近来,日本众议院议会批准了关于量子信息科学的立法,总体目标是保持英国在这一领域的领导地位。美国、英国、澳大利亚等国也摩拳擦掌,将大量资金投入到量子技术的研究中。
我国在量子科学方面起步不是最早,但却发展最快。在“量子之父”潘建伟的推动下,目前,我国量子通讯技术已跃居全球领先地位。
在“十三五”规划等新政带动下,我国量子通讯技术储备、基础设施、应用领域、国家新政都有充足打算,量子通讯产业发展箭在弦上,产业链有望迎来较大发展机遇。
一、量子科学超受注重
9月24日,乌克兰白宫举行大会,讨论促使量子信息科学的努力量子通讯市场,包括多个政府部门的高官,微软母公司、IBM、摩根大通等公司人员及学术专家出席了这次大会。
这次大会的目的是让关键利益相关者集聚上去,以帮助量子估算成为现实,并寻求政府可以采取的投入形式。
而在9月13日,日本众议院议会批准了关于量子信息科学的立法,意图制订统一的国家量子战略,支持量子信息科学的研制和劳动力发展,并展示其应用。总体目标是保持英国在这一领域的领导地位,并授权在2023年前提供13亿港元的资金。
该法案通过德国国家标准与技术研究院(NIST),法国国家科学基金会(NSF)以及德国能源部(DOE)的活动来推动量子估算和通讯技术。这项为期10年的计划分为两个三年计划,第一个计划将从2019财年到2023年财年。
事实上,目前已有超过20个国家正在角逐量子估算的未来。
今年,欧共体支持了一项价值10亿美元、名为“”的计划,该计划将捐助量子领域的研究和开发。同样,其他国家,包括中国、日本、英国、澳大利亚、加拿大和美国,都在将大量资金投入到量子技术的研究中。
这么,为什么各国这么注重量子技术?它会给我们生活带来什么改变呢?
在回答这两个问题之前,我们先了解下哪些是量子技术。
量子技术是构建在量子热学原理基础之上的一门前沿技术,在现实应用方面,它有两大主要分支,第一是量子通讯,第二是量子估算。
量子通讯是借助量子的不可复制性以及检测的随机性这种特点进行信息传递的一种新型通信形式,与精典通讯相比较,量子通讯采用的是“一次一密”的加密方法。
例如,两个人通话期间,量子通讯会每分每秒都形成密码,牢牢“锁”住语音信息,第三方难以获取。一旦通话结束,这串密码都会立刻失效,且难以被任何人破解。
目前,量子通讯是惟一被证明无条件安全的通讯方法。
另外,相比精典通讯,量子通讯还有时效性高、传输速率快、抗干扰能力强、传输能力强等优点。
为此,随着人们对信息传输高效安全意识的提升,量子通讯除了可用于国防、政务等领域的国家级保密通讯,还可用于涉及秘密数据或票据的金融、电信、电力、电子信息等领域和部门,应用价值和前景十分宽广。
而以量子计算机为代表的量子估算,可急剧增强数据的运算效率,运行速率比当前最先进的超级计算机还要快数百万倍。
量子估算未来将对天气预报、人工智能、医疗保健、通信、金融服务等领域形成重大影响,进而带动无人驾驶、精准医疗等方面的应用,我们的生活形式也将为此发生翻天覆地的变化。
正是因为量子技术具有巨大的潜在价值,各国都在积极整合各方面研究力量和资源,举办协同攻关,力图占据全球量子技术制高点和领导权。
二、中国实现弯道会车
我国在量子科学方面起步虽不是最早,但却发展最快。
1982年,澳洲化学学家艾伦·爱斯派克特()和他的小组成功地完成一项实验,否认了微观粒子“量子纠缠”的现象确实存在,为量子科学的发展奠定理论基础。
1993年,加拿大科学家贝内特提出量子通讯的概念。此后,6位来自不同国家的科学家,基于量子纠缠理论,提出借助精典与量子相结合的方式实现量子隐型传送方案。
1997年,在法国留学的中国青年学者潘建伟与法国学者丹巴斯特等人合作,首次实现未知量子态的远程传输。这是国际上首次在实验上成功地将一个量子态从甲地的光子传送到乙地的光子上。
▲中国科大学教授、中国科学技术学院常务副院长潘建伟。41岁连任中国“最年青教授”,42岁获得国际量子通讯大奖,45岁成为国家自然科学奖银奖最年青的第一完成人。
潘建伟学成归来以后,成为中国量子科学的奠基人,被国际权威刊物《自然》誉为“量子之父”,其身家已过亿。
此后,我国在量子科学领域甩开了手臂、迈开了步子,创出好些“世界首个”。
2008年末,潘建伟团队成功研发基于引诱态的光纤量子通讯原型系统,在扬州成功成立世界上首个3节点支链光量子电话网。
2009年9月,潘建伟团队建成世界上首个全通型量子通讯网路,首次实现实时语音量子保密通讯,并应用于端午60华诞阅兵关键节点。
2012年武汉城域量子通讯网路建成,同年建成新华社金融信息验证网。
2016年8月,我国成功发射全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”,标志着中国的信息安全得到技术保障。《自然》杂志曾这么感慨:中国在量子卫星领域将领先于欧美。
2017年5月,世界首台赶超初期精典计算机的光量子计算机在我国诞生,标志着我国的量子计算机研究领域已踏入世界一流水平行列。
2017年9月,世界首列量子保密通讯干线——京沪干线即将开通。全长2000多公里的量子通讯骨干网路,将带动量子通讯在国防、政务、金融、电子信息等领域的大规模应用。
2018年1月,中国和俄罗斯之间首次实现距离达7600公里的洲际量子秘钥分发,并借助共享秘钥实现加密数据传输和视频通讯。标志着“墨子号”已具备实现洲际量子保密通讯的能力,为未来建立全球化量子通讯网路奠定了坚实基础。
2018年7月,中国科学家一举把量子密集编码的信道容量纪录提高到了2.09,超过了两维纠缠能达到的理论极限,创造了当前国际最高水平。
随着“量子卫星”、“京沪干线”等重大项目的建设,我国量子通讯技术已跃居全球领先地位,率先实现了量子传送、加密和分发,理论实力、技术基础和产业应用世界领先。
现在,全世界都在向中国量子产业化发展的进程看齐。
奥、意、俄、日、加等国的科研机构正在或企图与我国合作,包括联合制定量子通讯产业的国际标准。
三、产业化市场超百亿
我国除了在量子技术上实现弯道会车,在行业产业化方面也走在世界前列。目前,我国量子通讯无论在技术储备、基础设施、应用领域、国家新政上都具有充足的打算,量子通讯产业发展箭在弦上。
从国家新政来看,2016年12月,国务院印发“十三五”国家战略性新兴产业发展规划,将量子通讯作为重要的战略新兴产业方向和彰显国家战略意图的重大科技项目。
同年,国家最宽松导人还专程抵达中科大研究院察看量子通讯的科学研究成果展示,到量子通讯沪宁干线总控中心了解量子通讯网路建设,彰显了国家发展量子通讯的坚定决心。
随着“京沪干线”的初验完成、“墨子号”卫星实验项目提早完成,在新政推进下,我国量子通讯在国防、政务、金融、电力等领域的产业化脚步开始快速深化。
2017年11月,发改委提出,在沪宁干线和墨子号卫星的基础上,2018年建设国家广域量子保密通讯骨干网路建设一期工程,在京津冀、长江经济带等重点区域建设量子保密通讯骨干网及城域网,并在若干地区建设卫星地面站,形成量子保密通讯骨干环网。同时,建立量子保密通讯网路营运服务体系,进一步推动其在信息通讯领域及政务、金融、电力等行业的应用。
近些年来,信息泄漏风波频发,台间谍趁机渗透,加之好多核心芯片和元件依赖于美国进口,未能完全防范硬件侧门和代码功击,这都为我国的国土安全叩响警钟。
一旦政府机构、工业控制系统、互联网服务器遭到功击破坏、发生重大安全风波,将造成能源、交通、通信、金融等基础设施截瘫,导致灾难性后果,严重害处国家经济安全和公共利益。
国家最宽松导人曾说过“没有信息安全,就没有国家安全”,信息安全已提高到国家战略新高度。
量子通讯才能保证数据的安全,有望成为信息安全的终极解决方案。为此,在信息安全大背景下,我国量子通讯市场发展前景可期。
目前,国防、政务、金融、电力等领域对信息安全要求高,早已率先实现应用。而企业云储存和数据中心将是下一步重点发展对象。最后,量子通讯可能会渗透到个人应用领域。
依据测算,去年国外量子通讯市场规模将达到320万元,环比下降77.78%,2020年预计达542万元。到2024年,我国量子通讯行业建设及营运服务市场规模会达到912万元,常年市场规模将超过千万元。
四、科大国盾是行业突破口
说起量子通讯,交大国盾在业内而且如雷贯耳,说它是量子通讯领域的独角兽一点不为过。
交大国盾发始于中国科学技术学院,目前已成长为行业领先的量子通讯设备制造商和量子安全解决方案供应商,是量子通讯产业化的开拓者、实践者和推动者。
其产业化技术团队就由“量子之父”潘建伟领导,拥有中国最多且成体系的量子通讯领域技术专利。公司还是国家密标委基础工作组、应用工作组、测评工作组首批会员单位(量子通讯惟一家),在2013年9月负责为中央政治局常委讲解演示了量子通讯技术原理。
公司建成了世界首个规模化城域量子通讯网路“合肥城域量子通讯试验示范网”,与中科大、新华社联合建成“金融信息量子通讯验证网”,公司还负责建设了沪宁量子通讯主干线,并多次为春节60华诞大阅兵、十九大等重大活动提供通讯安全保障。
目前,公司自主研制的系列化产品已囊括量子通讯网路设备、终端设备、核心元件、科学仪器,以及系统性的管控和应用软件等,提供联通基础设施、政企专网、公共云、私有云、大数据等信息服务平台融合量子技术的信息安全解决方案,提供国防、政务、金融、能源等行业领域信息业务的量子安全保障。
不过,遗憾的是交大国盾为非上市公司。倘若从投资角度审视,我们可以根据独角兽的基本炒作逻辑,从量子通讯产业链中找寻入股交大国盾或与其有合作关系的上市公司。
从量子通讯上游来看,目前上游关键元件FPGA、单光子源、雪崩晶闸管等基本须要依赖美国进口,可以关注芯片国产化进程龙头光迅科技和量子点激光器龙头华工科技。2017年11月3日,光迅科技发布公告,公司与交大国盾量子合资组建“山东国迅量子芯科技有限公司”,布局量子通讯上游核心光电子元件。
量子通讯中游主要包括秘钥分发及中继量子通讯市场,量子网段,量子路由等量子通讯设备。这种产品国外交大国盾已能自主研发。目前,杭州东方、银轮股份、神州信息均间接持股交大国盾。配套的光纤与光通讯设备商主要是中兴通信、烽火通讯等老牌设备商。
量子通讯下游为具体的量子通讯干线、基站建设商和营运商。
目前沪宁干线主要由神州信息参与建设,2017年9月,公司与国盾量子签署战略合作合同,共同推出“神码国盾”联合品牌,进一步建立量子通讯产品化发展和产业化生态。2017年12月,公司中标国家重点建设的第二条量子保密通讯干线——武合线。目前,神州信息已成为量子通讯领域实践经验最丰富、技术服务能力最强的服务商之一。
另外,三力士主要经营广东省的量子通讯专网,杭州东方注资的神州量子目标建设四川量子通讯网,皖能电力主要参与湖南量子通讯网路建设。
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