热门赛道丨量子通信引领未来安全高质“量”发展

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行业定义


量子通信(Quantum Communication)是一种基于量子力学原理的新型通信技术,利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递。这种通信方式具有无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证,主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种形式。


量子隐形传态是通过量子纠缠对实现的,即两个粒子之间存在一种即使相隔很远也能瞬间影响对方状态的现象。这种特性使得量子通信能够在不直接接触的情况下传输信息,从而避免了信息在传输过程中被窃听的风险。量子密钥分发(QKD)则是通过生成、共享和验证一串只有一次使用的随机密钥来确保通信双方的通信安全。这种方法可以有效防止任何试图窃听通信内容的行为,因为任何试图窃听的行为都会导致密钥生成过程中的某些参数发生变化,从而使得窃听者无法获得正确的密钥。量子密匙分发发展相较于量子隐形传态技术发展更为成熟,目前正在迅速走向实用化。


目前,国内外均有量子通信技术落地,美国、欧洲、中国等国家已经建立了量子通信网络,其中,中国的量子通信网络基础设施规模最大、传输总距离最长,并且实现了地空连接,网络覆盖面积最大。中国城域城际量子通信网络技术已初步满足实用化要求,总里程超过10000公里的国家量子骨干网已全线贯通,覆盖京津冀、长三角、粤港澳、成渝等重要区域。


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集成星地通信的量子通信网络——量子京沪干线网络


但总体而言,从全球范围来看,量子通信产业仍处于应用的早期阶段。相对于同为量子信息技术的量子计算和量子精密测量两个研究领域,我国的量子通信产业发展处于世界前列,但仍需注意的一点是,目前量子通信项目的开展主要集中在高校和科研院所等小范围试点,市场上其他设备厂商和集成商的参与度较低,还未形成规模化应用,这也增加了量子保密通信的建设成本。


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我国近年量子通信相关进程及政策内容(部分)


量子通信行业的上游主要涉及元器件和核心设备,中游则涵盖网络干线、系统平台以及建设运维,下游集中在安全应用


上游的参与者主要是元器件供应商和核心设备供应商,所提供的元器件包括各种器件、芯片和雪崩二极管等,整体而言,主要是一些基础光电元器件和量子通信核心元器件。


中游主要负责量子通信网络的传输层和平台层。传输层主要依赖现有的光纤通信网络,通过在承载绝大多数数据传输业务的光纤网络的机房和站点内部署量子保密通信网络核心设备,可以快速、平滑地形成覆盖较为完整的量子保密通信网络,从而为基础信息网络、重要信息系统、重要工业控制系统和政务信息系统等提供强有力的安全保护。


由于量子通信属于信息安全范畴,下游用户主要是拥有大量重要且敏感信息的组织、企业或个人,或其体系较为庞大,一旦遭受攻击将对生产生活带来巨大影响。这也使得现阶段量子通信优先服务的客户主要是政府、军方、大型央企和国企、电力系统、金融系统和高端商务等。


睿兽分析整理量子通信公司近年来全球融资情况,截止2024年4月,有80家公司获得融资,涉及投资机构达300余家,已披露融资额206.53亿人民币。从2019年到2022年,量子通信行业相关融资事件逐年增多,在2021年已披露事件金额达729.24亿元,事件披露融资金额达到近年最高,在2022年有34家公司获得融资,融资事件数达到历年最高。2023年,量子通信相关融资事件数有所下滑。量子通信赛道的整体发展目前还处于早期,未上市公司融资轮次多为A轮。


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相关企业


华翊量子


华翊博奥(北京)量子科技有限公司成立于2022年1月,是一家致力于量子计算领域的高科技公司,由清华大学交叉信息研究院量子信息研究团队联合创立。其专注于离子阱量子计算路线,利用被囚禁在超高真空环境中的镱离子、钡离子或钙离子,通过窄线宽激光精密操控离子的量子态实现对离子量子比特的相干操纵;拥有国际突出的技术积累储备与技术路线蓝图,具有自主设计与定制化离子阱系统的能力,提供量子云计算服务。


2024年4月,华翊量子正式发布了其首代商用离子阱量子计算原型机HYQ-A37,该设备的部分性能指标达到全球最高水平,整体性能与世界上最先进的离子阱量子计算机相当。HYQ-A37在室温下运行,得益于华翊量子先进的超高真空处理技术,其核心量子处理单元(QPU)可以实现更多离子的稳定囚禁,未来通过升级优化有望进一步提升量子比特的规模。该系统首创性地使用声光偏转器(AOD)来执行量子比特的独立寻址,结合自研的高分辨率高通光物镜系统,实现了低于千分之一的寻址串扰错误率,并且单比特量子逻辑门操作保真度达到99%,双比特量子逻辑门操作保真度达到96.8%。依托独特的设计方案,华翊量子的离子阱量子计算机通过国产供应链支持和自主加工,打通了元器件的全链条,实现了性能达到世界一流水平且完全自主可控、供应链完全国产化的目标。


2024年5月,华翊量子宣布完成过亿元人民币的Pre-A轮融资,本轮融资由央视融媒体产业投资基金(有限合伙)领投,BV百度风投、联想创投及三七互娱也参与了本轮投资。本次融资将加速助力华翊量子新型离子阱量子计算机研发、新业务场景拓展及量子算法在更多行业应用中的探索。在今年1月,华翊量子就已完成过一轮近亿元人民币战略融资,该轮融资由中国移动旗下北京中移数字新经济产业基金独家投资,该轮融资加速助力华翊量子研发制造第二代及第三代离子阱量子计算机。早在2022年4月,华翊量子完成了过亿元的天使轮融资,该轮融资由高榕资本领投,奥锐特药业、红杉中国、奇绩创坛及图灵创投等跟投,融资主要用于研发制造一百至两百量子比特规模的离子阱量子计算机及开发相应的量子计算云平台。


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量安科技


杭州量安科技有限公司成立于 2022年,专注于后量子密码、高性能国密和数据安全领域,为政务、金融、大型企业、军工、医疗等领域提供新一代密码产品和服务。其研发的后量子密码平台,是国内首个自主研发的高性能、高安全、抗量子攻击的密码平台,是量子时代下支撑网络空间安全的底座,可以为国防、政务、金融、能源等领域提供抗量子攻击的密码服务。


目前,量安科技已开发出后量子密码平台,并与多家顶级银行、政府机构及能源电力等行业客户合作探索创新项目,为其提供后量子密码迁移服务。依托底层密码技术能力,公司推出了满足高性能国密要求的密码全栈系列产品,以及用于隐私数据安全合规流通场景的数据安全系列产品。


此外,由于国内尚未形成标准,量安科技在算法实现上采取了两步走策略,首先基于NIST公布的4个算法,以及有可能成为中国标准的算法进行实践。在中国后量子密码标准出台后,公司将确保其后量子密码平台兼容NIST标准和国内标准。


2023年9月,量安科技完成数千万元A轮融资,本轮融资由海越创投领投,余杭金控与银杏谷资本跟投。所融资金将主要用于产品研发投入、人才引进,以及市场拓展。根据工商变更显示,在2022年9月,量安科技完成了天使轮融资,该轮融资投资方为方广资本与银杏谷资本;同年12月,其完成Pre-A轮融资,投资方为翌马资本。


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图灵量子


上海图灵智算量子科技有限公司成立于2021年2月,是一家光量子芯片及光量子计算机公司,拥有自主知识产权的三维和超高速光量子计算芯片核心技术和工艺。图灵量子着力构建完全自主可控的光量子芯片和量子算法双底层核心技术驱动能力,布局光量子芯片、专用光量子计算机、光子处理器、光量子测控系统、光量子EDA软件、求解器、算法安全平台以及量子云智算平台等全栈软硬件产品,赋能人工智能、金融科技、生物医药、通信加密等领域,并形成产业化解决方案。


在硬件方面,2022年7月金贤敏团队与无锡市滨湖区政府合作启动光子芯片中试线建设,两年内有望建成专注新一代信息技术需求的光子芯片前沿研究和产业化支撑平台,建设核心技术和产业形态聚焦的光子芯谷,打造以光子芯片底层技术为驱动,面向量子计算、人工智能、光通信、光互连、激光雷达、成像与显示、智能传感的新一代光子科技产业集群。图灵量子联合上海交通大学无锡光子芯片研究院、国家超级计算无锡中心等机构,依托量子技术和超算方面的技术积淀,聚焦“量子-经典”混合架构,建设量子人工智能计算中心——太湖量子智算中心。在落地方面,目前图灵量子已和包括中国银行、招商银行在内的多家银行达成战略合作。


2023年1月,图灵量子宣布完成数亿元人民币A轮融资,本轮融资由中网投领投,华控基金、东证创新与联想创投跟投,本次所融资金将主要用于芯片量产能力打造、全栈产品的技术研发、以及面向行业应用的产业化推进。在完成数亿元Pre-A轮融资3个月后,图灵量子2022年2月又宣布完成了第三轮Pre-A+轮融资,该轮融资由元禾原点领投,无锡滨湖国投等国内知名投资机构参与,老股东君联资本、琥珀资本等持续加码。所融资金将主要用于打造光量子计算与智能产业化应用生态。


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热点讯息


2024年5月,中科大构建国际首个基于纠缠的城域量子网络


中国科学技术大学潘建伟、包小辉、张强等首次采用单光子干涉在独立存储节点间建立纠缠,并以此为基础构建了国际首个基于纠缠的城域三节点量子网络。该工作使得现实量子纠缠网络的距离由以往的几十米整整提升了三个数量级至几十公里,为后续开展盲量子计算、分布式量子计算、量子增强长基线干涉等量子网络应用奠定了科学与技术基础。相关研究成果于5月15日在线发表在国际学术期刊《自然》杂志上。《自然》杂志也在同一期发表了美国哈佛大学Lukin团队的相关实验进展,二者相比,中国科大成果在纠缠效率方面有明显优势,比哈佛大学的工作高两个数量级以上。


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2024年4月,中国移动量子密话系统商用版成功研发推广


近日,中国移动研究院成功研发量子密话平台和量子密话定制手机,首次面向党政等高安全需求的重要客户进行推广,满足中国移动“量子密讯”产品规模应用的需要。量子密话手机是量子通信技术与VoLTE通话技术的融合载体,它采用量子密钥及对称密码技术对话音内容进行端到端加密保护,为用户提供商密级高清安全通话服务。


2024年4月,量子科技新机遇,Quantonation关闭第二期基金


近日,Quantonation宣布已完成其第二期基金的7000万欧元募资,计划到2025年初达到2亿欧元的规模。这家法国风险投资公司在全球范围内对量子计算、传感和通信应用领域的初创公司进行投资,主要关注于预种子轮和种子轮阶段。其第一期基金在2021年启动,规模为9100万欧元,是首个完全致力于量子技术的基金。


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2024年3月,新加坡电信打造国家级量子安全解决方案,诺基亚、思科参与


3月底,新加坡电信与思科、Fortinet和诺基亚签署了三份谅解备忘录(MOU),通过其量子安全网络(QSN)为企业提供量子安全解决方案。该解决方案利用新加坡电信QSN的量子密钥分发,这是一种仅在共享方之间分发加密密钥的安全方法,并且可以轻松集成到企业现有的网络和安全基础设施中。作为合作伙伴关系的一部分,企业可以利用思科的路由平台、Fortinet的防火墙和诺基亚的光学设备来增强对高级网络威胁的防御能力。


2024年3月,全球首批:惠普发布量子安全的商用PC


3月7日,惠普公司宣布推出了全球首批能抵御未来量子计算机黑客攻击的商用个人电脑,这一系列固件的发布标志着在信息安全领域的一个重大突破。其第五代ESC芯片的设计理念是将安全性提升到新高度,通过将芯片与处理器及操作系统隔离,有效降低了数据泄露的风险。更值得关注的是,这一设计中还特别嵌入了抗量子计算机黑客攻击的防护措施。目前,这项技术已经应用于惠普的多款产品,包括Zbook Firefly、Power、Studio工作站系列;EliteBook 1000系列、800系列,以及部分600系列和400系列ProBook笔记本电脑。


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