專業(yè)經(jīng)濟研究智庫權威行業(yè)研究報告-PAGE1-2015年12月11日，歐洲物理學會新聞網(wǎng)站“物理世界”公布了2015年度國際物理學領域的十項重大突破，中國科學技術大學教授潘建偉、陸朝陽等完成的科研成果“多自由度量子隱形傳態(tài)”入選并名列榜首。讓“量子通信”這個概念引爆A股市場，也讓“量子通信”這個鮮為人知的概念進入大家的視野。就量子通信其重要性而言，在于它絕對安全的特性，在全球各地高度重視信息安全的今天，誰掌握了量子通信技術，可以說掌握了信息時代最重要的技術之一。本報告從量子通信的基本介紹、發(fā)展環(huán)境、發(fā)展現(xiàn)狀、發(fā)展應用和前景趨勢五個方面進行解讀，分析中國量子通信的發(fā)展機遇和挑戰(zhàn)，對量子通信發(fā)展態(tài)勢進行簡要介紹。一、量子通信基本介紹（一）量子信息的應用量子信息學是量子理論的重要應用之一。在量子信息學中，信息由量子態(tài)進行表征，在量子信道中傳輸量子態(tài)，信息處理則是量子態(tài)的受控演化，最后信息的提取則需通過對量子系統(tǒng)執(zhí)行量子測量。其中，最主要的應用是在量子通信和量子計算領域。1、量子計算計算過程的物理實現(xiàn)，可以歸結為一個被編碼的物理系統(tǒng)的受控演化。在電子計算機時代，即是通過對電平信號編碼信息，利用程序和電子元器件進行系統(tǒng)的演算控制。隨著電子元器件的尺寸的不斷縮小，以及計算復雜度的日益增加，量子計算被看做下一代計算機的發(fā)展方向。圖表量子信息計算的研究領域資料來源：產(chǎn)研智庫2011年，全球首臺商用量子計算機D-Wave1誕生。它采用了128個超導量子比特組成的量子處理器。目前商用的D-Wave2X?號稱是世界上目前最強的量子計算機。2015年谷歌、美國宇航局（NASA）和美國大學太空研究協(xié)會已經(jīng)與量子計算機開發(fā)商D-Wave簽訂為期7年的商業(yè)協(xié)議，以獲得后者開發(fā)的最新量子處理器。2、量子通信完整的量子通信系統(tǒng)實現(xiàn)以通信編碼理論為基礎，以特定的量子通信協(xié)議為核心，通過實現(xiàn)量子信號的產(chǎn)生、調制和探測等關鍵技術，最終能實現(xiàn)信息的傳送。隨著通信網(wǎng)絡理論的發(fā)展以及量子中繼技術的突破，量子通信網(wǎng)絡將有望從局域網(wǎng)走向更大規(guī)模的廣域網(wǎng)絡，乃至全球規(guī)模。圖表量子信息傳輸?shù)难芯款I域資料來源：產(chǎn)研智庫量子通信的數(shù)學理論基礎是量子信息論，是量子力學與信息論結合的產(chǎn)物。其中，首要問題是如何度量用量子態(tài)表征的信息及量子信息中特有的資源（如量子糾纏）；其次，如何最優(yōu)的利用給定的量子通信資源進行通信，這涉及量子資源的表示、壓縮以及量子信道容量的計算?？傮w來看，還有很多待解決的公開問題，目前仍是研究熱點。（二）量子通信系統(tǒng)組成量子通信是指利用量子糾纏效應進行信息傳遞的新型通訊方式，是量子論和信息論相結合的成果。量子通信具有絕對安全和高效率等特點，給信息安全帶來了革命式的發(fā)展，是目前國際量子物理和信息科學的主要研究方向，主要涉及的領域包括：量子遠程傳態(tài)、量子密碼通信等。目前應用發(fā)展相對成熟的為量子密碼通信。量子通信系統(tǒng)的簡化模型包括量子信源，量子信道和量子信宿三個主要部分。量子信源產(chǎn)生消息并發(fā)送出去；量子調制將原始消息轉換成量子態(tài)形式，產(chǎn)生量子信號；量子信宿是消息的接收者，量子解調將量子態(tài)的消息恢復成原始消息；其余都屬于量子信道范疇。另外通常還有輔助信道，是指除了傳輸信道以外的附加信道，如經(jīng)典信道，主要用于密鑰協(xié)商等。圖表量子通信系統(tǒng)的組成資料來源：產(chǎn)研智庫量子通信系統(tǒng)的主要設備包含：通信網(wǎng)絡主設備（含核心器件)、終端設備，還包括配套的科學儀器以及系統(tǒng)性的管控和應用軟件等。（三）量子通信的主要形式量子通信的主要形式包括基于量子密鑰分發(fā)（QuantumKeyDistribution）的量子保密通信、量子密集編碼（QuantumDenseCoding）和量子隱形傳態(tài)（QuantumTeleportation）等。另一方面，量子通信傳輸?shù)男畔⒖梢苑譃閮深悾航?jīng)典信息和量子信息。量子密鑰傳輸?shù)闹饕瞧渌畔ⅲ孔用芗幋a和量子隱形傳態(tài)中主要是量子信息。圖表量子通信主要形式資料來源：產(chǎn)研智庫（四）量子通信的發(fā)展優(yōu)勢1、具有極高的安全性和保密性。根據(jù)量子不可克隆定理，量子信息一經(jīng)檢測就會產(chǎn)生不可還原的改變，如果量子信息在傳輸中途被竊取，接收者必定能發(fā)現(xiàn)；量子通信沒有電磁輻射，第三方無法進行無線監(jiān)聽或探測；2、時效性高、傳輸速度快。量子通信的線路時延近乎為零，量子信道的信息效率相對于經(jīng)典信道量子的信息效率高幾十倍，并且量子信息傳遞的過程沒有障礙，傳輸速度快；3、抗干擾性能強，量子通信中的信息傳輸與通信雙方之間的傳播媒介無關，不受空間環(huán)境的影響，具有完好的抗干擾性能，同等條件下，獲得可靠通信所需的信噪比比傳統(tǒng)通信手段低30～40dB；4、傳輸能力強，量子通信與傳播媒介無關，傳輸不會被任何障礙阻隔，量子通信的其中一種方式——隱形傳態(tài)，還能穿越大氣層，既可在太空中通信，又可在海底通信，還可在光纖等介質中通信。二、中國量子通信發(fā)展環(huán)境（一）國家政策大力扶持量子通信發(fā)展我國從2001年開始，在科技部“973”計劃、“863”計劃、國家自然科學基金重點項目、中科院知識創(chuàng)新工程重大項目以及“十二五”專項規(guī)劃前瞻性支持下，量子通信試驗驗證獲得重要進展。國家十三五規(guī)劃建議中要求部署一批體現(xiàn)國家戰(zhàn)略意圖的重大科技項目，量子通信首當其沖。在我國大力支持高科技戰(zhàn)略新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展的現(xiàn)階段，以量子信息技術為代表的高尖端領域或許已經(jīng)迎來最好的發(fā)展時期，未來政府加大投入和扶持力度是大概率事件。同時國家層面對于信息安全空前的重視程度，都促使量子信息成為具有頂層戰(zhàn)略意義的重要領域和發(fā)展方向?？萍疾?016年2月16日信息安全上升到國家戰(zhàn)略地位，世界各國也越來越重視信息安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，紛紛出臺相關信息安全政策，因此加大了對量子通信的政策扶持。（二）信息安全威脅越來越嚴重，量子通信行業(yè)聯(lián)盟成立全球網(wǎng)絡安全威脅仍呈現(xiàn)爆發(fā)性增長的態(tài)勢，各類網(wǎng)絡攻擊和網(wǎng)絡犯罪的現(xiàn)象屢有發(fā)生，并且呈現(xiàn)攻擊手段多樣化、工具專業(yè)化、目的商業(yè)化、行為組織化等特點。2015年中國重要的泄露事件，主要有：機鋒用戶數(shù)據(jù)泄露、酒店開房記錄泄露、?？低暠O(jiān)控設備被境外控制、超30省過5000萬社保信息泄露、人壽10萬保單信息泄露、考生信息泄露、大麥網(wǎng)600萬用戶信息泄露、蘋果xcode開發(fā)工具大范圍感染APP應用、網(wǎng)易郵箱過億用戶敏感遭泄露、偉易達集團500萬個家長和超過20萬個小童的數(shù)據(jù)資料泄露、申通快遞13個信息漏洞，越3萬信息被竊取等等。當前移動互聯(lián)網(wǎng)已經(jīng)成為全球發(fā)展最快、潛力最大的新興市場。在移動互聯(lián)網(wǎng)給用戶帶來便捷服務的同時，也為惡意軟件的傳播提供了新的通道，使得用戶自身的重要敏感信息容易處于極不安全的環(huán)境之中。此外，由于智能終端的移動性與通話、短信、話費、移動支付、用戶隱私等重要信息密切關聯(lián)，其蘊含的巨大經(jīng)濟利益勢必將吸引大量黑客開發(fā)惡意程序，從而造就了趨利性明顯的特征。圖表信息安全受到威脅資料來源：產(chǎn)研智庫量子通信是信息安全研究重點方向，量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性，不但在國家安全、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景，而且逐漸走進人們的日常生活。2015年12月19日中國量子通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟成立，由中國科學院國有資產(chǎn)經(jīng)營有限責任公司（國科控股）牽頭，中國科學技術大學、科大國盾量子技術股份有限公司、阿里巴巴（中國）有限公司、中國鐵路網(wǎng)絡有限公司、中興通訊股份有限公司、北方信息技術研究所等單位組成。三、量子通信應用分析量子通信在軍事、國防、金融等信息安全領域有著重大的應用價值和前景，不僅可用于軍事、國防等領域的國家級保密通信，還可用于涉及秘密數(shù)據(jù)和票據(jù)的電信、證券、保險、銀行、工商、地稅、財政以及企業(yè)云存儲、數(shù)據(jù)中心等領域和部門，而技術又相對成熟，未來市場容量極大。圖表量子通信在信息安全方面的應用機會資料來源：產(chǎn)研智庫2012年2月中國金融信息量子通信驗證網(wǎng)開通，量子通信在金融信息安全領域應用開端。該金融信息量子通信驗證網(wǎng)由中國科學技術大學、新華社聯(lián)合安徽量子通信技術有限公司、山東量子科學技術研究院有限公司共同建設。該項目首次在全球范圍內利用量子通信網(wǎng)絡技術以保障金融信息的傳輸安全，屬于量子通信技