路安全和通讯方面的拥有自主权，通过印证卫星组网的方案，将量子保密通讯网路向经济化、小型化、商业化发展。中国、英国、新加坡、荷兰、卢森堡、法国、加拿大、印度等国均在2022年有卫星QKD进展。
2）基于光纤传输的QKD线路刷新距离，为千公里陆基QKD打下基础。基于光纤的传输在2022年在QKD和量子安全直接通讯(QSDC)两类技术闪，宽度方上均刷新了厚度纪录。量子秘钥分发(TF-QKD)的传输距离刷新到833公里，这一成果向将千公里陆基量子保密通讯更迈进一步。据悉，TF-QKD也是近些年来主要的发展细分方向，TF-QKD合同具有秘钥速度随信道透过率平方根尺度增长的优势，是超远距离QKD的新方向。QSDC的传输距离刷新至100公里。
3）子系统纵深发展，高性能光源、量子中继器等核心上游元件是重要提高点之一。QKD系统的提高，不仅在安全性这一核心方面在提高，也在核心组件级方面弄成努力，比如高品质光源。不仅在QKD系统中应用，量子光源技术还可能赋能量子估算和量子精密检测，因而，发展新一代光源这一基础技术及元件，将为多个未来应用提供可能性。
4）DI-QKD和MDI-QKD为主要前沿技术提高方向，尚不构成商业应用的能力。设备无关量子秘钥分发(DI-QKD)和检测设备无关量子秘钥分发(MDI-QKD)合同是2022年度学术论文成果诠释的重要方向，MDI是解决功击方控制侦测器，DI是解决功击方控制所有设备。须要明晰的是，这种技术都是假定功击方能力十分强悍的实验验证，目前离产业化还很远。
5）交叉研究正成为量子通讯技术迈向实用化的必经之路。5G甚至6G与量子通讯与安全的结合，以及估算网路等更多领域与量子通讯与安全的结合都是基于当前的已有的成熟技术展而开交叉性研究。无论量子通讯与安全技术本身如何发展，与全行业的交叉研究是使这项技术真正迈向实用化必经的阶段。
6）NIST标准化项目、算法应用研制、推广迁移布署是PQC领域三大重要工作。2022年PQC的主要进展表现为三方面：
7）网路安全、物联网、半导体等领域公司涉足PQC，展开自研或合作研制。2022年，有更多的网路安全公司、物联网和半导体公司举办量子通讯与安全业务，由于这类公司有着强悍的应用结合，其传统业务离不开为信息安全传输。
8）日本是PQC推动的主导者，在标准化和实际实行方面动作频繁。日本仍然是全球PQC的主要推动力量，2022年，法国拜登政府通过国家安全备忘录，以及和G7集团联合签订合同，不断深化PQC发展速率。
9）PQC不具备立刻商业化的条件，精典密码向抗量子密码的过渡仍有挑战。
产业生态
量子通讯与安全领域是在当前信息通讯与网路安全产业的基础上，因为新技术的出现，丰富了信息安全产业生态。同时，由于量子通讯与安全技术仍为前沿技术，作为辅助产业发展的科研仪器设备，尤其是一些提供精密检测、物态稳定(比如高温设备)的产品实际上也为该产业提供设备。
1）上游
量子通讯与安全领域产业链的上游是提供核心设备及组件的供应商。目前PQC的商业化形态预估会与密码算法行业类似，其上游可能为一些软件类的开发工具和硬件类的测试设备等。目前还未产生针对于PQC的完整产业链，因而未列入本次产业链上游研究范畴。QKD网路的搭建目前主要为基于光纤的网路和基于卫星两种，基于光纤的QKD网路基础设施建设占绝大多数。
QKD上游核心设备。注：部份公司的LOGO出现多次，借以显示该公司在不同的版块均有业务涉及。
因而，精典的光通讯产品在QKD的产业链中也有使用，但这种产品较为成熟(比如电源、光纤、广电调制器、偏振分束器、PFGA、模数转换器等)且应用广泛，因而未纳入本次产业供应商图谱。这次研究主要关注核心的、新型的量子通讯产品。这类公司提供光源(比如激光器、纠缠源)、光子侦测器、QRNG和其他组件(比如量子储存器在远距离量子通讯及量子互联网发挥重要作用)。这种产品共同构成QKD设备产品(比如量子秘钥分发机、量子秘钥接收机或量子秘钥接收一体机)。
2）中游
产业链中游为提供量子通讯与安全领域整体解决方案的供应商，比如，它们有些是集成上游产品，以及提供配套软件或平台系统，为QKD网路的施行提供最核心的支持。中游的公司主要分为借助量子化学学原理为主开发产品及解决方案的公司(比如QKD设备提供方富士通和国盾量子)，借助物理算法开发产品及解决方案的公司(比如美国PQ和中国量安科技)，以及研制秘钥管理、量子安全通讯SaaS的公司。
量子通讯和安全中游
量子通讯和安全公司。注：本图行业参与者主要考虑以量子技术为核心业务的公司，传统企业涉足量子领域不涉及。
3）下游
产业链下游为量子安全产品需求方及使用方。目前量子安全技术的下游应用仍处在依循行业应用可能性的探求阶段。
量子通讯和安全的下游-应用
公司剖析
目前，QKD是量子通讯与安全领域里最成熟的技术产品，早已在多国多行业展开应用，因为PQC算法尚在标准化阶段，虽然早已有好多技术供应商出现，但仍需待标准公布后搜集市场对实际产品的反馈。本次评价主要针对拥有QKD整套系统解决方案能力的供应商进行评价。按照CTF模型对4个层级扇面的定义，QKD领域供应商评价如下：
注：供应商评价是为了使采购方及广泛的行业参与者(比如投资机构)了解当前企业的相对状态，为决策提供帮助。使用未来技术评价的CTF模型(-edgeTechFan)，从技术(包括技术就绪程度和在研技术储备等)、市场(市场开拓情况和市场占有率)、企业综合积累等多个维度评价供应商。
QKD公司的比较。注：以上公司仅考虑由于量子技术而创立的公司，QKD只是富士通亚洲公司的业务之一，不在对比范畴内。
基建发展
2022年，澳洲、加拿大、英国、法国、韩国、中国、波兰、印度等国的量子通讯网路基础设施建设进一步发展。
投资概况
2022年度融资呈现的主要特征如下：
1）2022年量子通讯与安全领域融资与2021年相比急剧下滑。2022年度量子通讯与安全领域共有21家初创公司获得约3.96亿港元融资，包括3个未披露融资金额的公司(美国QNuLabs公司、中国南京硅臻量子公司、中国弦海量子公司)。
2）资金投向日本企业最多，其次是德国、英国、中国、澳大利亚。2022年被投企业来自11个国家(美国、丹麦、美国、加拿大、韩国、德国、印度、俄罗斯、澳大利亚、瑞士、中国)。从已披露的融资金额来看(美国QNuLabs未披露金额)，资金投向日本公司金额最高(约1.88亿港元，6家公司)，其次为英国(约0.75亿港元，2家公司)、英国(约0.44亿港元，4家公司)、中国(约0.41亿港元，4家公司)。出现这一情况的诱因可能包括德国的量子通讯与安全初创企业数目较多，日本网路安全领域新政发布较多，欧美资本市场愈发开放和活跃等。
3）融资类型仍然以初期为主，种子轮和A轮占比最高。本次融资统计按融资类型分为天使轮、种子轮、A轮(含pre-A、A+)、B轮(含B+)、C轮、政府捐助、其他(战略投资、定向配股、认股权证)。从融资类型来看，A轮融资最多(9次，占比39%)，其次是种子轮(5此，22%)，这说明被投企业的融资阶段多处在初期，距离上市还有一定距离。这与量子通讯与安全领域仍属于前沿技术的初期发展阶段的情况相符。
4）2022年融资风波次数从2021年的30件降至23件。2022年度总计发生融资风波23件，较2021融资风波数有所减少。而且，单件融资额高于2022年水平，约为1721万港元，但低于2020年平均值。
5）QKD、QRNG等硬件为主的企业融资比PQC企业融资支出高。从已披露投融资数据来看，2022年的有6家PQC领域的企业获得融资，它们是(日本)、HEAANLAB(美国)、(日本)、(美国)、AQ(日本)、杭州量安科技有限公司(中国)，共获得约2.09亿港元投资。2022年有11家量子化学加密领域的企业获得投资，它们是Aegiq(美国)、Alea-(德国)、Pixel(美国)、QNULabs(美国)、(美国)、(美国)、(日本)、Terra(德国)、合肥硅臻量子(中国)、上海弦海量子(中国)、浙江九州量子(中国)，共获得约1.51亿港元投资。2022年有3家量子软件平台类公司获得3笔融资，它们是Arqit(日本)、(日本)、(日本)，共获得约0.36亿港元投资。
6）多国政府持续向量子通讯与安全领域斥资，用于产业、学科建设、人才等方面。
7）投向量子产业的资金来源多元化，迸发创新创业潜力，有助于促进量子产业发展。
产业规模
量子信息与安全领域的产品及技术服务主要归属于网路安全领域，是网路安全这一庞大产业中的一个较为核心和根本的子产业，向上可延申至多个行业涉及的安全产品中。
量子信息与安全产业从目前早已发展的形态来看，主要是由量子化学加密产品与技术(比如QKD)、PQC、QRNG等带来的产业价值。
1）QKD
QKD产品已出现多年，如今主要为产品升级迭代，逐渐替换现有产品中的组成部份，使其性能更优越、价格更具应用优势、整机规格更小等，QKD产品不存在对传统这种行业产品的取代。
2022年全球QKD市场规模较2021年有所增长，预计约为8亿欧元，受COVID-19影响，往年由政府资金支持的项目遭到影响，好多项目也因疫情和经济增速疲弱而终止或进展平缓。随着全球经济的逐渐恢复和疫情常态化发展，到2025年，预计市场规模达到35.04亿港元，约为2022年底的5倍。
2019-2025E全球QKD产业规模
2022E-2025E全球QKD下游应用占比预测
2022E-2025E全球QKD产业结构
2）QRNG
量子随机数发生器(QRNG)是一个组件级产品，不像QKD设备须要多个组成部份构成，对于一些想要步入量子产业的创业者来说是一个可以快速切入的领域。并且，QRNG应用广泛，除了在量子信息领域，在估算模拟、金融支付、生物植入等领域也能发挥价值。QRNG会随着产品性能及规模效应逐渐取代一些现有随机数产品。
2022-2030E全球QRNG产业规模(单位：百万美金)
3）PQC
PQC产品形态可以软件和硬件作为分辨，软件类产品(含算法)可能应用于浏览器等应用，硬件类产品可能会以芯片或嵌入芯片的模块等产品方式逐渐安装进一些IoT等设备中，因为PQC是对当前使用算法的升级或可理解为降低一道“防线”，存在一些对传统安全软件或芯片的取代。
PQC市场下降与PQC标准化进程及量子计算机的实用化有较大关联。预计2022年PQC产业规模还处在早期阶段，约为1000万美元，到2025年有较大下降，预计约达到17亿美元，到2030年达到500亿港元。
2022-2030E全球PQC产业规模(单位：百万美金)
展望观点
1）QKD与PQC继续上演最佳解决方案之争。
基于已实现和验证和可预见的未来，QKD和PQC可能并不会互相替代，它们各有优劣点。诸如，QKD可能存在硬件漏洞或使布署方降低使用成本，PQC可能会在某刻被破解。但是，当前已有多个团队在试验二者结合的方案。未来，可能会依照不同的信息安全等级需求、不同的应用场景以及其他诱因，选择QKD或PQC技术方案，再或则是两种解决方案一起布署。
2）QKD发展目标仍为实现将通讯距离扩充到可实用的规模
虽然QKD当前多项性能参数具有吸引力，但仍有提高空间，为了满足量子通讯更广泛的实用目标，新的方案仍会接连不断出现。随着实验的举办，现有QKD应用技术迭代升级与新款发布也将伴随并行。
3）QRNG独立发展，进行技术迭代，拓展场景应用
目前，手机市场和智能驾驶车辆市场是距离大众社会生活近来、最为热门的QRNG下游应用，三星公司早已连续两年推出带有QRNG芯片的量子5G手机，尽管两年来公布的芯片规格未发生变化，但受保护的手机应用有所降低；LG公司、360公司早已开始了QRNG智能驾驶的应用测试研究。在大众不太能看见的另一面，数据中心及云端应用可能是更大的市场，由于数据传输的底层正来始于此。
未来，以大型设备形态和以芯片形态的QRNG产品将继续分别服务于数据中心/云端应用和联通应用，联通应用包括手机、网联车辆等，价钱经济的QRNG芯片将会逐渐应用到这种产品中。
4）PQC算法的开发早已在进行中，但其应用规划仍处于起步阶段
向后量子加密算法的过渡既取决于这种算法的开发，也取决于它们的采用。创建新的抗量子密码学标准的NIST进程正在进行中。中国目前仍未公开机构正在推动后量子加密算法，但按照中国过往密码算法及其他相关项目推动举措，其实在NIST发布后的三年内，即会举办中国。
5）在标准化未结束前，采用精典+混和可能减少风险
当下，可以实用精典和抗量子的混和方案，以减少潜在的风险。由于，假如最终量子计算机成为现实，它不可能直接攻占使用后量子秘钥加密的信息。虽然在精典向抗量子密码过渡期间发觉抗量子算法存在的安全问题，也可以尽快提出解决方案。
6）全球合作有助于优势互补，加速技术推向应用的时间表
2022年，量子通讯及量子信息科学领域里的全球合作频出，这种合作的目的主要是为了以他国的优势补齐本国的劣势，或则是招揽共建全球、区域或盟国产业链，以期通过联合的形式对抗一些国际关系变动带来的不确定性。通过多样的合作方式，双方取长补短，技术互补，对于量子这一新技术的推动可以起到一定的加速作用。
7）量子通讯与安全领域的投资将逐渐复苏并有新标的出现
从宏观经济层面来看，2022年是疫情肆虐全球的第五年，世界上主要的经济体在这一年都渐渐放宽疫情限制，这对整个经济循环来说，及时地注入的动力。
从中观国家层面来看，爱尔兰2022年QIS预算自2019年至今首次回升，美国也出现过政府对既定量子项目投资增长的新闻，不排除这样的结果与2022年俄乌冲突导致的支出降低及受COVID-19疫情带来的经济下行有关。但更多的国家，在量子通讯与安全领域的支持尚未衰弱。
从微观企业层面来看量子通讯 优点，2022年诺贝尔化学学奖颁给量子信息领域，这是对量子信息科学的极大认可，在这一拨信息潮的，有一大批公众开始晓得量子、关注量子，从而在未来的择学择业中选择量子信息科学，这对未来的人才储备有正向影响。而且，这样的正向影响对于投资机构来说还不够，机构是理性的，初创公司在近两年的疫情中，成绩必然遭到某种程度的折扣，原定的融资计划可能延后，投资标的数目下降平缓。
8）主要科技国均以量子科技汇聚培植产业生态
不仅科学和技术研究的联盟之外，多国政府均觉得量子技术是推动本国未来经济下降点的重点行业，因而，以发展产业为导向的行业联盟和商会逐渐在创立。
9）以行业大会等增进沟通方法益于量子新技术发展
行业大会的召开，是在地区范围内、产业联盟范围内较为有效的沟通，可以减短行业发展进程。量子技术到目前为止还是一个少部份技术实用化，大量技术实验验证和工程试用阶段。量子技术似乎可以创造新的市场，但对于早已在量子通讯与安全领域的公司，尤其是初创公司来说，前行难度较大。由于，有好多的应用场景是创新的，不被接受的，有一些是取代传统的，但高研制费用带来的高产品价位，让好多下游用户都无法采购或大规模采购，若企业不能有足够来自国家和投资机构的资金注入，产品迭代和降本涨价的动力欠缺，科普宣传不到位，社会不接纳，那市场就很难变大，新的产业参与者步入趋缓，市场不活跃。这一切将会深陷恶性循环。为此，号召政府、大型企业积极参与到量子产业发展的支持中，通过对企业的支持，对社会的正确宣传，为量子企业营商改善环境。为此，未来的社会必定是量子的时代。
10）盲目豁达无益于产业发展，需不断解决实际问题方能继续前行
虽然2022年全球多个国家一定程度上放宽了由疫情造成的出入境限制，但国际关系严峻形势并未得到改善。尤其在具有战略性和前沿性的科学技术领域，各国虽都希望展开合作，但也抱有慎重心态，交流和合作的国界感隐性存在。