量子通信发展情况探底

　　量子通信发展情况探底

　　李华清

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　　2020-10-26

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　　李华清

　　一场有关量子科技的资本狂欢，在A股市场上迅速上演又阶段性地落下帷幕。

　　新华社报道，10月16日下午，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习，习近平总书记在主持学习时强调，要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。

　　资本市场反应迅速，各个版本的量子科技概念股、量子通信概念股企业名单横空出世，它们很快就被资金“爆炒”。有的企业不得不站出来，跟量子科技、量子通信划清界线，有的企业则澄清现阶段与量子科技相关的业务对公司业绩影响较小。

　　10月19日，光库科技（300620.SZ）在互动平台上称，公司“量子通信产品已经大批量供应市场”的传闻不实，公司的波分复用器等通用光纤器件产品可应用于包括量子通信在内的光通信领域，但量子通信领域并非公司主营业务范围和未来发展方向，相关产品占比极低，几乎未产生营业收入和利润。同日，必创科技（300667.SZ）在互动平台上称，公司全资子公司的“量子效率测试系统”不属于量子科技领域，也没有给北京量子信息科学研究院供货。

　　10月20日，飞利信（300287.SZ）在互动平台上称，公司与安徽问天量子开展了合作，但合作产品没有大规模应用，短期内对公司业务贡献不大。同日，浩丰科技（300419.SZ）公告提示，公司尚未在量子应用领域形成相关产品，目前该项技术对公司营业收入无任何影响。

　　10月21日，蓝盾股份（300297.SZ）公告申明，公司目前在“量子科技”领域未进行市场业务开展、无相关业务收入。

　　或许是不少所谓的概念股实际业务与量子科技关联度不大，又或是资本对新市场题材的热情来去匆匆，这场始于10月19日的资本追捧，甚至没有让相关的概念股维持5个交易日的股价持续走高。即使是目前A股上唯一一家“血统纯正”的量子通信产品提供商——国盾量子（688027.SH），股价在10月19日暴涨接近10%，第二天则下跌超过7%。

　　业内普遍认为，量子科技目前主要的应用是量子通信、量子计算和量子精密测算。其中，中国发展得较好的是量子通信。上周的“量子科技热”背后，不少概念股企业从事通信、IT相关业务。 那么，颇有神秘感的量子通信产业，真容是怎样的？在中国的发展情况又是怎样的？

　　量子通信技术

　　量子是现代物理学的一个概念。如果一个物理量存在不可分割的最小单位，那么这个最小单位就被称为“量子”。量子概念提出后，经过数代物理学家的努力，建立了量子力学，量子力学帮助人类理解、探究微观物理世界。

　　中国通信标准化协会在2018年发布的《量子保密通信技术白皮书》里介绍，随着人类对量子调控技术的进步，人们可以对光子、原子等微观粒子进行主动的精准操纵，量子技术开始结合信息技术，发展出以量子通信、量子计算和量子测量为代表的量子信息技术。

　　量子通信的典型应用有两种。一是基于单量子或纠缠传递经典信息的量子密钥分发 (QuantumKeyDistribu－tion，QKD)。二是利用量子纠缠作为信道，不需要传送荷载量子态的物理实体就可以实现量子态传输的量子隐形传态(QuantumTeleportation,QT)。量子密钥分发的技术门槛相对低，利用量子不可分割、不可复制和测不准的物理特性，远程分发密钥，是目前最成熟、贴近实用的量子技术。

　　或许有人会疑惑，日常生活中已经有密码学，很多信息传递都是被加密的，为何还有量子密钥的用武之地？《量子保密通信技术白皮书》指出，近年，量子计算机的发展加速，量子计算机能够用特定的算法解决经典计算机难以胜任的数学问题，现代密码学倚仗的是数学计算的复杂度，量子计算已经对它造成了威胁。从理论上来看，量子计算机的大范围使用还需数十年的时间，但窃听者可以先行记录当前的通信流量，有朝一日再用量子计算机进行解密。因此，基于物理原理而不是数学原理的量子密钥分发技术有必要推广。国盾量子有一句口号是“用量子技术保护每一个比特”。

　　为实现远程量子密钥分发就要建QKD网络，即量子保密通信网络。跟互联网类似，量子保密通信网络也是从小规模的科学试验网开始推广、实用。2003年，美国国防部资助建立全球首个QKD网络。

　　中国的QKD网络发展方面，2008年-2009年期间，中国科学技术大学先后建成了3节点与5节点的QKD网络。2013年，量子保密通信网络“京沪干线”立项，中国科学技术大学成为该项目的建设主体。建成后的“京沪干线”，全长2000多公里（中国南北跨度大概有5500公里），连接北京、上海，贯穿济南、合肥，是世界上第一条量子保密通信干线。

　　2016年，中国“墨子号”量子科学实验卫星成功发射。2017年，“京沪干线”与“墨子号”实现天地互联，标志着中国率先进入QKD广域网建设阶段。

　　继“京沪干线”之后，中国再投建“武合干线”“宁苏干线”等QKD骨干网络，多个城市也着手建设QKD城域网。除了新建量子通信网络外，量子通道也可以与经典光信道复用光纤传输，这样可以利用现有的光通信网络资源，高效、经济地建网。但这个方案要解决一个大问题，就是经典通信信道强光对量子通信的干扰问题。

　　整体来看，QKD网络有类似于传统电信网络的地方，都需要网络建设和运营方部署光纤、机房等基础设施，利用设备商提供的QKD产品，通过施工、集成做成QKD网络。

　　但从组网技术、网络部署方案、提供的服务来看，它又是一种全新的网络。一个典型的差异是，远距离通信需要克服传输介质对信号的削弱，在经典通信中，可以用放大器增强信号。但在量子网络中，量子是不可复制的，无法使用放大器，业内会采用可信中继器方案。

　　为更好地推动QKD网络的建设，2016年，中国科学院控股有限公司联合中科大成立了专门的QKD网络运营商，也就是国科量子通信网络有限公司。

　　当然，电信运营商由于拥有光纤资源，在提供QKD网络基础设施、网络搭建和网络运营方面，有天然优势。

　　发展现状

　　科大国盾量子技术股份有限公司，也就是前文提到的国盾量子，是目前A股上唯一一家主营量子通信产品的上市公司。实控人之一是中科大资产经营有限责任公司，中科大在量子通信领域的技术积累沉淀多年，国盾量子相当于含着金汤匙出生。

　　国盾量子于2020年7月份登陆科创板。其招股书显示，近十年来，中国各领域、各地区量子保密通信网络建设投入不断增加，尤其是近5年来，开工建设和投入使用的网络数量和规模明显上升。

　　近十年来，中国建设的量子保密通信网络项目有32个，包括骨干网、城域网、行业专用网等，广州、西安、成都、贵阳、重庆、南京、海口、乌鲁木齐、宿州等地已启动当地量子保密通信城域网规划，预期未来3-5年，京津冀、长三角、珠三角、西南地区、中西部地区等城市带将陆续新建或扩建量子通信城域网。

　　无论是国盾量子的招股书口径，还是接受经济观察报采访的神州信息（000555.SZ）、中国信息协会量子分会秘书长张英华，都认为中国在量子通信领域处在全球领先地位。

　　神州信息定位是金融科技全产业链综合服务商，行业信息化起家，深耕金融领域30年。它从2012年进入量子通信领域，涉足量子通信网络建设、产品及行业解决方案提供以及网络运维，参与了四条骨干网和5个重点城市的城域网建设，并将量子通信技术与金融行业应用相结合。神州信息的全资子公司神州数码系统集成服务有限公司，是国盾量子的第一大客户。系统集成商从网络承建方处拿到订单，再采购产品提供商的设备，完成网络的系统搭建。“在量子精密测量领域，中国还存在一定的差距；在量子计算领域，中国整体上相比发达国家接近处于同一水平线，在量子通信领域，中国已经处于国际领先地位。”神州信息方面称。

　　张英华则强调，这种领先包括基础研究、应用研究和工程化。

　　但无论是国盾量子还是神州信息，都认为量子通信商业化应用还处在早期阶段。国盾量子在招股书中介绍，中国量子通信商业化项目处于推广初期，神州信息则介绍“量子通信商业化仍处起步阶段，要实现广泛应用还需要一定时间”。

　　神州信息认为，目前量子通信商业化推广的难度主要集中在两方面，一是产业链建设能力有限，这个行业发展壮大所需的产学研支持还不够均衡，上下游企业的发展程度、与现有电信网络的融合、产品体系的丰富度，都还没到理想状态。二是市场生态的培育还处在早期，不要说个人，就算是有安全需求的行业用户对于量子通信的应用方法和保障程度都还缺少充分认识，行业标准、资质、测评、认证等体系几乎处于空白状态。

　　国盾量子承认，与传统密码系统相比，在稳定性方面，公司的产品还处于劣势，例如密码机的平均无障碍时间已普遍能做到3万小时，而公司的产品在这个指标上大概是2万小时。

　　作为常需要采购设备商产品的系统集成商，神州信息认为现阶段量子通信设备价格还是偏高。国盾量子在量子通信产品领域是龙头企业，既有软件产品也有硬件产品，截至2018年底，我国建成的实用化光纤量子保密通信网络总长（光缆皮长）达7000多公里，其中超6000公里使用了国盾量子的产品。国盾量子的毛利率确实不低，2017年-2019年期间，均保持在68%以上，2020年上半年有所下滑，依然接近62%。

　　但尽管市占率相当高，受行业整体规模影响，国盾量子的营收并不高，从数据上来看，还有业绩下滑的风险。2017年-2019年期间，国盾量子实现主营业务收入分别为2.72亿元、2.56亿元和2.55亿元，扣非后归母净利润分别为 3073.4万元、2300.23万元和1469.32万元。

　　国盾量子的招股书显示，2017年-2019年期间，公司的QKD产品销售均价每年都在下降，主要是向神州数码系统集成有限公司销售的产品降价了。国盾量子称，神州数码系统集成公司是公司的重要合作伙伴，要保持良好的长期合作关系。

　　这或许是在行业发展早期，国盾量子的无奈之处。虽然量子通信有在国防、政务、金融、电力行业已经落地应用，但是想将产品直接销售给这些行业并不容易，主要还是销售给量子保密通信网络的建设方。现阶段，国家和各地政府投建量子保密通信网络的计划落地存在不确定性，有资质参与建设的企业更是为数不多，国盾量子非常需要跟系统商、网络承建方维护好关系。

　　前瞻产业研究院的数据显示，2019年中国量子通信行业市场规模为325亿元。

　　量子保密通信网络是量子通信的重要基础设施，建设该网络的投资成本大概会比普通的光纤网络贵多少？神州信息方面回复记者：“量子通信网络与传统光纤通信网络从应用功能上完全不同，量子通信网络用于量子密钥分发，传统光纤通信网络用于完成数据通信，就算是建设相同长度的网络，从成本上不具可比性。”

　　张英华则指出，随着量子通信设备的小型化、芯片化和集成化，硬件的投资成本一定会降下来，“相信随着技术的不断发展，量子通信设备和经典设备的成本差别不会太大。”

　　对于国盾量子、神州信息等量子通信的先行企业来说，为了它们自身的业务增长和行业成长，它们肩负着行业推广的使命。神州信息官网的一条宣传视频称：“在未来十到十五年，量子技术将走进千家万户，服务广大百姓。”这个预言会成为现实吗？我们拭目以待。

责任编辑：邵宇翔