2021年全球及中國量子測量行業市場發展趨勢研究預測及全產業鏈市場全景分析

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當前量子信息技術的研究與應用主要包括量子通信、量子計算、量子測量等。近年來，世界主要國家紛紛加強國家層面的戰略計劃，系統推進量子技術研究，推動量子技術“從基礎到市場”。其中，我國對量子信息技術的基礎研究、科學實驗、示范應用和產業培育一直高度重視。具體如下：

（1）量子通信：量子通信（以量子密鑰分發，即QKD為主）是最先走向實用化和產業化的量子信息技術，結合信息理論安全的量子密鑰分發技術和安全的密碼算法等，形成加密通信安全解決方案。總的來說，量子保密通信網絡作為基礎設施符合安全和信息化發展的趨勢與要求，基于量子網絡，可以實現將量子密鑰作為流動的資源，與物聯網、大數據、云計算、智慧城市、人工智能等領域的安全需求結合，進而形成各類信息安全應用解決方案。建設和發展量子保密通信骨干網、城域網、衛星地面站，可以不斷推動量子通信技術在政務、金融、電力等行業的應用，并向企業、個人客戶拓展，最終形成“網絡建設-接入應用-網絡擴容”的良性循環，實現行業的持續發展。

整體上看，國內外量子保密通信產品/系統都處于示范性應用和大規模商業化應用的推廣階段。其中我國的相關技術已經逐漸走到了世界前列，并初步形成了一條探索型產業鏈，具有相對優勢。我國的城域量子保密通信技術已初步滿足實用化要求，自主研制的量子保密通信裝備已經為黨的十八大、十九大、紀念抗戰勝利70周年閱兵等國家重要活動提供了信息安全保障。

在城際量子保密通信方面，我國建成了國際上首條遠距離光纖量子保密通信骨干網“京滬干線”，在金融、政務、電力等領域開展遠距離量子保密通信的技術驗證與應用示范。

在衛星量子保密通信方面，我國研制并發射了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”。“墨子號”量子衛星在國際上率先實現了星地量子保密通信，充分驗證了基于衛星平臺實現全球化量子保密通信的可行性。國家發展改革委辦公廳《關于組織實施2018年新一代信息基礎設施建設工程的通知》提出，重點支持“國家廣域量子保密通信骨干網絡建設一期工程”，在京津冀、長江經濟帶等重點區域建設量子保密通信骨干網及城域網，并在若干地區建設衛星地面站，形成量子保密通信骨干環網。

目前，“國家廣域量子保密通信骨干網絡建設一期工程”項目正在建設中。量子保密通信“齊魯干線”、合肥量子通信城域網、南京市城域量子保密通信網等多地的城際網、城域網也在規劃和建設過程中。2020年，中國電信集團和公司開展戰略合作，參與量子保密通信網絡和應用生態建設。目前我國已經在政務、金融、電力、國防、通信等領域開展了量子保密通信應用研發和推廣。但產品從市場接受，到各行業、單位、個人普及應用需要一定的周期。

量子保密通信在國際上也得到了廣泛的認同。美國白宮在2020年初發布了《美國量子網絡戰略愿景》。美國智庫哈德森（Hudson）研究所發布《高管量子密碼學指南：后量子世界中的安全性》報告，認為“隨著QKD技術的發展和成熟，將形成包括空間網絡在內的全球量子通信網絡的基礎”。

目前已有24個歐盟成員國簽署了開發和部署歐盟范圍內量子通信基礎（OPEN-QKD）的聲明，完善和擴展現有數字基礎設施。歐盟“歐洲量子技術旗艦計劃”在2020年5月發布的《戰略研究議程(SRA)報告》中預估，“未來十年，量子密碼學數十億歐元的業務有望得到發展，并為歐洲經濟帶來直接的收益。量子密鑰分發系統和服務的銷售將迅猛增長”。目前，韓國正實施的“數字新政計劃”中，由韓國內務和安全部發起的國家融合網絡項目，計劃利用QKD技術保護長達2000公里的公共網絡的主要區域，為韓國包括勞動就業部、經濟財政部，以及教育部和地方政府在內的48個政府機構的通信網絡提供安全保障。俄羅斯、英國、日本、印度等國家也在整體戰略布局和項目上對量子保密通信給予支持。

在行業發展的基本特點上，量子保密通信具有抗計算破譯的長期安全性，無論攻擊者具有怎樣的計算分析（包括量子計算）能力，量子密鑰及其加密通信應用都是安全的。在產業發展上，量子保密通信整體呈現出國家戰略驅動、關鍵行業先行試用、技術發展迅速和應用空間廣闊等特點。但類似于計算機、互聯網等行業的發展初期，量子保密通信需要時間通過應用、推廣、認證、監管來形成市場互動，推動產業不斷升級。

在技術門檻上，量子保密通信的核心——量子密鑰分發技術操控處理的是單量子級別的微觀物理對象。高效率的單光子探測、高精度的物理信號處理、高信噪比的信息調制、保持和提取等技術，將影響量子密鑰分發能力。光學/光電集成、深度制冷集成、高速高精度專用集成電路等技術影響量子保密通信設備小型化、可靠性和成本高低。另外，不同行業、不同領域的用戶對信息安全技術的需求也不盡相同。行業內企業必須在深刻了解量子保密通信技術的同時，了解傳統信息通信系統和安全技術，才能夠研發出匹配用戶當前真實需求、兼顧用戶安全需求發展空間的產品和應用解決方案。

中金企信國際咨詢公布的《2021-2027年中國量子測量行業市場監測及投資環境評估預測報告》

（2）量子計算和量子測量等其他量子信息領域：量子計算是一種遵循量子力學規律，調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。量子計算機在原理上具有超快的并行計算能力，有望通過特定算法在一些具有重大社會和經濟價值的問題（如密碼破譯、大數據優化、材料設計、藥物分析等）方面相比經典計算機實現指數級別的加速。

目前量子計算多條技術路線并行發展，主流方案包含超導、離子阱、硅基半導體、光量子和拓撲等，但仍無任何一種路線能夠完全滿足實用化條件要求，尚處于工程實驗驗證和原型樣機研發的技術攻堅期。量子計算機需要在量子比特制備、相干穩定性度等方面繼續有所突破，才能有望最終實現商用。

量子測量基于對光子和冷原子等微觀粒子系統的調控和觀測，實現對時間、磁場、重力場等多種物理量信息的超高精度測量，可以實現物理量測量和信息獲取的精度、分辨率、穩定度等性能指標的進一步提升，在數字時代和萬物互聯時代有著廣泛的應用。近年來，量子測量技術主要研究關注提升測量性能指標，進一步挑戰測量精度記錄和突破經典測量極限；推進樣機系統工程化，進一步開展小型化、芯片化和可移動化研發，增強系統實用性。高校和研究機構對于量子測量科研成果的商業轉化支持力度正逐步增大。

和量子通信一樣，量子計算、量子測量也具有跨學科、高精尖的技術特點，產品研發和技術創新要求企業具備較強的技術實力、配置豐富的技術研發資源；要求對量子信息理論深刻理解，并在光學、微電子學、軟件和集成技術等方面形成系統性支撐。目前，量子計算和量子測量等領域都處于產業探索的起步階段。