中商情報網訊:量子通訊是利用量子糾纏效應進行資訊傳遞的一種新型通訊技術,其核心原理是利用量子狀態的不確定性產生隨機金鑰,一旦通訊被竊聽則會改變數子的狀態,竊聽就會被察覺,進而使得金鑰無法被破解,實現了通訊的保密性。中國正在大力發展研究量子通訊技術,十四五規劃意見稿提出,瞄準量子資訊等前沿領域,實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技專案。量子通訊作為量子資訊分支將受到國家重點扶持,“十四五”期間,量子通訊迎來發展新機遇。
一、量子通訊行業發展現狀
(一)政策支援量子通訊行業發展
近年來,量子通訊已逐步從理論走向實驗,並向實用化發展。國家相關部委制定了一系列推動骨幹網、都會網路等量子保密通訊網路的相關政策、規劃。總體來看,政策對量子通訊技術的發展扶持經歷了三個階段:
國家高度重視量子通訊產業發展。2016年12月,國務院印發《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》,把量子通訊提升至國家戰略高度,將其作為重要戰略新興產業方向和體現國家戰略意圖的重大科技專案。2017年5月,科技部、教育部等聯合釋出《關於印發“十三五”國家基礎研究專項規劃的通知》,提出要突破量子保密通訊技術,建設超遠距離光纖量子通訊網,開展星地量子通訊系統硏究,構建完整的空地一體廣域量子通訊網路體系。2017年11月,國家發改委印發《關於組織實施2018年新一代資訊基礎設施建設工程的通知》,提出以量子保密通訊“京滬幹線”和“墨子號”量子科學實驗衛星為基礎,在京津冀、長江經濟帶等重點區域建設量子保密通訊骨幹網及都會網路,並在若干地區建設衛星地面站,形成量子保密通訊骨幹環網。
2018年7月,中共中央辦公廳、國務院辦公廳下發通知《金融和重要領域密碼應用與創新發展工作規劃》,要求大力推動密碼科技創新,加強密碼基礎理論、關鍵技術和應用研究,促進密碼與量子技術、雲計算、大資料等新興技術融合創新。2020年3月,科技部發布《關於科技創新支撐復工復產和經濟平穩執行的若干措施》,大力推動關鍵核心技術攻關,加大5G、量子通訊重大科技專案的實施和支援力度,突破關鍵核心技術,促進科技成果的轉化應用和產業化,培育一批創新型企業和高科技產業,增強經濟發展新動能。
值得注意的是,2020年10月16日,中共中央政治局就量子科技研究和應用前景進行了集體學習。政治局會議定調更好的推進量子科技發展,量子通訊行業有望迎來政策更大力度的支援。
2016-2020年中國量子通訊行業政策一覽表
(二)量子通訊產業專利申請量多
據中國資訊通訊研究院統計,中國最近幾年申請量子通訊相關的專利相當多,高於美國和日本。由於早期中國專利申請量較少,所以目前中國專利授權量少於美國,但未來會繼續上升。
(三)量子通訊市場潛力大
由於其技術難度較量子計算較低,目前我國已經率先建成了“京滬幹線”,發射了“墨子號”量子通訊衛星,實現了全球首次洲際量子通訊,走在了全球技術研發和成熟商用的最前沿,正步入產業化階段。
近年來,我國量子通訊行業快速發展,市場規模以每年12-20%的速度穩定增長。資料顯示,2019年中國量子通訊市場規模超400億元,預計2020年市場規模將超500億元,2025年有望實現翻倍突破1000億元。
(四)量子通訊應用於多個領域
量子通訊最顯著的優勢是其傳輸的安全性,因此被廣泛應用的領域對資訊保安要求很高。當前,中國已實現量子通訊在軍事國防、政務、金融,網際網路雲服務,電力等領域的應用。
(五)量子通訊行業發展面臨三大困境
1、底層技術突破難
量子金鑰分發技術操控處理的是單量子級別的微觀物理物件,高效率的單光子探測、高精度的物理訊號處理、高信噪比的資訊調製、保持和提取等技術,是量子金鑰分發能力進一步突破的“攔路虎”。光學/光電整合、深度製冷整合、高速高精度專用積體電路等技術,是量子保密通訊裝置小型化、高可靠、低成本發展方向上必須邁過的“門檻”。這些底層技術的突破在較大程度上依賴於新材料、新工藝、新方法的研究和微納加工整合領域的支撐,有較高的技術難度和不確定性,還面對著高投入、高風險、國際技術競爭和技術限禁等不利局面。
2、產業鏈建設能力有限
量子保密通訊作為前沿新興技術,其發展壯大所需的產學研支撐目前還不夠均衡,企業參與量子保密通訊底層核心技術研究的力量不足;掌握產品研發核心技術的企業數量較少,供應能力有限;部分核心元器件的國產供應能力還不足,特別是高效能元件選擇較少;產品和應用缺少全面、體系化的解決方案。這些產業鏈環節的建設和培育需要多個方向的協同和積澱,包括量子保密通訊行業上下游隊伍的壯大、與現有電信網路的融合、產品體系的豐富等。
3、市場生態培育處於初期
從使用者層面來說,目前量子保密通訊技術仍然具有一定的“神秘感”,有安全需求的行業使用者對於應用量子保密通訊的方法和保障程度還缺少充分認識;另一方面,行業標準、資質、測評、認證等體系目前基本處於空白狀態,亟待建設。類似於計算機、網際網路等行業的發展初期,量子保密通訊需要時間透過應用、推廣、認證、監管來形成市場互動,推動產業不斷升級。
(六)面臨美國和歐盟兩大競爭對手
目前量子作為前沿技術已獲德國、美國等多個國家的追捧,競爭日趨激烈。早在2016年,歐盟宣佈將量子技術作為新的旗艦科研專案。不久前,德國表示計劃2021年建成當地首臺量子計算機,並在5到10年後推動相關新技術在工業領域的應用。
美國於2018年啟動“國家量子行動法案”,全方位加速量子科技的研發與應用。今年7月,美國能源部公佈量子網際網路發展的戰略藍圖,提出要確保美國處於全球量子競賽的前列,並計劃成立5個專注於量子資訊科技的研究中心。
我國高度重視量子資訊科技的發展,在“新舉國體制”下,我國在量子科技領域突破了一系列重要科學問題和關鍵核心技術,並初步形成了完整的產業鏈,建設了一些量子通訊基礎設施。
國際上普遍認為,量子技術是下一次技術革命的驅動力。中國在量子通訊技術與量子通訊產業化領域目前處於全面領先的地位。同時,中國面臨美國和歐盟兩大競爭對手,未來,中國能不能保持領先的優勢,就看今後中國是否努力。
二、量子通訊行業十四五規劃前瞻
十四規劃意見稿提出,強化國家戰略科技力量。加強基礎研究、注重原始創新,最佳化學科佈局和研發佈局,推進學科交叉融合,完善共性基礎技術供給體系。瞄準人工智慧、量子資訊等前沿領域,實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技專案。據悉,量子通訊作為量子資訊分支將受到國家重點扶持。
2020年10月16日,中共中央政治局就量子科技研究和應用前景進行了集體學習。會議對量子科技發展寄予了很高的期待,要求培育量子通訊等戰略性新興產業,搶佔量子科技國際競爭的制高點,構築起發展新優勢。同時為達到這些的求,會議上還提出了具體的措施。
中央政治局會議傳達了特別的訊號,量子科學技術的重要地位被認可並得到了顯著提升。“十四五”期間,預計國家將延續促進量子科技發展的重要措施,同時加強產業鏈建設,積極培育市場生態,鼓勵量子通訊應用市場加速滲透。
量子通訊領域企業參與量子通訊底層核心技術研究的力量不足,供應能力有限,部分核心元器件的國產供應能力還不足,特別是高效能元件選擇較少。產品和應用缺少全面、體系化的解決方案。需要加強量子通訊產業鏈環節的建設和培育。“十四五”期間,國家將鼓勵量子通訊產業鏈建設,加強部分核心元器件的國產供應能力,增加應用解決方案。
從使用者層面來說,有安全需求的行業使用者對於應用量子保密通訊的方法和保障程度還缺少充分認識;同時行業標準、資質、測評、認證等體系目前基本處於空白狀態,亟待建設。量子通訊需要時間透過應用、推廣、認證、監管來形成市場互動,推動產業不斷升級。“十四五”期間,國家將出臺政策推廣量子通訊,同時出臺相關行業標準及規範,加強行業監管。
此外,在應用領域方面,量子通訊有望走向大規模應用,在電子政務、電子商務、電子醫療、國防軍事、生物特徵傳輸和智慧傳輸系統等各領域大顯身手。據悉,伴隨著量子計算的發展,依賴於計算複雜度的加密演算法原則上都會被破解,量子通訊將成為“剛需”;同時,量子通訊處在快速發展階段,技術的持續創新和產品不斷最佳化,必然會帶來成本的下降,從而形成技術進步和市場應用的正迴圈,讓更多使用者擁抱量子通訊。“十四五”期間,國家將鼓勵量子通訊應用市場加速滲透。