量子信息技術(shù)行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告：優(yōu)化運(yùn)算法則重塑安全格局

證券研究報(bào)告行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告證券研究報(bào)告行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告量子信息技術(shù)行業(yè)專(zhuān)題報(bào)告報(bào)告日期：2024年04月18日n分析師：毛正nSAC編號(hào)：S1050521120001n聯(lián)系人：張璐nSAC編號(hào)：S1050123120019量子計(jì)算領(lǐng)域當(dāng)前存在多條技術(shù)路線并行發(fā)展，仍然處于中等規(guī)模含噪聲量子處理器階段，超越經(jīng)典計(jì)算的優(yōu)越性、具備社會(huì)經(jīng)濟(jì)價(jià)值的實(shí)用性以及能在現(xiàn)有NISQ處理器上運(yùn)行的三大應(yīng)用要求尚無(wú)實(shí)質(zhì)性突破，子選手”之一，中性原子路線也異軍突起。隨著未來(lái)國(guó)家級(jí)量子計(jì)算云平臺(tái)和產(chǎn)業(yè)生態(tài)的加速培育，量子處理器的硬件性能的進(jìn)一步提子計(jì)算有望在實(shí)用化問(wèn)題中展現(xiàn)出有現(xiàn)實(shí)意義的計(jì)算優(yōu)越性。）：經(jīng)實(shí)現(xiàn)了初步的實(shí)用化和產(chǎn)業(yè)化；量子隱形傳態(tài)有望鏈接量子信息處理單元，構(gòu)建量子網(wǎng)絡(luò)，并作為實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)所需的的關(guān)鍵技術(shù)。隨著量子通信初步走向?qū)嵱没?，新型協(xié)議和實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究活躍，樣機(jī)產(chǎn)品研制和示范應(yīng)用也在逐步展開(kāi)，未來(lái)有望構(gòu)球的廣域量子通信網(wǎng)絡(luò)體系，實(shí)現(xiàn)廣泛應(yīng)用化，有望實(shí)現(xiàn)全球范圍內(nèi)的安全信量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈初具雛形，正在走向廣泛應(yīng)用化，鑒于量子計(jì)算和量子通信的理論優(yōu)越性，我們認(rèn)為隨著實(shí)用化的不斷術(shù)有望引領(lǐng)新的計(jì)算、通信時(shí)代，帶來(lái)信息技術(shù)質(zhì)的飛躍）；PAGEPAGE2誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明重點(diǎn)關(guān)注公司及盈利預(yù)測(cè)神州信息誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE3PAGEPAGE4誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明目錄PAGEPAGE5誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明01量子信息技術(shù)具備超越經(jīng)典信息技術(shù)的潛力72%超導(dǎo),51%72%超導(dǎo),51%光學(xué),21%量子計(jì)算領(lǐng)域歐美聚集度最高，全球占比超過(guò)60%，反映出美國(guó)和歐洲是量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)的活躍地區(qū)，中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域相關(guān)企是進(jìn)入初步實(shí)用化階段的投資和推動(dòng)力度差異。荷蘭,3%荷蘭,3%加拿大,法國(guó),4%德國(guó),美國(guó),29%誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE702量子計(jì)算：五大技術(shù)路線并行發(fā)展，優(yōu)化運(yùn)算法則?1982年，RichardFeynman提出利用量子體系實(shí)使得通用量子計(jì)算機(jī)的構(gòu)建更加清晰；?2007年，D-waveSystems實(shí)現(xiàn)了歷史上第一臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)。宣布研）；條件下實(shí)現(xiàn)了相較于經(jīng)典算法的指數(shù)加速效果，將在機(jī)器學(xué)習(xí)、數(shù)值計(jì)算?未來(lái)，隨著量子物理比特?cái)?shù)量和質(zhì)量的提升，預(yù)計(jì)到2030年，基于百位量級(jí)量子物理比特，在含有噪聲，即未實(shí)現(xiàn)量子糾錯(cuò)的條件下，探索開(kāi)發(fā)相關(guān)應(yīng)用有望實(shí)現(xiàn)通用量子計(jì)算機(jī)，提高量子比特的操縱精度使之達(dá)到能超越量子計(jì)算?1994年，PeterShor提出Shor算法,對(duì)RSA等在內(nèi)的加密算法和?1995年，BenjaminSchumacher第一次提出了量子比特信息學(xué)?1998年，BernhardOmer提出量?2016年8月16號(hào)，墨子號(hào)量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星成功發(fā)射升空；?2019年1月，IBM公司發(fā)布世界上首個(gè)商用集成量子計(jì)算系統(tǒng)：IBMQSystemOne，這一新系統(tǒng)對(duì)于在實(shí)驗(yàn)室外擴(kuò)展量PAGE9?2019年，谷歌發(fā)布論文稱(chēng)已經(jīng)利用一臺(tái)53量子比特的量子計(jì)算機(jī)，證實(shí)了量子計(jì)算機(jī)性能超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)，成為量子計(jì)算領(lǐng)域發(fā)展的標(biāo)志PAGE9誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明由于量子具備不可克隆性、相干性、疊加態(tài)、糾纏態(tài)等使得量子計(jì)算在解決許多問(wèn)題上優(yōu)于經(jīng)典計(jì)算。經(jīng)典計(jì)算量子計(jì)算信息處理單元并行性并行計(jì)算（QPU):利用量子比特的疊加態(tài)來(lái)實(shí)現(xiàn)糾纏現(xiàn)象利用量子糾纏實(shí)現(xiàn)高度關(guān)聯(lián)的量子比特計(jì)算能力/應(yīng)用場(chǎng)景硬件實(shí)現(xiàn)利用超導(dǎo)電路、硅半導(dǎo)體、離子阱、光量子、中性原子等誤差容忍量子計(jì)算機(jī)受到量子噪聲和相干性損失的影操作環(huán)境絕對(duì)零度（大約是-273.15攝氏度或-459.67華氏度）誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要量子硬件是量子計(jì)算的第一步，即準(zhǔn)備量子態(tài)時(shí)用到的。量子硬件通常用于生成和控制量子比特，以及實(shí)現(xiàn)量子門(mén)操作。量子計(jì)算硬件技術(shù)處于多條路線并行發(fā)展，主要可分為以下兩大路線，但目前尚未有某條技術(shù)路線呈現(xiàn)明顯的綜合優(yōu)勢(shì)。操控精度高和相干時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。操控精度高和相干時(shí)間長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。中性原子利用光鑷或光晶格囚禁原子，激光激發(fā)原子里德堡態(tài)進(jìn)行邏輯門(mén)操作或量子模擬演化，具有操控精度高和離子阱光量子超導(dǎo)基于超導(dǎo)電路的量子比特，利用約瑟夫森結(jié)實(shí)現(xiàn)基于超導(dǎo)電路的量子比特，利用約瑟夫森結(jié)實(shí)現(xiàn)比特之間的相互作用，具有可擴(kuò)展、易操控和集成電硅半導(dǎo)體硅半導(dǎo)體過(guò)電脈沖實(shí)現(xiàn)對(duì)量子比特的驅(qū)動(dòng)和耦合，具有制造和測(cè)控與集成電路工藝兼容等優(yōu)勢(shì)。誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明和三個(gè)輔助量子位a1,a2,a3組成的五量子位寄存誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明主要7大指標(biāo)對(duì)比主要7大指標(biāo)對(duì)比量子比特?cái)?shù)通常用來(lái)衡量量子計(jì)算機(jī)的規(guī)模和計(jì)算能力;門(mén)速度通常用來(lái)衡量量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行效率和速度;T1/T2時(shí)間通常用來(lái)衡量量子比特的穩(wěn)定性和可靠性;單/雙比特門(mén)保真度通常用來(lái)衡量量子計(jì)算機(jī)的精度和準(zhǔn)確性;SPAM讀取保真度是衡量量子計(jì)算機(jī)測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性和可靠性的重要參超導(dǎo)硅半導(dǎo)體光量子離子阱中性原子指標(biāo)解釋43205?中科院:41位超導(dǎo)量子芯片“莊子”模擬“侯世達(dá)蝴蝶”拓?fù)湮飸B(tài)?美國(guó)休斯研究中心:提出硅編碼自旋量子比特的通用控制方案?中科大:實(shí)現(xiàn)硅基鍺量子點(diǎn)超快調(diào)控，自旋翻轉(zhuǎn)速率超過(guò)1.2?Intel:發(fā)布12位硅基自旋量子芯片TunnelFalls?浙江大學(xué):在半導(dǎo)體納米結(jié)構(gòu)中創(chuàng)造了一種新型量子比特?中國(guó)科大:發(fā)布255光子的量子計(jì)算原型機(jī)“九章三號(hào)”?玻色量子:發(fā)布100比特相干光量子伊辛極“天工量子大腦”?華翊量子:37位離子阱量子計(jì)算原型機(jī)HY?超導(dǎo)路線:量子比特?cái)?shù)量、邏輯門(mén)保真度?中性原子路線：?超導(dǎo)路線:量子比特?cái)?shù)量、邏輯門(mén)保真度?中性原子路線：量子比特?cái)?shù)量規(guī)模、邏輯門(mén)保真度和相干?微尺度國(guó)家研究中心:實(shí)現(xiàn)光晶格中基于自旋交換的量子糾纏誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明以目前主流超導(dǎo)技術(shù)路線為例推演量子計(jì)算機(jī)的運(yùn)行步驟：糾纏將兩個(gè)量子比特糾纏在一起，使它們的行為糾纏將兩個(gè)量子比特糾纏在一起，使它們的行為超導(dǎo)體超導(dǎo)體在疊加狀態(tài)下，量子比特的概率波相互干涉,可能相互增強(qiáng)或相互抵消，形成干擾控制控制消，最終放大的結(jié)果即為計(jì)算的解決方案重重合誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明外界環(huán)境對(duì)于量子的相干疊加態(tài)及量子計(jì)算機(jī)計(jì)算結(jié)果穩(wěn)定性的干擾性較為明顯。在進(jìn)行量子計(jì)算必須在其發(fā)生退相干之前全部完成。而由于相干時(shí)間的上限一般為100微秒，量子計(jì)算機(jī)必須完成一定邏輯操作，這對(duì)于量子邏輯門(mén)之間的切換速度要求非常高。量子計(jì)算必須在其發(fā)生退相干之前全部完成。而由于相干時(shí)間的上限一般為100微秒，量子計(jì)算機(jī)必須完成一定邏輯操作，這對(duì)于量子邏輯門(mén)之間的切換速度要求非常高。要量子計(jì)算機(jī)運(yùn)作時(shí)需把量子比特初始化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即要求量子計(jì)算的輸入態(tài)是已知的，同時(shí)具備對(duì)量子計(jì)算末態(tài)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量目前的QPU需要依賴CPU或?qū)ｉT(mén)設(shè)計(jì)的量子比特控制芯片對(duì)其進(jìn)行操作，要量子計(jì)算機(jī)運(yùn)作時(shí)需把量子比特初始化為一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)態(tài)，即要求量子計(jì)算的輸入態(tài)是已知的，同時(shí)具備對(duì)量子計(jì)算末態(tài)進(jìn)行測(cè)量的測(cè)量誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明03量子通信：完成理論驗(yàn)證初步實(shí)用化，重塑安全格局通過(guò)誘騙態(tài)量子通信技術(shù)在世界上首次實(shí)現(xiàn)了安全通信距離超過(guò)100km。在世界上首次將通信安全距離提高到超過(guò)200km;全通型城域量子通信網(wǎng)絡(luò)在合肥建成(5節(jié)點(diǎn))。全球首顆量子衛(wèi)星，利升空，首次在空間尺度驗(yàn)證量子理論的真實(shí)性?！笆奈濉币?guī)劃提出聚焦量子信息等重大創(chuàng)新領(lǐng)域，形成結(jié)構(gòu)合理、運(yùn)行高效的實(shí)驗(yàn)室體系。2020201720242016200920082020201720242016200920082006200620012013!!!!↓20012013潘建偉、陳增兵首個(gè)量子電話網(wǎng)在合肥建濟(jì)南城域量子通信網(wǎng)絡(luò)(56全球首條量子保密通信十四屆全國(guó)開(kāi)始合作，組建成(3節(jié)點(diǎn))。節(jié)點(diǎn)，>95個(gè)用戶，7x24干線,中國(guó)的“京滬干人大二次會(huì)全球量子通信界小時(shí)，穩(wěn)定運(yùn)行22個(gè)月)。線”正式開(kāi)通，標(biāo)志著議中政府工著名的潘陳團(tuán)隊(duì)。我國(guó)已實(shí)現(xiàn)量子通信核作報(bào)告提出心部件的自主供給。本年度重點(diǎn)工作開(kāi)辟量子技術(shù)新賽誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明3.2量子通信底層原理決定其超越傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)量子隱形傳態(tài)量子糾纏量子隱形傳態(tài)量子糾纏的成員系統(tǒng))之一類(lèi)特殊的量子態(tài)，此量子態(tài)無(wú)法分解為成員系統(tǒng)各自量子態(tài)之張量積。量子糾纏技術(shù)起到安全的傳輸信息的目的。利用固定的兩個(gè)量子態(tài)糾纏的粒子，攜帶信息傳遞到另一個(gè)地區(qū)，根據(jù)糾纏原理，必須是和它糾纏的粒子才可與其再次形成糾纏態(tài)。這樣便可以起到很好的加密作用：即A和B兩個(gè)糾纏的粒子表達(dá)一定的信息，以A為密鑰，把B傳送到另一地點(diǎn)，那么若想破譯信息，則必須用A粒子再次和B形成糾纏態(tài)方可破譯。破譯具有唯一性。量子不可克隆定理面表述：量子密鑰分發(fā)量子密鑰分發(fā)接收者B通信雙方擁有他們自己才知道可以把密鑰的對(duì)應(yīng)位加上他的消息編碼息。竊聽(tīng)者即使截獲傳輸中的信號(hào)，也不可能獲得任何消息，因?yàn)閱为?dú)傳輸中的位串本身并不攜帶消息，消息是編碼在傳輸串和密鑰相關(guān)中的。請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE193.2量子通信底層原理決定其超越傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)傳統(tǒng)通信量子通信加密方式通常使用基于數(shù)學(xué)問(wèn)題的加密算法利用量子糾纏和量子態(tài)測(cè)量來(lái)實(shí)現(xiàn)信息的安全傳輸傳輸距離傳輸距離受到信號(hào)衰減和傳輸介質(zhì)的限制。有線通較遠(yuǎn)距離的通信可能需要設(shè)備的放大和中繼傳輸速度信號(hào)通過(guò)光纜或光纖傳輸，速度較慢在某些特定的量子通信協(xié)議中，量子態(tài)的傳輸速度可以系統(tǒng)復(fù)雜度安全性未經(jīng)授權(quán)的情況下，竊聽(tīng)者所獲取的信息將與傳輸方式依賴電磁波，利用光信號(hào)進(jìn)行傳輸采用量子比特來(lái)傳輸信息信息處理能力信息需要經(jīng)過(guò)多次中轉(zhuǎn)才能到達(dá)目的地，導(dǎo)致信息傳輸?shù)难舆t和帶寬限制通過(guò)量子疊加和量子糾纏的特性，使得信息能夠誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE203.2量子通信底層原理決定其超越傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)利用量子力學(xué)為通信雙方提供無(wú)條件安全的共享密鑰來(lái)保利用量子力學(xué)為通信雙方提供無(wú)條件安全的共享密鑰來(lái)保星地量子密鑰分發(fā)實(shí)驗(yàn)。不可克隆性和量子態(tài)的測(cè)量不可避免性，可防范未來(lái)量子2.傳輸距離：傳輸距離受到限制，需要量子中繼或其他技術(shù)來(lái)解決長(zhǎng)距離通信問(wèn)題。3.成本：部署和維護(hù)成本相對(duì)較高，特別是在大規(guī)模應(yīng)用時(shí)。前應(yīng)用范例是借助于“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星，離達(dá)7600米的洲際量子隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn)。劣勢(shì):2.信息不可克隆：量子隱性傳態(tài)無(wú)法實(shí)現(xiàn)信息的克隆，這在某3.局限于特殊量子態(tài)：傳統(tǒng)的量子隱性傳態(tài)協(xié)議通常局限于特請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE213.2量子通信底層原理決定其超越傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)生生成單光子發(fā)送密鑰生成“對(duì)角方向”偏振生成“對(duì)角方向”偏振測(cè)量方式又稱(chēng)之為測(cè)量基，可對(duì)單光子源產(chǎn)生的單光子進(jìn)行測(cè)量；當(dāng)測(cè)量基和光子偏振方向一致，就可以得出結(jié)果（0或1）接收密鑰測(cè)量單光子接收方B收到這些光子之后，也隨機(jī)選擇測(cè)量基來(lái)測(cè)量接收方B收到這些光子之后，也隨機(jī)選擇測(cè)量基來(lái)測(cè)量1001是0；是0；是0；是0；A和B通過(guò)傳統(tǒng)終保留下來(lái)的數(shù)當(dāng)測(cè)量基和光子偏振方向偏45°,結(jié)果是1或0的概率各50%；以這兩種測(cè)量基對(duì)不同偏振方向光子的測(cè)量結(jié)果歸納如下：0150%概率是150%概率是150%概率是150%概率是101PAGEPAGE223.2量子通信底層原理決定其超越傳統(tǒng)通信的優(yōu)勢(shì)在A點(diǎn)，另一個(gè)粒子3攜帶想要傳輸?shù)牧孔颖忍豎；粒子1和粒子2對(duì)于粒子3一起會(huì)形成一個(gè)總的態(tài)。在A點(diǎn)同時(shí)測(cè)量粒子1和粒在A點(diǎn)，另一個(gè)粒子3攜帶想要傳輸?shù)牧孔颖忍豎；粒子1和粒子2對(duì)于粒子3一起會(huì)形成一個(gè)總的態(tài)。在A點(diǎn)同時(shí)測(cè)量粒子1和粒B點(diǎn)的一方收到A點(diǎn)的測(cè)量結(jié)果后，就知道了B點(diǎn)的粒子2處于哪個(gè)態(tài)。只要對(duì)粒子2稍做一個(gè)簡(jiǎn)單的操作，它就會(huì)變成粒子3在測(cè)量前的狀態(tài)。換句話說(shuō)也就是粒子3攜帶的量子比特?zé)o損地從通過(guò)量子糾纏實(shí)現(xiàn)量子隱形傳態(tài)的方法，即通過(guò)量子糾纏把一個(gè)量子比特?zé)o損地從一個(gè)地點(diǎn)傳到另一個(gè)地點(diǎn)，這也是量子通訊目前最主要的方式。AB粒子3的狀態(tài)傳遞給粒子2PAGEPAGE233.3量子密鑰分發(fā)、量子衛(wèi)星通信、雙光場(chǎng)（TF）協(xié)議前景廣闊目前，我國(guó)在量子保密通信技術(shù)上處于世界領(lǐng)先水平。量子保密通信是基于量子密鑰分發(fā)（QKD）的技術(shù)，量子密鑰分發(fā)又可以分類(lèi)為離散變量量子密鑰分發(fā)（DV-QKD）及連續(xù)變量量子密鑰分發(fā)技術(shù)（CV-QKD）。典型企業(yè)有科大國(guó)盾量子、安徽問(wèn)天量子科技股份有限公司、浙江九州量子信息技術(shù)股份有限公司、問(wèn)天量子、九州量子、啟科量子、國(guó)騰量子、華為、循態(tài)量子、烽火通信等。請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE24近年來(lái)，量子通信衛(wèi)星已成為全球多國(guó)的布局規(guī)劃關(guān)注點(diǎn)，例如加拿大QEYSSat近年來(lái)，量子通信衛(wèi)星已成為全球多國(guó)的布局規(guī)劃關(guān)注點(diǎn)，例如加拿大QEYSSat項(xiàng)目，美國(guó)Marconi2.0天基量子鏈路計(jì)劃，歐洲CQuCoM和Nanobob微納量子衛(wèi)星計(jì)劃，英國(guó)Arqit公司商用QKD衛(wèi)星計(jì)劃等。我國(guó)在2016年8月率先發(fā)射了全球首顆量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星“墨子號(hào)”，并開(kāi)展多項(xiàng)開(kāi)創(chuàng)性的空間量子通信與量子物理學(xué)實(shí)驗(yàn)，取得了一系列具有國(guó)際領(lǐng)先水平的研究成果，如下表所示，成為國(guó)際空間量子通信科研與應(yīng)用的探索引領(lǐng)者。未來(lái)，基于衛(wèi)星平臺(tái)的空間量子通信科研與應(yīng)用探索，主要面向三個(gè)階段發(fā)展目標(biāo)。近期基于低軌和中高軌微納衛(wèi)星，構(gòu)建星地QKD傳輸組網(wǎng)能力，探索高安全需求場(chǎng)景的落地應(yīng)用。實(shí)現(xiàn)該目標(biāo)一方面要解決日間量子通信背景噪聲影響，降低天氣對(duì)信道質(zhì)量影響，形成全時(shí)工作能力。另一方面要低軌和中高軌衛(wèi)星配合便攜式地面站，形成QKD星座與地面站網(wǎng)絡(luò)，提升覆蓋范圍和密鑰生成服務(wù)能力。中期是進(jìn)一步開(kāi)展空間量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)，例如大空間尺度糾纏分發(fā)驗(yàn)證量子力學(xué)非局域性，糾纏引力退相干實(shí)驗(yàn)探討量子力學(xué)與廣義相對(duì)論關(guān)系，基于星載光鐘和頻率梳構(gòu)建超高精度時(shí)頻傳輸網(wǎng)絡(luò)等，實(shí)現(xiàn) 這些科學(xué)目標(biāo)需要具備中高軌衛(wèi)星平臺(tái)和研發(fā)相關(guān)星載系統(tǒng)設(shè)備能力。遠(yuǎn)期是構(gòu)建天地一體化量子信息網(wǎng)絡(luò)，將糾纏制備操控、量態(tài)存儲(chǔ)中繼和量子態(tài)轉(zhuǎn)換等功能與衛(wèi)星平臺(tái)優(yōu)勢(shì)充分結(jié)合，形成量子星座和光纖網(wǎng)絡(luò)融合的未來(lái)量子信息網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。 技術(shù)方向主要技術(shù)成就發(fā)表時(shí)間1000公里星到地糾纏協(xié)議QKD(成碼率3.5bit/s)2017.7600公里衛(wèi)星中繼QKD與加密傳輸(密鑰100KB)2018.1Phys.Rev.Lett 便攜地面站六地星地QKD實(shí)驗(yàn)(平均密鑰量50KB)2022.5arXiv 相距1200公里的地面站間糾纏分發(fā)(保真度0.869)2017.6Science1400公里地到星量子隱形傳態(tài)(保真度相距1200公里地面站量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸(保真度0.82)2022.4Phys.Rev.Lett相距1200公里地面站量子態(tài)遠(yuǎn)程傳輸(保真度0.82)2022.4Phys.Rev.Lett 地球引力導(dǎo)致糾纏退相干理論模型實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證.2019.9 星到地量子安全時(shí)間傳輸(9kHz速率30ps精度)2020.5請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE252018年提出的雙光場(chǎng)(TF)協(xié)議采用兩端制備-中心測(cè)量式架構(gòu)可以消除探測(cè)器引入的側(cè)信道安全漏洞，同時(shí)將理論成碼率提高到2018年提出的雙光場(chǎng)(TF)協(xié)議采用兩端制備-中心測(cè)量式架構(gòu)可以消除探測(cè)器引入的側(cè)信道安全漏洞，同時(shí)將理論成碼率提高到與傳輸效率的平方根相關(guān)，突破量子信道容量的PLOB界限。近年來(lái)，隨著發(fā)送或不發(fā)送(SNS)協(xié)議、雙向經(jīng)典通信(TWCC)和主動(dòng)奇偶校驗(yàn)等協(xié)議和方案的改進(jìn)，TF-QKD已經(jīng)成為業(yè)界公認(rèn)的下一代遠(yuǎn)距離、高安全性QKD技術(shù)方案，也是提升系統(tǒng)極限傳輸能力的研究，代表性QKD實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的傳輸距離提升趨勢(shì)如右圖所示。2023年，中科大團(tuán)隊(duì)報(bào)道了采用SNS-TF-QKD協(xié)議、主動(dòng)奇偶校驗(yàn)方法、雙波段相位估計(jì)和超低噪聲超導(dǎo)納米線單光子探測(cè)器(SNSPD)的1002km系統(tǒng)傳輸實(shí)驗(yàn)，如圖所示，密鑰成碼率為0.0034bps,首次將QKD系統(tǒng)的光纖極限傳輸距離提升到千公里量級(jí)，200km距離的密鑰成碼率可達(dá)47kbps.TF-QKD的中間探測(cè)端借助兩端信號(hào)的單光子干涉結(jié)果作為有效探測(cè)事件，需要兩個(gè)發(fā)送端獨(dú)立激光器的波長(zhǎng)和相位嚴(yán)格匹配。系統(tǒng)在傳輸信道之外還需要相位參考光信道，以實(shí)現(xiàn)基于參考光測(cè)量的相位跟蹤和鎖定，降低了現(xiàn)網(wǎng)部署的實(shí)用性。北京量子院團(tuán)隊(duì)提出72異步配對(duì)探測(cè)符合計(jì)數(shù)和無(wú)參考光信道的開(kāi)放式PMP-QKD架構(gòu)，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)配置提升了實(shí)用化水平，在508km光纖距離實(shí)現(xiàn)了42.64bps成碼率。BB846.52018TF90.8dB0.0452019TF0.1182020TF0.2692020TF0.972021TF3.452021TF0.0922022TF0.014202242.642023TF0.322023TF0.003447.92023請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE264.1政策支持量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展截至2023年10月，29個(gè)國(guó)家和地區(qū)制定和推出了量子信息領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃或法案文件，據(jù)公開(kāi)信息不完全統(tǒng)計(jì)的投資總額已超過(guò)280億美元。2024年開(kāi)始，我國(guó)加快推出多個(gè)利好量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的相關(guān)政策，逐步聚焦量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)。技術(shù)產(chǎn)業(yè)。2023年12月，量子通信和量子計(jì)算入選《產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整指導(dǎo)目錄了“量子、類(lèi)腦等新機(jī)理計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的研究與制造”；在2024年1月，《工業(yè)和信息化部等七部門(mén)關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》提出“加快實(shí)施重大技術(shù)裝備攻關(guān)工程，突破量子計(jì)算形成完備的未來(lái)產(chǎn)業(yè)政策體系”。2024年3月，第十四屆全國(guó)人民代表大會(huì)第二次會(huì)議的《政府工作報(bào)告》兩次點(diǎn)名量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)，肯定“量子技術(shù)等2024年3月，北京市印發(fā)《進(jìn)一步推動(dòng)首都高質(zhì)量發(fā)展取得新突破的201420182018201820182019201920192020202120222022202320232023202320232023誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE28BB量子的疊加及糾纏態(tài)等需要高精度測(cè)控系統(tǒng)來(lái)保證量子處于低溫真空等環(huán)境中，以減少量子噪聲及相干性損失。量子稀釋制冷劑、低溫組件、真空系統(tǒng)、激光器、光學(xué)探測(cè)器、環(huán)境支撐系統(tǒng)、測(cè)控系統(tǒng)等。但目前由于量子計(jì)算硬件技術(shù)路線未收存在需求分散及碎片化問(wèn)題。上游企業(yè)目前軟應(yīng)用探索尚未落地使用等原因，軟件技術(shù)水平基本化學(xué)領(lǐng)域:量子計(jì)算應(yīng)用探索主要通過(guò)模擬化學(xué)反應(yīng)，達(dá)到提高效率、降低資源消耗等目的;金融領(lǐng)域:量子計(jì)算應(yīng)用有望在優(yōu)化預(yù)測(cè)分析、精準(zhǔn)定價(jià)和資產(chǎn)配置等問(wèn)題中產(chǎn)生優(yōu)勢(shì);人工智能領(lǐng)域:與量子計(jì)算結(jié)合可能在于機(jī)器學(xué)習(xí)、化學(xué)分應(yīng)用主要聚焦組合優(yōu)化問(wèn)題，以更優(yōu)方案實(shí)現(xiàn)路線規(guī)劃和物流裝配，提升效率降低成本；量子計(jì)算云平臺(tái):將量子計(jì)算機(jī)硬件、模擬器、軟件編譯和開(kāi)發(fā)工具，與經(jīng)典云計(jì)算軟硬件和通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備相結(jié)合，可為用戶提供直觀和實(shí)例誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE29量子交換機(jī)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器量子交換機(jī)量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器CRYPTO4ACRYPTO4A阿里云SNMSUNG請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE30量子計(jì)算、量子精密測(cè)量產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)和銷(xiāo)售，并提供相關(guān)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)核心組件稀釋制冷機(jī)的運(yùn)行指標(biāo)已達(dá)到國(guó)際同類(lèi)產(chǎn)品先進(jìn)量子衛(wèi)星地面站產(chǎn)品成功與“濟(jì)南一號(hào)”微納量子衛(wèi)星對(duì)接，并完成了3例交付。量子精密測(cè)量方面，公司冷原子重力儀、非視域成像等量子精密量子保密通信網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備（量子密鑰分發(fā)產(chǎn)品量子安全應(yīng)用產(chǎn)品（固網(wǎng)加密應(yīng)用產(chǎn)品、移動(dòng)加密超導(dǎo)量子計(jì)算子系統(tǒng)（室溫超導(dǎo)量子計(jì)算操控系統(tǒng)3210 歸母凈利潤(rùn)(億元)——同比(%)PAGEPAGE32誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明公司主營(yíng)激光設(shè)備的生產(chǎn)與銷(xiāo)售、激光防偽標(biāo)識(shí)的生產(chǎn)與銷(xiāo)售、敏感電子元器件的生產(chǎn)與銷(xiāo)售、光通信電子元器件的生產(chǎn)與銷(xiāo)售、計(jì)算機(jī)軟件與信息系統(tǒng)集成等技術(shù)及產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)、研制、銷(xiāo)售等業(yè)務(wù)。公司光模塊產(chǎn)品保持全球前、中、回傳市場(chǎng)優(yōu)勢(shì)地位，具備硅光鎵）化合物材料，積極布局硅基光電子、鈮酸鋰、量子點(diǎn)激光器等新型統(tǒng)、激光焊接系統(tǒng)、激光打標(biāo)系列、激光毛化成套設(shè)備、激光熱處理系統(tǒng)、激光打孔機(jī)、激光器及各類(lèi)配套器件、激光加工專(zhuān)用設(shè)備及等離子切割設(shè)備、智能制造產(chǎn)線和智慧工廠建設(shè)3C行業(yè)激光加工解決方案高性能激光器和單光子探測(cè)器主要用于光量件產(chǎn)品包括有源光器件、智能終端、光學(xué)新能源汽車(chē)PTC加熱器、車(chē)用溫度傳感器、空氣質(zhì)量傳感器、光雨量多合一傳感器、壓力傳感器等系列產(chǎn)品激光全息標(biāo)識(shí)、激光全息燙印材料、激他激光全息膜列產(chǎn)品086420PAGEPAGE33誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明5.3光迅科技:光器件全球領(lǐng)先，提供量子相干調(diào)制方案公司全資控股武漢電信器件有限公司、武漢光光迅電子技術(shù)有限公司、光迅美國(guó)有限公司、光迅歐洲有限責(zé)任公司和子系統(tǒng)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)及銷(xiāo)售。產(chǎn)品主要應(yīng)用于電信光通信網(wǎng)絡(luò)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，可分為傳輸類(lèi)產(chǎn)品、接入類(lèi)產(chǎn)2022Q2～2023Q1公司在全球光器件行業(yè)排名保持第四，公司有多種類(lèi)VCSEL芯片，探測(cè)器類(lèi)有PD芯片、APD芯片，公司的光芯片產(chǎn)品可以激光器。它符合1600G以太網(wǎng)076543210PAGEPAGE34誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明5.4復(fù)旦微電：創(chuàng)新信號(hào)芯片，引領(lǐng)量子通信革新公司目前已建立健全安全與識(shí)別芯片、非揮發(fā)存儲(chǔ)器、智能電表芯片、FPGA芯片和集成電路測(cè)試服務(wù)等四個(gè)產(chǎn)品線，產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于金融、社保、證照、移動(dòng)支付、防偽溯源、智能手機(jī)、安防監(jiān)控、工業(yè)控制、等眾多領(lǐng)域。公司參與制定了信息安全技術(shù)射頻識(shí)別系統(tǒng)密碼應(yīng)MCU芯片產(chǎn)品已通過(guò)AEC-Q100認(rèn)證針對(duì)復(fù)雜低壓配電網(wǎng)提出增強(qiáng)型載波通信方案層硬件到軟件通信協(xié)議的完整解決方案。硬件成本低廉。軟件方面，包含從物理層、介質(zhì)存層、網(wǎng)絡(luò)層到應(yīng)用層的全部通信協(xié)議，支持第超高頻RFID讀寫(xiě)產(chǎn)品采用復(fù)旦微電子原創(chuàng)方帶高精度數(shù)字溫度補(bǔ)償，高精度數(shù)字溫度傳待機(jī)電流，寬電壓范圍，同時(shí)具備時(shí)刻、日可廣泛應(yīng)用于電/水/氣/熱智能5086420PAGEPAGE35誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明公司專(zhuān)注于在通信和能源兩大領(lǐng)域?yàn)榭蛻魟?chuàng)造價(jià)值，擁有從新一與安徽問(wèn)天量子共同投資設(shè)立亨通問(wèn)天量子，負(fù)責(zé)量子方案及產(chǎn)品、低空自由空間光通信連接穩(wěn)定性解決方案。已形成了量子極低時(shí)延的加密通道基于量子密鑰云平臺(tái)基礎(chǔ)上，開(kāi)發(fā)符合商密標(biāo)準(zhǔn)的量子5G加密終端，成功在5G高速網(wǎng)絡(luò)上建立了極低時(shí)延的加密通低空自由空間光通信連接穩(wěn)定性解決方案利用無(wú)人機(jī)量子糾纏分發(fā)系統(tǒng)驗(yàn)證和解決了自由空間光通信聯(lián)通機(jī)動(dòng)局完成了行業(yè)內(nèi)首個(gè)應(yīng)急領(lǐng)域5G移動(dòng)回傳應(yīng)用驗(yàn)0864202019202020歸母凈利潤(rùn)(億元)——同比(%)誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE365.6神州信息：以量子通信為引，助力金融科技建設(shè)運(yùn)維公司擁有全面的金融科技產(chǎn)品和解決方案譜系，形成包括核心應(yīng)用、云計(jì)算、數(shù)據(jù)智能、智能銀行、開(kāi)放金融、移管理在內(nèi)的八大產(chǎn)品族以及從咨詢、實(shí)施到運(yùn)維的作為全球量子通信關(guān)鍵參與者之一，公司是較早參與我國(guó)量子通信技術(shù)驗(yàn)證和應(yīng)用推廣的企業(yè)。早期參與了我國(guó)在全球領(lǐng)先構(gòu)建的“星地一體化”量子通信廣域網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，隨后陸續(xù)承建了“京滬干線”“武合干線”“滬合干線”“漢廣干線”“粵港澳灣區(qū)”等多條國(guó)家骨干網(wǎng)，貴州省網(wǎng)和北、上、廣、深等十余城域網(wǎng)，助力完善量子應(yīng)用相關(guān)配探索產(chǎn)品研發(fā)及行業(yè)應(yīng)用，自主研發(fā)數(shù)據(jù)加密傳輸、終端安全接入、安全即時(shí)通信、保密視頻會(huì)議、安全數(shù)據(jù)加密等典型解決方案解決金融、政務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)等國(guó)家關(guān)鍵領(lǐng)域的信息傳輸安全問(wèn)題。在金融行業(yè)，服務(wù)了銀監(jiān)會(huì)、光大銀行、民生銀行、上海銀行、上商行等金融機(jī)構(gòu)20多家，人民銀行“人民幣跨境收付信息管理系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱(chēng)RCPMIS）的量子應(yīng)用示范項(xiàng)目”為金融廣泛應(yīng)用2019年市場(chǎng)先行推出的量子加密即時(shí)通訊工具“量圖表：2019-2023年神州信息營(yíng)業(yè)收入圖表：2019-2023年神州信息歸母凈利潤(rùn)誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效請(qǐng)閱讀最后一頁(yè)重要免責(zé)聲明PAGE37PAGEPAGE38誠(chéng)信、專(zhuān)業(yè)、穩(wěn)健、高效