近來,日本眾議院議會批準了關于量子信息科學的立法,總體目標是保持英國在這一領域的領導地位。美國、英國、澳大利亞等國也摩拳擦掌,將大量資金投入到量子技術的研究中。
我國在量子科學方面起步不是最早,但卻發展最快。在“量子之父”潘建偉的推動下,目前,我國量子通訊技術已躍居全球領先地位。
在“十三五”規劃等新政帶動下,我國量子通訊技術儲備、基礎設施、應用領域、國家新政都有充足打算,量子通訊產業發展箭在弦上,產業鏈有望迎來較大發展機遇。
一、量子科學超受注重
9月24日,烏克蘭白宮舉行大會,討論促使量子信息科學的努力量子通訊市場,包括多個政府部門的高官,微軟母公司、IBM、摩根大通等公司人員及學術專家出席了這次大會。
這次大會的目的是讓關鍵利益相關者集聚上去,以幫助量子估算成為現實,并尋求政府可以采取的投入形式。
而在9月13日,日本眾議院議會批準了關于量子信息科學的立法,意圖制訂統一的國家量子戰略,支持量子信息科學的研制和勞動力發展,并展示其應用。總體目標是保持英國在這一領域的領導地位,并授權在2023年前提供13億港元的資金。
該法案通過德國國家標準與技術研究院(NIST),法國國家科學基金會(NSF)以及德國能源部(DOE)的活動來推動量子估算和通訊技術。這項為期10年的計劃分為兩個三年計劃,第一個計劃將從2019財年到2023年財年。
事實上,目前已有超過20個國家正在角逐量子估算的未來。
今年,歐共體支持了一項價值10億美元、名為“”的計劃,該計劃將捐助量子領域的研究和開發。同樣,其他國家,包括中國、日本、英國、澳大利亞、加拿大和美國,都在將大量資金投入到量子技術的研究中。
這么,為什么各國這么注重量子技術?它會給我們生活帶來什么改變呢?
在回答這兩個問題之前,我們先了解下哪些是量子技術。
量子技術是構建在量子熱學原理基礎之上的一門前沿技術,在現實應用方面,它有兩大主要分支,第一是量子通訊,第二是量子估算。
量子通訊是借助量子的不可復制性以及檢測的隨機性這種特點進行信息傳遞的一種新型通信形式,與精典通訊相比較,量子通訊采用的是“一次一密”的加密方法。
例如,兩個人通話期間,量子通訊會每分每秒都形成密碼,牢牢“鎖”住語音信息,第三方難以獲取。一旦通話結束,這串密碼都會立刻失效,且難以被任何人破解。
目前,量子通訊是惟一被證明無條件安全的通訊方法。
另外,相比精典通訊,量子通訊還有時效性高、傳輸速率快、抗干擾能力強、傳輸能力強等優點。
為此,隨著人們對信息傳輸高效安全意識的提升,量子通訊除了可用于國防、政務等領域的國家級保密通訊,還可用于涉及秘密數據或票據的金融、電信、電力、電子信息等領域和部門,應用價值和前景十分寬廣。
而以量子計算機為代表的量子估算,可急劇增強數據的運算效率,運行速率比當前最先進的超級計算機還要快數百萬倍。
量子估算未來將對天氣預報、人工智能、醫療保健、通信、金融服務等領域形成重大影響,進而帶動無人駕駛、精準醫療等方面的應用,我們的生活形式也將為此發生翻天覆地的變化。
正是因為量子技術具有巨大的潛在價值,各國都在積極整合各方面研究力量和資源,舉辦協同攻關,力圖占據全球量子技術制高點和領導權。
二、中國實現彎道會車
我國在量子科學方面起步雖不是最早,但卻發展最快。
1982年,澳洲化學學家艾倫·愛斯派克特()和他的小組成功地完成一項實驗,否認了微觀粒子“量子糾纏”的現象確實存在,為量子科學的發展奠定理論基礎。
1993年,加拿大科學家貝內特提出量子通訊的概念。此后,6位來自不同國家的科學家,基于量子糾纏理論,提出借助精典與量子相結合的方式實現量子隱型傳送方案。
1997年,在法國留學的中國青年學者潘建偉與法國學者丹巴斯特等人合作,首次實現未知量子態的遠程傳輸。這是國際上首次在實驗上成功地將一個量子態從甲地的光子傳送到乙地的光子上。
▲中國科大學教授、中國科學技術學院常務副院長潘建偉。41歲連任中國“最年青教授”,42歲獲得國際量子通訊大獎,45歲成為國家自然科學獎銀獎最年青的第一完成人。
潘建偉學成歸來以后,成為中國量子科學的奠基人,被國際權威刊物《自然》譽為“量子之父”,其身家已過億。
此后,我國在量子科學領域甩開了手臂、邁開了步子,創出好些“世界首個”。
2008年末,潘建偉團隊成功研發基于引誘態的光纖量子通訊原型系統,在揚州成功成立世界上首個3節點支鏈光量子電話網。
2009年9月,潘建偉團隊建成世界上首個全通型量子通訊網路,首次實現實時語音量子保密通訊,并應用于端午60華誕閱兵關鍵節點。
2012年武漢城域量子通訊網路建成,同年建成新華社金融信息驗證網。
2016年8月,我國成功發射全球首顆量子科學實驗衛星“墨子號”,標志著中國的信息安全得到技術保障。《自然》雜志曾這么感慨:中國在量子衛星領域將領先于歐美。
2017年5月,世界首臺趕超初期精典計算機的光量子計算機在我國誕生,標志著我國的量子計算機研究領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訊干線——京滬干線即將開通。全長2000多公里的量子通訊骨干網路,將帶動量子通訊在國防、政務、金融、電子信息等領域的大規模應用。
2018年1月,中國和俄羅斯之間首次實現距離達7600公里的洲際量子秘鑰分發,并借助共享秘鑰實現加密數據傳輸和視頻通訊。標志著“墨子號”已具備實現洲際量子保密通訊的能力,為未來建立全球化量子通訊網路奠定了堅實基礎。
2018年7月,中國科學家一舉把量子密集編碼的信道容量紀錄提高到了2.09,超過了兩維糾纏能達到的理論極限,創造了當前國際最高水平。
隨著“量子衛星”、“京滬干線”等重大項目的建設,我國量子通訊技術已躍居全球領先地位,率先實現了量子傳送、加密和分發,理論實力、技術基礎和產業應用世界領先。
現在,全世界都在向中國量子產業化發展的進程看齊。
奧、意、俄、日、加等國的科研機構正在或企圖與我國合作,包括聯合制定量子通訊產業的國際標準。
三、產業化市場超百億
我國除了在量子技術上實現彎道會車,在行業產業化方面也走在世界前列。目前,我國量子通訊無論在技術儲備、基礎設施、應用領域、國家新政上都具有充足的打算,量子通訊產業發展箭在弦上。
從國家新政來看,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,將量子通訊作為重要的戰略新興產業方向和彰顯國家戰略意圖的重大科技項目。
同年,國家最寬松導人還專程抵達中科大研究院察看量子通訊的科學研究成果展示,到量子通訊滬寧干線總控中心了解量子通訊網路建設,彰顯了國家發展量子通訊的堅定決心。
隨著“京滬干線”的初驗完成、“墨子號”衛星實驗項目提早完成,在新政推進下,我國量子通訊在國防、政務、金融、電力等領域的產業化腳步開始快速深化。
2017年11月,發改委提出,在滬寧干線和墨子號衛星的基礎上,2018年建設國家廣域量子保密通訊骨干網路建設一期工程,在京津冀、長江經濟帶等重點區域建設量子保密通訊骨干網及城域網,并在若干地區建設衛星地面站,形成量子保密通訊骨干環網。同時,建立量子保密通訊網路營運服務體系,進一步推動其在信息通訊領域及政務、金融、電力等行業的應用。
近些年來,信息泄漏風波頻發,臺間諜趁機滲透,加之好多核心芯片和元件依賴于美國進口,未能完全防范硬件側門和代碼功擊,這都為我國的國土安全叩響警鐘。
一旦政府機構、工業控制系統、互聯網服務器遭到功擊破壞、發生重大安全風波,將造成能源、交通、通信、金融等基礎設施截癱,導致災難性后果,嚴重害處國家經濟安全和公共利益。
國家最寬松導人曾說過“沒有信息安全,就沒有國家安全”,信息安全已提高到國家戰略新高度。
量子通訊才能保證數據的安全,有望成為信息安全的終極解決方案。為此,在信息安全大背景下,我國量子通訊市場發展前景可期。
目前,國防、政務、金融、電力等領域對信息安全要求高,早已率先實現應用。而企業云儲存和數據中心將是下一步重點發展對象。最后,量子通訊可能會滲透到個人應用領域。
依據測算,去年國外量子通訊市場規模將達到320萬元,環比下降77.78%,2020年預計達542萬元。到2024年,我國量子通訊行業建設及營運服務市場規模會達到912萬元,常年市場規模將超過千萬元。
四、科大國盾是行業突破口
說起量子通訊,交大國盾在業內而且如雷貫耳,說它是量子通訊領域的獨角獸一點不為過。
交大國盾發始于中國科學技術學院,目前已成長為行業領先的量子通訊設備制造商和量子安全解決方案供應商,是量子通訊產業化的開拓者、實踐者和推動者。
其產業化技術團隊就由“量子之父”潘建偉領導,擁有中國最多且成體系的量子通訊領域技術專利。公司還是國家密標委基礎工作組、應用工作組、測評工作組首批會員單位(量子通訊惟一家),在2013年9月負責為中央政治局常委講解演示了量子通訊技術原理。
公司建成了世界首個規模化城域量子通訊網路“合肥城域量子通訊試驗示范網”,與中科大、新華社聯合建成“金融信息量子通訊驗證網”,公司還負責建設了滬寧量子通訊主干線,并多次為春節60華誕大閱兵、十九大等重大活動提供通訊安全保障。
目前,公司自主研制的系列化產品已囊括量子通訊網路設備、終端設備、核心元件、科學儀器,以及系統性的管控和應用軟件等,提供聯通基礎設施、政企專網、公共云、私有云、大數據等信息服務平臺融合量子技術的信息安全解決方案,提供國防、政務、金融、能源等行業領域信息業務的量子安全保障。
不過,遺憾的是交大國盾為非上市公司。倘若從投資角度審視,我們可以根據獨角獸的基本炒作邏輯,從量子通訊產業鏈中找尋入股交大國盾或與其有合作關系的上市公司。
從量子通訊上游來看,目前上游關鍵元件FPGA、單光子源、雪崩晶閘管等基本須要依賴美國進口,可以關注芯片國產化進程龍頭光迅科技和量子點激光器龍頭華工科技。2017年11月3日,光迅科技發布公告,公司與交大國盾量子合資組建“山東國迅量子芯科技有限公司”,布局量子通訊上游核心光電子元件。
量子通訊中游主要包括秘鑰分發及中繼量子通訊市場,量子網段,量子路由等量子通訊設備。這種產品國外交大國盾已能自主研發。目前,杭州東方、銀輪股份、神州信息均間接持股交大國盾。配套的光纖與光通訊設備商主要是中興通信、烽火通訊等老牌設備商。
量子通訊下游為具體的量子通訊干線、基站建設商和營運商。
目前滬寧干線主要由神州信息參與建設,2017年9月,公司與國盾量子簽署戰略合作合同,共同推出“神碼國盾”聯合品牌,進一步建立量子通訊產品化發展和產業化生態。2017年12月,公司中標國家重點建設的第二條量子保密通訊干線——武合線。目前,神州信息已成為量子通訊領域實踐經驗最豐富、技術服務能力最強的服務商之一。
另外,三力士主要經營廣東省的量子通訊專網,杭州東方注資的神州量子目標建設四川量子通訊網,皖能電力主要參與湖南量子通訊網路建設。
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