通信行业：量子通信与量子计算，量子应用新领域，低成本算力无极限

【东吴通信侯宾团队】 量子通信与量子计算：量子应用新领域，低成本算力无极限 东吴证券通信首席分析师 侯宾 联系电话：17610770101、010-66573632 联系邮箱：houb@dwzq.com.cn 证券研究报告 执业证号：S0600518070001 报告日期：2019年4月18日 20471631/36139/20190423 14:01目录 一、量子计算与量子通信简介 二、量子计算与量子通信的应用 三、量子通信发力网信安全市场 四、 投资建议 五、风险提示 20471631/36139/20190423 14:01核心观点: 1、量子通信较传统算法更具优势：量子通信在传统算法的基础上进一步扩展，将融合和叠加更多的信息数据，借由量子之间的相干性，整体的传输、分析速率有超倍的提升。 2、量子通信技术日渐成熟：量子通信技术相较于量子计算更加成熟，目前已经在通讯领域付诸实践，如“京沪干线”、“墨子号”量子通信卫星等实践充分证明了量子通信的可行性，量子通信技术已经开始从理论走向实践。 2、网络流量及用户数的增长将是量子通信的发展驱动力：随着5G时代的到来，移动互联网流量预计将会出现井喷式增长，大量的信息数据也将在云上进行分析和处理，网络信息安全需求也将出现新一轮增长，量子通信的加密式的传递方式将成为网络信息安全解决方案的重要一环。 3.网信安全市场需求稳增，量子通信龙头企业必将受益：据前瞻产业研究院数据统计初步测算2018年我国量子通信行业市场规模将达到320亿元左右。目前量子通信的发展势态强劲，相关配套设施与应用场景不断落地，增长空间广阔。建议关注量子通信龙头企业。 风险提示：专网通信订单预期不达预期；信息安全市场规模不达预期。 核心观点 20471631/36139/20190423 14:01一、量子计算与量子通信简介 20471631/36139/20190423 14:011.1 量子计算原理 基本原理：传统计算机的输入态和输出态都是经典信号，输入信号序列按一定算法进行变换，由计算机内部逻辑电路来实现有关的信息分析。因为本征态的的两个区间限制，传统计算机只能在0和1两个比特之间进行正交变换，每一步都有既定的正交态路线，且不能出现对应的路线叠加。也就是说传统计算机的通用计算是在一个具有限制的框架中进行的，而你不能打破这个框架，不然就毁掉了整个系统机制。而量子计算机与传统计算机的不同就在这里，量子不像半导体只能记录0与1，它可以同时表示多种状态。因为这个自带优势，量子计算机的输入态和输出态为一般的叠加态，其相互之间通常不正交。 假设有一条迷宫，选一条路一直走直到死胡同，然后回头重新选择走别的路，假设走一次需要一秒钟。如果我们能同时控制 10 个量子比特来做运算，2的10次方等于1024，相当于我们1秒钟可以测试1024条路。而传统计算机1秒却只能测试一条路。如果我们能同时控制5000量子比特的量子计算机，甚至就可以瓦解当前所有区块链系统，加密货币的信任体系将被不复存在。 实验结论表明，每一个量子单元之间都存在着并行的必然联系（每有两个量子比特串列，就会作为一个整体动作），你只需要对一个量子比特进行处理，影响就会立即传送到串列中多余的量子比特。而这一特点，也正是量子计算机能够进行高速运算的关键。 20471631/36139/20190423 14:011.2 量子计算发展历程与现状 3G时代 4G时代 量子计算发展现状： 量子计算可以看作是今天计算资源的无限扩大，而这种资源进化可能性，对于国家和地区经济来说显然是战略性的。在量子计算越来越成熟的今天，国家层面的量子布局甚至争抢，也开始趋近白热化。 2018年12月，美国国会宣布通过了一项旨在加强美国量子计算领域领先地位的法案，特朗普即将签署生效。这项法案包含建设国家级量子计算项目、确保量子计算技术不外流等多个方面。美国科技媒体一致认为，这项法案在国际贸易局势的背景下，将可能把发展量子计算置于美国头等大事的位置。 美国政府直接参与量子计算布局，在这两年呈现愈演愈烈的趋势。相关技术的禁止出口等级也直线上升。很显然，新一轮的科技竞赛已经被美国拉开了大幕。 这一背景下，2018年中国、欧盟、英国、加拿大、日本都开始大手笔投入量子计算布局。到了2019年，很大概率上我们可以想见量子计算会散发出更多竞争甚至火药的味道。然而在一项基础科技开始成熟时，这或许也是国际格局下必然生长出的结果。 20471631/36139/20190423 14:011.3.1 量子计算主要玩家 主要玩家： 科技公司：谷歌、阿里巴巴、IBM、惠普、英特尔、微软、D-Wave、Silicon Quantum Computing、 Rigetti、1QBit、 IonQ 等。 国防承包商和咨询公司：Booz Allen Hamilton、Lockheed Martin、Raytheon 等等。 除了公司投资，欧盟、美国、澳大利亚和中国也在支持旨在建造量子计算机的项目。 20471631/36139/20190423 14:011.3.2 量子计算主要研究高校 3G时代 4G时代 主要研究高校： 中国科学技术大学、中国科学院以及北京邮电大学在论文发表数量上有着巨大优势。 国外：麻省理工学院、斯坦福大学、西北大学、新加坡国立大学、日内瓦大学、 哈佛大学、加州理工学院、奥地利科学院、滑铁卢大学等 国内：中国科学院、中国科学技术大学、北京邮电大学、清华大学、南京大学等 资料来源：钛媒体，东吴证券研究所 图表1：全球各高校量子计算论文发表数量 20471631/36139/20190423 14:011.4 谁在投资量子计算？ 谷歌风投(Google Ventures)和亚马逊等公司都投资了IonQ，这家公司正在开发通用量子计算机，以应对广泛的应用。 这个领域中著名的风投公司包括红杉资本，投资了量子计算硬件公司Quantum Circuits。安德森·霍罗威茨公司(A16Z)已经投资了 Rigetti Computing；Draper Fisher Jurvetson 已经参与到了对D-Wave的多轮投资。 2018年2月，随着韩国移动电信运营商SK Telecom加入“游戏”，量子计算在通信安全方面的关注也得到了提升，几个月后，德国的Deutsche Telekom也加入了进来。 这两家电信公司在6500万美元的投资中，购买ID Quantique的多数股权和少数股权。ID Quantique提供基于量子技术的多协议网络加密，以确保通信安全。 图表2：量子计算投资公司情况 资料来源：钛媒体，东吴证券研究所 20471631/36139/20190423 14:011.5 中国量子计算发展 在多光子纠缠领域，我国一直在国际上保持领先的地位，目前，我国已经实现了 18 个光量子的纠缠。利用国际一路领先的多光子纠缠和干涉技术，我国在 2017 年实现了第一台在“波色取样”这个特定任务上能够超越最早期两台经典计算机的光量子计算原型机。这是迈向“量子霸权”先期基础测试