量子通信市场调研分析报告Word格式.docx
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六、亨通光电：
具有低损耗量子通信光纤制造能力，与问天合作建专线26
七、中天科技：
具备特种量子通信光缆及设备制造能力26
八、新海宜：
军工专网产品应用量子通信技术26
图表目录
图表1：
中国电信FTTH渗透率4
图表2：
中国联通FTTH渗透率4
图表3：
潜艇窃听海底光缆5
图表4：
不破坏光缆的情况下窃听5
图表5：
明码加密流程7
图表6：
D-Wave量子计算芯片7
图表7：
量子物理学应用方向8
图表8：
量子通信过程9
图表9：
量子的纠缠分发10
图表10：
城域量子通信网拓扑图15
图表11：
量子通信发展路线16
图表12：
量子科学实验卫星和京沪量子通信干线示意图17
图表13：
量子安全可视会商平台数据传输原理18
图表14：
科大国盾产品线19
图表15：
量子网络基本业务19
图表16：
量子安全网络加密设备20
图表17：
量子密钥分发设备20
图表18：
量子通信产业链上下游示意图21
图表19：
量子通信相关公司股权架构图22
表格目录
表格1：
量子通信实验历史11
表格2：
各国量子信息政府推动计划12
表格3：
国外量子通信网络建设12
表格4：
中国量子通信研究、应用发展史13
表格5：
量子通信军事应用前景13
表格6：
量子通信国家战略规划与领导人的相关考察指导活动14
第一节量子通信保障信息绝对安全
一、光纤通信存在窃听风险
光纤通信诞生于1966年，近十年光纤通信得到大范围普及，2015年中国移动、中国联通光纤到户渗透率分别为63%、53%，且渗透率呈加速上升趋势。
中国电信FTTH渗透率
资料来源：
中国电信，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
中国联通FTTH渗透率
中国联通，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
光纤通信并非安全的通信方式，可以无感窃听。
光的分光复用属性可以使窃听者在原使用者不知情的条件下对光纤中的光信号进行窃取。
80年代末，光缆成为跨洋通信主要媒介，随后，美国军方开发出潜艇窃听跨洋电缆的技术，进行无感窃听，通信双方均感知不到窃听存在。
2005年3月，美军核动力攻击潜艇“吉米·
卡特”号正式服役，该潜艇就是具有窃听海底光缆能力的特种潜艇。
潜艇窃听海底光缆
中国通信网，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
不破坏光缆的情况下窃听
光纤等未加密公开通信媒介天生具有信息泄露风险。
“棱镜门事件”的爆发带来了全球对网络信息安全的担忧，尤其是现在计算能力的提高，大数据分析技术越来越成熟，各国政府、民间机构可以更加轻易分析获取他人信息，信息泄露的系统性风险在增加；
另一方面政府、机构、个人越来越依赖的信息传播，信息泄露发生后带来的损失与日俱增。
二、明码加密存在破解危机
通信加密方式目前分为两种，一种是对称式的加密方式，加密与解密使用相同的密钥；
一种是非对称式的加密方式，加密与解密使用不同的密钥，由于加密使用的密钥是公开的，也被称为明码加密。
明码加密通信是目前应用广泛的加密通信方式，该加密系统是二战后在信息论的科学理论基础上发展出来的。
其基本原理为通过简单的数学乘除和乘方运算，将明文转换为密文。
加密和解密采用不同的密钥，即公钥和私钥，两把密钥互为加解密。
公钥是公开的，不需要保密，而私钥是由个人持有，并且必须妥善保管和注意保密。
明码加密的优点显而易见：
1）简单，就是一些乘除而已；
2）可靠。
公开密钥的方法保证产生的密文是统计独立分布均匀的。
也就是说，不论给出多少份明文和对应的密文，也无法根据已知的明文和密文的对应关系来破译下一份密文。
3）灵活，可以产生很多的公开密钥和私钥的组合给不同的加密者。
明码加密流程
《数学之美》，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
密码破解的关键在于对密文即大数N的进行因数分解。
即通过N反过来找到P和Q，这样密码就被破解了。
找P和Q目前唯一只有一个方法，就是通过计算机把所有可能的数字遍历一遍。
而设计密码系统的时候，大数N（私钥）往往被设置成几百位以上的数字，从而让使得现有计算系统需要50年以上的时间才能破解。
新型计算机的出现将彻底摧毁明码加密系统依赖的计算基础。
按照目前的设计思路，量子计算机的运算速度将比常规计算机快数十亿倍，从而使得任意密码加密系统的因素分解可以在几秒钟之内被破解，动摇了现代密电通信所依赖的计算基础。
D-Wave量子计算芯片
D-WaveSystem’s官网，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
三、量子通信破解无门
量子是不可分割的最小的物质单位。
与经典物理学的世界观不同，量子状态量世界中粒子可以处于所有状态的叠加态，量子状态存在不确定性。
量子之间的“纠缠效应”也早已被发现但是仍然无法在理论上的到很好解释。
量子物理学目前的应用主要有：
量子通信（无条件安全通信）、量子计算（超越传统计算水平）、精密测量（时间、距离）等。
量子物理学应用方向
量子密钥分配是目前量子通信应用的主要方向，用于传递经典信息。
量子通信的应用方向有两个：
量子密钥分配（QKD，quantumkeydistribution）以及量子隐形传态（quantumteleportation）。
量子密钥分配是目前量子通信的主要应用方向，已经实现大规模应用。
量子隐形传态是将物质从一地拆分然后将信息传输到另一地实现重组，也即通俗理解的“瞬移”，目前仍然停留在理论与实验室阶段。
量子密钥分配是密码学与量子力学相结合的产物。
它以量子态为信息载体，利用量子力学的基本物理原理来传输和保护信息。
其安全性是由量子力学中的两个定理保障：
（1）“海森堡测不准关系”（测不准原理），即纠缠粒子的相干性
（2）“量子不可复制定理”（非克隆定理），即量子非定域性
量子密钥作为通信加密方式的最大特点是绝对安全。
窃听的策略有两类：
1）通过对携带经典信息的量子态进行测量，从其测量的结果来获取所需信息。
但是根据测不准原理，对于量子态的测量会干扰量子态本身，因此这种窃听的方式必然会留下痕迹而被合法用户所发现；
2）避开直接量子测量采取量子复制方式来窃取量子态信息，但是根据量子不可克隆定理，窃听者无法完成量子的复制动作。
香农在1948年已经证明过，如果密码是安全的，则通信内容严格安全。
量子加密通信本质上是一种对称加密通信方式，量子密钥分配仅是建立、传输量子密码。
量子密钥分配的主要任务是利用量子信道在通信双方之间生成安全的密钥，经过量子密钥加密后的密文仍然使用传统的经典通信信道传输。
量子通信过程
目前发展出的量子密钥分配方案主要有两种：
（1）单光子量子密钥分配（后来演变为诱骗态方案）：
诱骗态是为了解决多光子光源存在严重安全威胁，攻击者可以采用光子数分离攻击的问题，诱骗态采用近似单光子源，即强度为单光子量级的弱激光源。
诱骗态方案安全性等价于理想单光子源，使用距离也与理想单光子源距离基本相同。
1984年，Benett和Brassard提出了BB84方案，该量子通信方案的实现主要是依靠单光子来建立量子信道完成的。
BB84方案的安全性建立在单光子的不可分割性和单光子量子态的测量塌缩性。
但是由于没有完美的单光子信源，后来发展出诱骗态的密钥分发方案。
（2）纠缠光子的量子密钥分配（纠缠态）
量子纠缠是指粒子在由两个或两个以上粒子组成系统中相互影响的现象，这种影响不受距离的限制，即使两个粒子分隔在直径达10万光年的银河系两端，一个粒子的变化仍会瞬间影响另外一个粒子。
1992年，Bennett等人提出利用纠缠光子对实现的量子密钥分配方案，即BBM92方案。
该方案利用多组纠缠光子进行信道监测和编码通信过程。
量子的纠缠分发
《量子通信现状与展望》3，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
诱骗态方法是目前量子通信商业应用的主要方向。
基于诱骗态方法的量子密钥分发已经获得世界主要研究机构近20个公开发表的在不同条件下的实验证实。
尽管诱骗态方法未必是唯一的量子通信方式，但由于安全性以及实用性考量，诱骗态方法已经成为当前量子密码实际应用的最重要方法。
目前，采用诱骗态方法的量子密钥分配最远实验距离是260—300km，更长距离的远程量子通信则依赖于中继站。
总体来说，世界主要国家在量子通信领域的研究已进入大规模应用阶段。
世界各国政府、国防部门、科技界和信息产业界对此均给予高度重视，围绕量子通信技术的国家能力竞争日趋激烈。
量子通信实验历史
《量子通信原理及进展概述》，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
第二节量子通信商业化中国走在世界前列
一、量子通信应用现状
美国、日本、欧盟均推出了针对量子通信的国家战略规划，旨在推动本国及本地区量子通信技术的繁荣发展。
目前国际上具有强大基础学科研发能力的公司如IBM、AT&
T、Bell实验室、Philips、英国电话电报公司、西门子、NEC、日立、东芝等在量子通信领域投入高额研发资本，抓紧开展量子通信技术研发，奋力推进产业化。
各国量子信息政府推动计划
《量子通信技术的最新进展及其军事应用前景》，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
国外也在积极将量子通信科研成果推向实际引用，并建成多个城域间量子通信网络。
国外量子通信网络建设
《量子通信网络发展概述》，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
中国科研团队近期在国内、国际量子通信领域频频获得认可，商业化进程领先国际同行，尤其是大规模组网、长距离量子光纤通信骨干网、以及空间量子通信等领域方面，中国量子通信成果正在逐渐走出实验室，向大规模产业化应用方向过渡。
中国量子通信研究、应用发展史
中科院、科大国盾，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
由于目前量子通信传输速率有限，更适合传输信息量小、对保密性要求高的应用场合，因此金融、政府、军队成为第一批量子通信客户。
量子通信军事应用前景
《量子通信技术发展现状及应用》，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
二、十三五规划量子通信进入重点规划项目
2016年3月17日，我国公布十三五规划纲要，量子通信被纳入十三五规划所培育发展的战略性产业。
此次入选国家十三五期间发展战略规划，体现国家意志对重点发展量子通信的决心，未来随着一批量子通信重大项目落地，国家对量子通信投入力度将明显加大。
量子通信国家战略规划与领导人的相关考察指导活动
科大国盾、发改委、中科院，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
目前我国量子通信局域网、城际网、空间广域网呈全面铺开态势，局域网已经开始投入运营，如安徽芜湖“量子通信政务网”、“北京金融信息量子通信验证网”、“济南量子保密通信网”等。
目前已落地项目运营效果良好，其中合肥城域量子通信网运营3年，通信误码率为99.6%，已超过移动运营商公网通信水平。
量子通信正在从小范围组网向大规模、长距离、空间组网模式发展。
城域量子通信网拓扑图
中国产业信息网，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
目前运营商公网建设每年投入在4000亿-6000亿之间，考虑到公网需求中有一部分对安全通信要求较高的金融、政务、军事专网替代市场，保守估计2%的市场，即为80-120亿的市场空间规模。
目前可以预见的量子通信市场在100亿元左右，随着未来量子从局域网、广域网到空间国际网络的全面铺开，量子通信市场空间将有望达到千亿级别。
三、下半年产业化集中落地，量子通信卫星发射、京沪干线建成
2016年下半年，中国量子通信产业将迎来项目集中落地，其中量子通信卫星已于8月16日凌晨发射，京沪量子光纤骨干网将于下半年交付运营。
另外一些地方性的量子通信城域网也在密集建设中，如沪杭量子通信干线、广深干线、乌鲁木齐等也都在加紧建设与筹划当中。
量子通信发展路线
下半年，京沪干线大尺度光纤量子通信骨干网将建成，光纤距离2000公里，成为世界上距离最远的量子通信干线。
目前京沪沿线已经有三个城市建成城域量子通信网络：
北京、济南、合肥。
上海量子通信城域网建设，包括陆家嘴金融量子保密通信应用示范网、量子通信上海总控中心与大数据服务中心，将在今夏完工。
不久将完成中间城市间线路的接通，实现京沪间的安全通信。
利用这一高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络，京沪两地及沿线的金融机构、政府机关可以进行保密通信，包括电话、视频通话、电子邮件，达到“无条件安全”级别。
8月16号我国发射世界首颗量子科学实验卫星。
8月16日凌晨我国首颗量子通信卫星被命名为“墨子号”，并于酒泉卫星发射中心发射升空。
量子科学实验卫星是中国科学院战略性先导科技专项，启动于2011年，该卫星的成功运行意味着中国在世界上首次实现卫星和地面之间的量子通信，并结合地面已有的光纤量子通信网络，初步构建一个广域量子通信体系。
量子通信卫星是全球量子通信的基础。
量子通信的光纤传递距离理论极限在百公里量级，目前实验光纤信道量子密钥分配的距离已基本达到这一极限。
基于光纤信道可实现城域网的量子密钥分配，更远距离甚至是全球任意两点间的量子密钥分配只能依赖量子卫星。
因为大气有效厚度只有10km左右，经过大气有效厚度距离之后，光子在外太空的衰减几乎为零，通过建立地面与空间平台之间的高稳定低损耗量子信道将有可能实现覆盖全球的量子通信网络。
首颗量子卫星发射后，我国将发射多颗卫星，到2020年将建成亚欧洲际量子通信网；
到2030年左右，我国将建成全球化的广域量子通信卫星网络。
量子科学实验卫星和京沪量子通信干线示意图
中科院，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
第三节量子通信迎来商业化大潮
一、量子通信产业链梳理
量子通信系统可以被无缝接入到IP数据传输线路当中，在不破坏传统信息数据传输方式的前提下，实现IP网络数据的安全传输。
在融入量子通信技术组成量子安全可视会商系统后，各个会商前端都将挂接在某个量子网关下，各会商前端采集到信息经过前端编码，经过量子网关处理后上传到可视会商平台，再分转到各可视会商前端前再经过量子网关处理，从而保证了可视会商系统数据传输的安全性。
量子安全可视会商平台数据传输原理
科大国盾，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
在量子网络终端设备（量子网关）中，集成了综合接入系统，支持电话、传真、IP电话、多媒体终端等通信终端设备的接入。
接入系统可转换各类标准协议，将解析后的数据传输到量子网关进行处理，然后再进入传统IP网络中传输。
这种方式既保证了通信双方的安全性，同时也利于在量子网络中接入多种标准应用系统。
1、上游元器件、核心设备
量子通信设备使用的元器件包括光纤光缆、雪崩二极管（APD）、信号处理芯片、光纤传感器、光纤干涉仪等。
核心器件包括量子密钥分发器、路由器、交换机、随机数发生器、点激光器、光量子探测器等。
密钥分发设备
单光子激光器/探测器，光量子信号发射/接受实现点对点的量子密钥分发（QKD）。
组网设备
光量子交换机，用于多个QKD终端设备间量子信道的搭建，是量子通信网络中实现量子信道共享的设备，位于网络拓扑的汇聚节点，集中管理网络信道资源。
量子集控站，由光量子交换机、量子通信服务器和量子密钥分发终端组成。
利用多个量子集控站组成多种网络拓扑，可以提高组网的灵活性和稳定性，能方便地对量子通信网络进行扩展，扩大量子通信网络的覆盖面积，大大扩展通信距离。
量子安全网关，集成了量子密钥分发与管理和数据加解密的功能，内部集成有光源、探测器和电子学板卡，能够实现普通电话、传真、IP电话、视频会议及文件传输等的应用接入，对语音、视频、数据等使用量子密钥进行高安全保密通信。
国内能够提供核心设备的公司并不多，目前只有科大国盾（科大系）、安徽问天（芜湖国资委）和神州量通（九州量子控股51%）三家公司具有核心设备制造能力；
国外厂商量子通信设备生产商包括瑞士IDQ公司、美国MagiQ公司等。
科大国盾产品线
量子网络基本业务
科大国盾、安徽问天、MagiQ、IDQ，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
量子安全网络加密设备
IDQ网站，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
量子密钥分发设备
2、中游提供网络传输干线、系统平台运营
量子通信产业链中游主要包括网络传输干线提供商、建设商以及系统集成商。
以京沪干线光纤量子通信骨干网为例，提供传输干线服务的公司是中国有线电视网络有线公司，提供系统集成服务的公司包括神州数码系统集成服务有线公司（神州信息子公司）、中国通信建设集团有线公司（中国通服子公司）等。
3、下游为金融、军事、政务、商务客户
量子通信产业链下游主要是各种行业应用，如金融、军事、政务、商务等领域。
提供的产品包括量子电话（新华社、工商银行）、基于量子保密技术的IDC（科华恒盛）、量子白板等。
量子通信产业链上下游示意图
二、国内外著名量子通信公司介绍
量子通信属于国家支持的战略前沿产业，商业化时间尚短，产业技术来源于科研院校，主要公司均为高校发起或参与的。
量子通信属于尖端前沿技术，从提出到开发应用历时尚短，商业公司的相关技术积累少，企业内部缺乏开发相关项目的研发实力。
而真正参与量子通信的商业公司均为高校发起或者参与的，尤其是中国科学技术大学，在该领域研究实力全球排名领先，既是研发前言也是产业应用前沿。
中科大从校方到教授也积极参与到量子通信的产业化项目中，目前国内量子通信领域表现活跃的三家公司：
科大国盾、安徽问天、九州量子均有中科大团队参与。
量子通信相关公司股权架构图
工商登记资料、Wind等，北京欧立信信息咨询中心，欧咨行业数据库
科大国盾，（原安徽量子通信技术有限公司），成立于2009年，发源于中国科学技术大学，是中国第一家从事量子信息技术产业化的创新型企业，是中国最大的量子通信设备制造商和量子信息系统服务提供商。
科大国盾拥有中国最多的量子通信领域技术专利，自主研发的系列化产品涵盖量子通信网络设备、终端设备、核心器件、科学仪器，以及系统性的管控和应用软件等，并提供信息安全整体解决方案。
公司前两大股东是中国量子通信领军人物潘建伟教授以及中科大资产经营有限公司。
公司布局全国，在山东、北京、广东、上海四地均设有分公司。
同时产业延伸广泛，与多家上市公司建立了合作关系。
2015年10月，在阿里巴巴云栖大会上，科大国盾联合阿里巴巴发布阿里云量子加密通信产品；
2016年3月，科大国盾与中兴联合发布ZXR10系列量子安全路由器。
2015年实现净利润超过5000万元。
安徽问天，由芜湖市建设投资公司、中科大团队合资成立，注册资金3010万元。
公司依托中科院量子信息重点实验室，研发实力雄厚。
自主研发的系列化产品涵盖量子密码通信终端设备、网络交换/路由设备、核心光电子器件、开放式实验系统、科学仪器以及网络化安全管控和应用软件等，并提供量子信息安全系统整体解决方案。
公司拥有点对点量子密码通信方案、量子密码通信组网技术、量子密码通信核心器件多项国际和国内专利，已经构建起量子密码通信核心技术自主知识产权的完整体系，处于国际领先地位。
九州量子，目前在新三板挂牌，原名都飞通信。
公司主营产品是光纤连接器，目前第一大客户是亨通光电。
公司与神州量子成立合资公司神州量通，公司控股51%，神州量子是中科大潘建伟团队与浙江东方的合资公司。
子公司神州量通投入1.7亿元建设“沪杭量子商用线”，全长280km。
今年7月公司发布定增方案，拟增发5亿元，用于浙江省内量子通信网络以及量子通信产业链建设。
MagiQ，成立于1999年，是一家美国私人公司。
目前产品有直接数字频率合成器、光纤传感器、光纤干涉仪、QPN安全网关、量子密钥分发系统，客户是美国陆军、美国海军、NASA、联合作战无线系统（JTRS））、美国国防部现金项目研究局（DARPA）。
公司具有强大的产品定制研发能力，为政企客户提供专业化定制方案，在多个领域均有突破性成果。
IDQ，2001年成立于日内瓦，成立之初是作为日内瓦大学的分支机构，致力于论证量子密钥分发的可行性。
2003年，公司从卢森堡风投机构募得100万欧元资金，并研发出第一套量子密钥产品。
从2010年开始，IDQ开始为全世界金融机构、企业、政府客户提供商业化的量子保密解决方案。
目前是世界量子加密通信产品领导品牌，提供量子安全网络加密、量子密钥生成、量子密钥分发集成方案。
第三节部分相关企业分析
投资科大国盾、神州量子
公司与中科院潘建伟团队合作紧密，参股49%股份子公司浙江国贸东方投资管理有限公司旗下兆富基金（基金规模为5.67亿元，其中浙江东方作为LP出资1.5亿元），出资4000万元与中科大潘建伟团队合资成立神州量子、出资10850万元投资了国内量子通信第一品牌科大国盾。
神州量子目前主要从事量子通讯应用设备的开发和研究，子公司神州量通承建“沪杭商用干线”、浙江省内量子通信网络。
参股中经云，科大国盾战略合作
打造量子通信+数据中心新模式。
2014年参股中经云，出资750万元，占股比10%，中经云大股东为国家信息中心，专注于信息安全领域的数据存储。
中经云在量子通信“京沪干线”沿线建设大数据冷库，结合经典对称加密保障密钥分发的安全，加快网络通信速率以及密钥的更新速率，保证了高可信度信息安全。
同时，与科大国盾开展战略开作，应用下一代安全通信技术，打造高可靠的安全数据中心环境。
参股融美科技，间接持有中经云12%股份
与中经云数据存储科技（北京）有限公司、深圳市融美科技有限公司达成战略合作，在新型数据中心建设和运营等领域展开合作。
以战略投资者身份增资融美科技，出资人民币6800万元
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