各国竞相布局量子信息技术，我国在量子通信产业已经起步

量子信息科技被各国重视，纷纷投入资金和项目支持

量子是构成物质的基本单元，是不可分割的微观粒子（譬如光子和电子等）的统称。量子具有不可全面观测性（测不准）、不可复制性、态叠加性的性质。

根据观研报告网发布的《中国量子通信行业发展深度调研与投资前景研究报告（2022-2029年）》显示，量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的新兴交叉学科，量子信息技术已经成为世界各国实施高新技术战略竞争的焦点之一。量子信息技术通过对光子、电子和冷原子等微观粒子系统及其量子态进行精确的人工调控和观测，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象，以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息。以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术在信息安全、通信网络、人工智能、空间探测、生物医疗等诸多领域将产生基础共性乃至颠覆性的重大影响。

量子技术主要可分为三类，分别为量子计算、量子通信和量子测量。量子技术被视为可能引发信息技术体系的颠覆性创新和重构，并诞生改变游戏规则的变革性应用，从而推动信息通信技术换代演进和数字经济产业突破发展。

由于量子技术本身的重要性，各国普遍在量子方面加强了科研规划和布局投入，各国首次规划时间如下：

各国量子信息技术领域首次项目规划布局

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美国长期高度重视和持续投入支持量子信息领域的科学研究和应用探索，近年来通过《国家量子行动（NQI）》《量子信息科学国家战略概述》《美国量子网络战略规划》等多项立法与规划，明确量子计算机、量子互联网和量子传感器等重点发展方向，对基础科学研究、原理样机研制、网络技术试验和应用场景探索设臵分阶段发展目标，进一步开展中长期规划部署。NQI 方案年度报告3显示其基础科研和重点发展领域投资规模远超原计划，支持与推动力度正进一步加大。根据 NQI 立法授权，美国白宫国家科学技术委员会成立国家量子协调办公室，牵头组织国家科学基金会（NSF）、能源部（DoE）和国家技术标准局（NIST）等多部门，在基础科学研究、工程技术研发、应用场景探索、人才教育培训和产业链构建等方面，开展全方位体系化布局。NSF 向美国高校优势科研团队注资，新成立三所量子飞跃挑战研究所，持续支持四家量子信息科学物理前沿中心。DoE 在下属国家实验室体系中成立五个量子信息研究中心，牵头组织量子互联网等技术验证实验，支持基础科研成果的工程研发转化。NIST 开展光钟、量子探测存储和抗量子计算破解加密算法等技术研究与标准化，提供微纳加工平台和超低温测试床等基础设施服务。

我国高度重视和大力支持量子信息领域的基础研究、科学实验、网络建设和示范应用。2020 年 10 月，习近平总书记在中共中央政治局第二十四次集体学习中，做出把握量子科技大趋势，下好先手棋系列重要指示，为加快促进我国量子信息技术领域发展提供了战略指引和根本遵循。2021 年 3 月，《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和 2035 年远景目标纲要》正式发布4，明确提出聚焦量子信息等重大创新领域组建一批国家实验室；瞄准量子信息等前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目；在量子信息等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业；加快布局量子计算、量子通信等前沿技术，加强基础学科交叉创新；深化军民科技协同创新，加强量子科技等领域军民统筹发展。2021 年以来，北京、安徽、广东、上海、山东等21 个省市在地方―十四五‖科技与信息技术产业发展规划中，对量子信息领域基础科研、应用探索和产业培育等方面做出具体部署，提供政策引导与项目支持。

我国在量子通信领域有着一定的先发优势

量子通信则主要是指量子加密通信，即利用量子的叠加态和纠缠效应，在经典通信的辅助下进行量子密钥的产生、分发和接收，可以在很大程度上提升信息的安全性。基于量子密钥分发和对称加密算法的量子保密通信技术已经初步实用化，在商用设备、实验网络和示范应用等方面取得了一定的进展，但仍面临下游需求不明，业绩持续性不足等问题。

量子通信主要依赖量子随机数发生器（QRNG）、量子密钥分发设备（QKD）等一系列量子密钥生成和传输设备集合形成密钥资源，并进一步依赖集成后的量子安全设备和量子网络为政务、金融、电力、数据中心等客户提供信息加密服务。

我国在量子通信领域专利申请数量遥遥领先，为当前世界各国中专利申请最多国家，我国量子通信发展具备其竞争优势。

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我国量子通信发展：

（1）京－津量子通信网络

2004 年，中国科学技术大学郭光灿团队完成了从北京望京－河北香河－天津宝坻的量子密钥分发，所用的商用光纤长度可达 125km。

（2）北京星型量子通信网络

2007 年，中国科学技术大学郭光灿团队在北京成功搭建了四用户星型量子通信网络。该网络基于诱骗态方案实现量子密钥分发，网络中最长商用光纤链路可达 42km。

（3）合肥量子电话网

2008 年 10 月，中国科学技术大学潘建伟团队实现了基于可信中继方式的量子电话网。该网络基于商用光纤搭建，包括 3 个节点，分别位于杏林、中国科学技术大学、滨湖，有 2 条点对点量子密钥分发链路，平均链路长度约为 20km。

（4）芜湖量子政务网

2009 年 5 月，中国科学技术大学郭光灿团队在安徽芜湖建成了一个 7 节点的量子通信网络。该网络中有 4 个节点由基于波分复用的被动式路由器连接，构成无中继干网。该网络链路长度可达 10km，量子密钥成码率约 0.49kb/s。

（5）合肥全通型量子电话网

2009 年 8 月，中国科学技术大学潘建伟团队在合肥建成了一个星型 5 节点全通型量子电话网，实现了基于一次一密的安全保密通话功能。该网络采用全通型光交换机作为组网设备，利用波分复用技术实现了量子信号和同步信号的共纤传输。

（6）合肥城域量子通信网络

2012 年 2 月，合肥城域量子通信网络建成。该网络包括 46 个节点，采用基于集控站的组网方式，三个集控站组成环形网络，通过集控站中的矩阵型光量子交换机实现星型网络拓展，并保留了全通型光量子交换机下挂用户的结构，从而构成混合型网络拓扑。整个网络使用光纤约 1700km，借助量子密钥分发技术，能够实现高安全等级的实时语音通信、文件传输等功能。

（7）金融信息量子通信网

2012 年 2 月，新华社和中国科大合作建设的金融信息量子通信验证网在北京开通，建成了连接新华社新闻大厦和新华社金融信息交易所的“金融信息量子保密通信技术验证专线”，包括四个节点、三个用户，形成了世界上第一个金融信息领域的量子通信应用网络。

（8）济南量子通信网络

2013 年 11 月，济南城域量子通信网络建成并投入使用。该网络具有 56 个节点，接入 20 多家单位的 90 余个用户。该网络能够提供基于量子密钥加密的语音、视频电话以及数据通信服务，并且在网络中初步实现了设备管理、性能监控、拓扑管理等网络管理能力。主干网采用集控站组网的方案，接入网采用了全通型光量子信道交换机进行链路汇聚。全网共有 437条量子密钥分发链路动态工作，经过长期测试工作稳定。

（9）京沪干线量子通信网络

2017 年 9 月，“京沪干线”量子通信网络正式开通，该干线开通后，实现了连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长 2000 多公里的光纤量子通信骨干网络。该网络沿线一共设置了北京、济南、合肥、上海等 32 个可信中继站点，全线路量子密钥成码率大于 20kb/s，已在交通银行、工商银行京沪间远程应用。

（10）星地一体化量子通信网络

2017 年 9 月，“京沪干线”与“墨子号”量子科学实验卫星成功对接，在世界上首次实现了洲际量子通信。这意味着全球首个星地一体化的量子通信网络已初具雏形。该网络已实现北京、上海、济南、合肥、乌鲁木齐南山地面站和奥地利科学院 6 点间的洲际量子保密通信视频会议。

（11）武汉量子通信网络

2017 年 10 月，武汉市量子通信网络一期建成并开始运营。该网络是采用“经典－量子波分复用技术”的商用网络。用户的业务数据通信和量子密钥分发可以用一根光纤承载，减少了对光纤资源的占用。该网络完全建成后将覆盖 60 个用户节点，目前主要面向政务领域提供服务。

（12）‘星地一体’环岛量子保密通信网络

2020 年 10 月，海南省“‘星地一体’环岛量子保密通信网络”项目签约。量子保密通信网络将为海南自贸港政务、金融、交通、能源等领域提供高等级的安全服务。该项目还将在海南文昌建设实用化量子卫星地面站，实现与“墨子号”的对接，从而将环岛量子保密通信网络接入到国家骨干网，实现海南和北京、上海、广州等重要城市的跨域数据安全流通。

我国量子通信技术的快速发展得益于国家的提前布局和支持。十三五期间，如安徽、山东、北京、上海、江苏、浙江、广东、新疆等众多省份将发展量子信息技术、建设量子通信网络，在十四五阶段，中国量子保密通信市场也将迎来快速发展阶段。

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量子通信产业链较长，部分领域我国走在世界前列

尽管量子通信产业仍处在发展的相对应用的早期阶段，但是中国量子通信产业链已日趋完善。我国的量子保密通信技术已经逐渐走到了世界前列，产业化更是先行于世界，初步形成了一条探索型产业链，涉及基础研究环节、设备研发环节、建设运维环节、安全应用环节。

量子通信产业链

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产业链的上游主要是元器件供应商和核心设备制造商，且已基本实现自主可控。上游元器件包括器件、芯片和雪崩二极管，器件又包括单光子探测器件、频率转换器件和量子随机器件等；芯片包括信号处理芯片、光学芯片及量子光源等。上游元器件目前国内基本可以做到完全自主供给。

量子通信的核心设备制造，包括量子制备、存储、交换等，具体包括量子密钥分发设备、量子交换机、量子网关、量子网络站控、量子随机数发生器等，以及中游的量子设备与解决方案提供环节，这是整个量子通信产业链的核心环节，目前国内供应商主要是国盾量子、问天量子、九州量子等量子通信核心设备商；此外，量子保密通信还会用到经典通道，因此华为、中兴等通信设备商也在产业链中。

产业链的中游主要是量子通信网络的传输层和平台层，传输层依靠现有光纤通信网络即可，目前国内量子保密通信网络的建设包括了三个层级：国家骨干网（一级干线）、省骨干网（二级干线）和城域网。与现有的通信网络类似，量子保密通信网络除了设备商还需要运维商，唯一的不同是，量子网络的运维不是垄断行业，不仅是量子网络公司可以参与，还有神州信息、中国通服等传统运维商。比如“京沪干线”的建设，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是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。

平台层包括了经典网络管理子系统、量子网络管理子系统、量子密钥分发子系统、综合网络监控子系统、备份与容灾子系统、量子密钥管理子系统等。

量子通信产业链下游主要是各种行业应用，包括金融、军事、政务、商务等领域，这些领域对保密通信的需求较大。