2023全球量子通信与安全产业发展展望

全球量子通信与安全产业发展展望2023年2月20232022年10月4日，诺贝尔物理学奖公布，表彰获奖者“用纠缠光子进行实验，证伪贝尔不等式，开创量子信息科学”，诺贝尔奖的授予，既是因为他们的先驱研究为量子信息学奠定了基础，也是对量子力学和量子纠缠理论的承认。当前，人类社会正在经历前所未有的技术大爆炸时代，以人工智能和数字技术为代表的新一代信息技术正在快速融入我们的工作和生活，然而，数字信息泄露事件所带来的威胁持续存在，破坏性事件使得国家、组织机构和个人对信息安全的需求也与日俱增。同时，我们也深刻感受到量子计算机的真实威胁，量子算力的发展将极大推动人类社会进步，但也对基于大数分解、离散对数等公钥密码体系带来了前所未有的挑战。密码技术是网络安全技术的基石，量子信息安全使用基于量子物理的密码技术(QKD、QT、QSDC等)和基于数学算法的密码技术(PQC)，这些新一代加密技术可嵌套在整个网络的不同环节，提供一个额外的安全层，担负起抵御量子时代的信息安全重任。当前，基于物理技术的QKD密码体系已有一定应用，但仍在发展初期阶段；基于数学算法的现代密码学体系一直经历着破解技术的挑战，PQC会是终极解决方案吗？2022年，全球受困于经济增长乏力和新冠疫情的双重影响，量子通信与安全产业发展出现了短暂滑坡，但以美国、中国、欧盟、日本和韩国为主的科技发达国家并未停止在技术研发与产业政策支持方面的行动，量子通信与安全是量子时代国家间对抗的坚固的盾牌，不容忽视。在应用方面，国防军工、电网和金融仍然是目前量子通信与安全产业的主要应用行业，行业参与者需要不断探索新的行业应用场景，以需求来促进产业发展才是正确的路径。憧憬2023年，我们对行业仍然保持信心，期待QKD、QRNG和PQC在各垂直行业能加速应用。ICV 前沿科技咨询总监、高级副总裁：Jude Green序言本报告阐明的观点力求独立、客观，不构成任何广告。本报告数据以公开信息为主，以及对公开数据的整理。本报告版权归ICV及光子盒所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，需要注明来源(2023全球量子通信与安全产业发展展望. ICV TAnK, 光子盒, 2023.02)。使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制或发表。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。本报告涉及动态数据，表达截至发稿时的情况，不代表未来情况。本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。如有其它问题，请联系infer@icvtank.com， zhangxinyu@quantumchina.com 。声明量子通信与安全报告编写组2023年2月致谢本篇报告由全球前沿科技咨询机构ICV TAnK邀请中国量子科技平台公司光子盒联合研究和发布。感谢包括但不限于以下公司给予技术和素材的支持：2023全球量子通信与安全产业发展展望 目录技术进展 产业生态 公司分析 网络建设 投资概况 政策发布 产业预测 展望观点0110152630384148附录54技术进展010基于光纤传输的QKD线路刷新距离，为千公里陆基QKD打下基础。基于光纤的传输在2022年在QKD和量子安全直接通信(QSDC)两类技术闪，长度方上均刷新了长度纪录。量子密钥分发(TF-QKD)的传输距离刷新到833公里，这一成果向将千公里陆基量子保密通信更迈进一步。此外，TF-QKD也是近年来主要的发展细分方向，TF-QKD协议具有密钥速率随信道透过率平方根尺度下降的优势，是超远距离QKD的新方向。QSDC的传输距离刷新至100公里。物理加密技术主要进展为了解决量子时代的信息安全问题，出现了不同的技术及产品。无论是以物理为基础的方式，还是以数学为基础的方式，终极目的都是为了能将现有网络信息传输的风险降低。本章从以物理基础为主的加密技术和以数学基础为主的加密技术作为大类，将2022年的各项进展按技术、应用和标准三大方面进行展开分析。子系统纵深发展，高性能光源、量子中继器等核心上游器件是重要提升点之一。QKD系统的提升，除了在安全性这一核心方面在提升，也在核心组件级方面做成努力，例如高品质光源。除了在QKD系统中应用，量子光源技术还可能赋能量子计算和量子精密测量，因此，发展新一代光源这一基础技术及器件，将为多个未来应用提供可能性。德国在光子技术被明确为重点发展技术。2022年有多个团队在量子光源方面尝试不同的基底材料、工艺和器件技术，以提升光源的质量。例如，中国的电子科技大学与合作方验证了铌酸锂基片上频分复用宣布式单光子源方案；英国量子光源初创公司Aegiq与埃塞克特大学合作，研发用于空间通信的量子光源。另外，美国的亚马逊云科技(AWS)与美国能源部国家量子信息科学研究中心(Q-NEXT)合作，进行量子中继器相关技术工艺的制造和开发，并通过纳米定位器将光纤尖端和中继器接收光子的部分进行对齐，以应对工程挑战，推进量子网络建设。1基于卫星的QKD已有多国参与研究，以期发射微纳卫星以验证组网技术。卫星传输是除光纤传输之外的重要传输方式，也是目前量子通信的主要发展技术。由量子通信卫星组成的天地一体的量子网络进一步展开实验，各国均希望在网络安全和通信方面的拥有自主权，通过印证卫星组网的方案，将量子保密通信网络向经济化、小型化、商业化发展。中国、英国、新加坡、荷兰、卢森堡、法国、加拿大、印度等国均在2022年有卫星QKD进展：中国的墨子号卫星刷新到当前最远的1200公里QKD；济南一号微纳卫星成功发射。英国将原有卫星地面站选为用于演示和测试量子安全通信卫星光学地面站；英国还与新加坡公司和荷兰公司合作，开发Spetre卫星。卢森堡卫星公司SES牵头的20家欧洲公司组成联盟，在欧洲航天局(ESA)和欧盟委员会的支持下，将设计、开发、发射和运营基于低轨卫星EAGLE-1的端到端安全QKD系统。法国Airbus称已开发出能够支持基于卫星