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                量子安全網“又大又圓”,量子通信的春天到了?

                第一財經 2021-12-03 10:01:23

                作者:馮麗君    責編:錢焜

                近日,第一財經走訪中國量子科技第一股國盾量子(688027.SH),與國盾量子總裁應勇交流與對話。

                量子技術賽道近年來吸引了大量投資機構的目光。

                今年,“十四五規劃”及政府工作報告中首次出現“量子信息”的身影,國家在量子信息科學(量子通信、量子計算、量子測量等)上的投入將持續增加,并將大力支持相關企業的發展。

                近日,第一財經走訪中國量子科技第一股國盾量子(688027.SH),與國盾量子總裁應勇交流與對話。

                國盾量子主要從事量子通信產品的研發、生產、銷售及技術服務,為各類光纖量子保密通信網絡以及星地一體廣域量子保密通信地面站的建設系統地提供軟硬件產品,為政務、金融、電力、國防等行業和領域提供組網及量子安全應用解決方案,并前瞻布局了量子計算等領域科研儀器的研發、生產和集成服務。其主要產品包括量子保密通信網絡核心設備、量子安全應用產品、核心組件以及管理與控制軟件四大門類。其中量子保密通信網絡核心設備主要包括量子密鑰分發(QKD)產品和信道與密鑰組網交換產品。2020年,國盾量子入選國家工信部第二批專精特新“小巨人”企業。

                “在經典通信網上融合量子安全”

                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。其中量子通信(以QKD為主)是最先走向實用化和產業化的量子信息技術,正處于從實用走向產業規模應用的重要階段。

                “從世界范圍來說,中國的量子通信技術的科技創新和應用發展都走在前列。國盾所做的就是利用量子技術解決信息傳遞里的安全加密問題。”應勇對第一財經表示。

                信息技術如互聯網、物聯網、大數據等技術的發展,一方面給我們帶來了非常多的便利,另一方面對信息安全也提出了更高的要求。“除了傳統上我們認為對安全有需求的行業,如政務、國防、金融等行業以外,還有一些新的需求場景,比如說工廠信息化、醫療信息系統建設中也需要信息安全。”應勇對第一財經表示, 在數據傳輸和數據儲存的過程中,安全是相對薄弱的環節。因為數據傳輸需要用到外部資源,比如光纖,可能從物理上脫離發送方和接收方的管控范圍。“數據裸傳肯定是不行的,這個過程中就需要加密。”

                目前,非對稱密碼體系在互聯網應用廣泛,但面對量子計算機在內的算力不斷提升,基于數學復雜度的密碼被破解將成為可能。“目前的量子計算機算力還達不到能破解密碼的水平,但是從長期安全性考慮,現在的密碼體系還是面臨威脅。而量子保密通信是解決量子計算攻擊的有效方式。在信息傳遞的兩點之間,通過光纖鏈路等形成一個密鑰的交互通道,利用量子力學的一些特點,使得兩端能夠形成源源不斷的密鑰。這種密鑰一是能夠保證隨機性,二是能夠保證密鑰分發通道不會被第三方監聽,三是能夠有效對抗量子計算的攻擊。”

                應勇對量子通信的未來市場保持樂觀態度。他認為,現在全球都遍布經典通信網,目前量子通信從技術上已經可以和現有的光纖網絡融合。未來如果建設長效信息安全的基礎設施,那么可以在全國范圍內建立這樣一張量子網絡:經典通信的每任意兩個節點間都增加QKD設備或集成QKD功能,在傳輸信息的同時對數據加密。“理論上有可能會在現在的經典通信網上融入量子安全網,‘信息到哪加密到哪’,未來的市場規模將非常廣闊。”

                根據通聯數據Datayes!,2017-2019年,中國量子通信行業市場規模分別為179.80億、319.87億、426.06億元,2020年市場規模預計能夠達到542.02億元。

                至于全國性的量子安全網多久能夠建成,應勇表示,“對于初創產業來說,規?;凑帐暧嬁赡苁且粋€正常周期。”

                市占率超90%,客戶集中度高

                密鑰分發的傳輸距離和QKD產品成碼率是量子保密通信網絡建設以及行業應用方案的關鍵指標。目前主流的光纖每公里約0.2dB衰減,而國盾量子的QKD設備可以在24dB衰減的條件下工作,并已得到大量的實際應用,如“京滬干線”中多個相鄰站點的衰減大于20dB,最大距離超過89km。

                根據可比量子通信企業官網公開信息,目前可比企業QKD設備的最大工作衰減為18dB,實際部署的最大距離是歐洲SECOQC網絡中的85km。

                從組網規模來看,國盾量子的產品已應用于“京滬干線”以及與其相連的北京、上海、濟南、合肥等地的城域網,并通過“墨子號”量子科學實驗衛星與烏魯木齊城域網和四個地面站相連,互聯互通的網絡節點數大于70個,網絡中管理和運行的QKD設備數量大于400臺。

                對比來看,2017年建成的“寧蘇量子干線”全線共有9個節點,歐洲SECOQC網絡節點數量為6個,所管理的QKD設備總數十余臺;東京QKD網絡節點數也為6個,設備數量也只有十余臺。

                國盾量子招股書顯示,截至2018年末,我國已建成的實用化光纖量子保密通信網絡總長(光纜皮長)已達7000余公里,其中超過6000公里使用了公司提供的產品且處于在線運行狀態,市占率超過了90%。目前,我國正在建設的“國家廣域量子保密通信骨干網絡建設一期工程”項目、“濟青干線”等干線都使用了公司產品,國家電網“星地一體”量子保密通信項目、中國人民銀行清算中心等示范項目,也是由國盾量子提供量子保密通信相關產品和服務。

                國盾量子招股書

                除了市占率高,國盾量子的盈利水平也十分可觀。2020年,公司量子保密通信產品的毛利率高達73.85%,綜合毛利率達69.12%。

                2020年年報

                技術驅動型企業,近半數都在搞研發

                “毛利率高、研發投入大是技術密集型行業的普遍特征。目前全球都在加速推動量子信息技術從基礎研究向產業應用過渡,國內外都在推廣期。我們公司占據的市場份額比較大,研發起步早,積累實力比較強,所以有一定的定價權。未來,我們預計產品規模會上去,相應的研發成本會攤薄,我們也會有意識地去降低產品價格,以加快新技術的推廣應用。”應勇透露。

                對量子保密通信等新技術來說,相關標準的制定是行業大規模應用推廣的必要條件。截至今年6月,國盾量子正在牽頭或參與多項國際、國家及行業標準的研制工作,其中牽頭國際標準及預研7項、國家標準1項、國內通信行業標準及預研5項;參與國際標準及預研13項、國內通信行業標準及預研12項、國內密碼行業標準及預研3項。

                研發方面,2020年年報顯示,國盾量子2020年研發投入占營業收入的比例為45.39%,2019年這一數字為29.45%。2020年研發人員數量占公司總人數的比例為49.59%,近半數員工都在搞研發。

                “國盾是一個技術驅動型的企業,核心技術的研發是我們的核心競爭力。我們的研發人員更多是對技術的產品化,就是把原創的實驗室技術轉化為市場銷售的產品,以及結合客戶的需求進行產品研發。我們的研發能力不可能覆蓋從原始創新到應用創新的完整過程。我們更多是在前端通過跟學校、實驗室進行技術合作,在公司階段就是做我們擅長的產品化。”應勇對第一財經表示。

                截至2020年底,國盾量子已擁有專利242項,其中發明專利71項(其中國際專利14項)、實用新型專利135項、外觀設計專利36項,計算機軟件著作權203項。

                不過,值得注意的是,公司2020年前五大客戶占據年度銷售總額73.44%,客戶集中度較高。

                2020年年報

                切入量子計算賽道,回應美國“實體清單”

                2021年,量子計算公司IonQ和量子加密公司Arqit分別登陸了紐交所和納斯達克。據統計,2021年前10月全球量子技術公司共計完成34筆融資,金額達28億美元(約合人民幣178億元),是2020年10億美元融資的2.8倍,其中量子計算公司融資近20億美元。

                應勇認為,盡管目前量子計算還在早期,但卻是科技布局中的“必爭之地”。一方面,在探索專用量子模擬機并最終實現通用量子計算機的道路上,與之相關的科研儀器市場和產業也會加速發展;另一方面,隨著量子計算的發展,可以對抗量子計算破譯的信息安全防御技術,特別是量子保密通信技術也會越來越顯著地在新一代信息系統中發揮作用。

                實際上,借助于登陸資本市場,國盾量子也逐步切入量子計算領域科研儀器的研發、生產和服務。2020年公司推出了超導量子計算操控系統ez-Q Engine,并在2021年實現了迭代升級,打破國外同類技術壟斷,已服務于中科院物理所、南方科技大學等團隊。2021年10月底,國盾量子作為“祖沖之二號”參與單位,提供了室溫電子學系統搭建和維護等方面的支持,助力中國實現超導量子方面的優越性。

                值得注意的是,美國商務部官方網站于當地時間2021年11月24日公布信息,其下屬的工業和安全局將包括12家中國實體在內的27家實體新增列入“實體清單”進行出口管制。國盾量子及其子公司上海國盾量子信息技術有限公司(下稱“上海國盾”),中國科學技術大學合肥微尺度物質科學國家研究中心被列入其中。

                不過,國盾量子在11月26日的公告表示,其量子保密通信相關產品及量子計算調控系統等產品的核心組件已實現國產化,少量通用進口元器件均有國產化替代方案,該事項對國盾量子生產經營的影響總體可控。目前,國盾量子利用首發上市募集資金正在建設“高性能超導量子計算原型機和云平臺”項目,擬形成新一代量子調控技術、超導量子計算機整機集成技術等核心技術。

                對于像量子信息等新技術應用推廣過程中面臨的各種問題,應勇認為,要鼓勵“產學研用”融合,實現從核心部件到外圍設備、器件的全環節自主可控,“鼓勵新技術的使用和迭代提升,就是對科技創新的最好支持”。

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                量子通信

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