“墨子号”卫星亮绝技 量子通信概念脉动

中国“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次成功实现从卫星到地面的高速量子秘钥分发——8月10日,随着这一重大科技成果发表在国际权威学术刊物《自然》杂志上,中国科学家向建立“无法破解”的全球通信网络又迈进了关键一步,标志着我国在量子通信领域的研究在国际上达到全面领先的优势地位。机构分析人士表示,今年来,量子通信技术研究及产业化进展积极,科技类主题布局的时间窗口将逐步来临,坚定看好量子通信的主题性投资机会。

量子通信迈向实用化

“墨子号”卫星于2016年8月16日成功发射,运行一年来圆满完成星地高速量子秘钥分发、量子纠缠分发和地星量子隐形传态实验三大预先设定的全部科学目标,成为量子通信通向实用化的“关键一步”。

什么是量子通信?它是量子物理学和密码学相结合的一门新兴学科,利用量子态的物理性质为通信双方提供绝对安全的通信方式。量子保密通信从量子力学不确定性原理和量子态不可克隆定理出发,从理论上保证了保密性,即通信双方能够监测到窃听者的存在并采取相应的措施。这一特性是由量子物理的基本原理所保证的,因为观察或者测量一个量子系统均会造成量子态的扰动,从而造成可以检测的反常,提醒通信双方泄密。量子通信的核心优势在于:无条件安全、高效抗干扰。

量子卫星首席科学家、中国科学院院士潘建伟表示,这一重要成果为构建覆盖全球的量子保密通信网络奠定了可靠的技术基础。以星地量子秘钥分发为基础,将卫星作为可信中继,可以实现地球上任意两点的秘钥共享,将量子秘钥分发范围扩展到覆盖全球。此外,将量子通信地面站与城际光纤量子保密通信网(如合肥量子通信网、济南量子通信网、京沪干线)互联,可以构建覆盖全球的天地一体化保密通信网络。

据专家介绍,与经典通信不同,量子秘钥分发通过量子态的传输,在遥远两地的用户共享无条件安全的秘钥,利用该秘钥对信息进行“一次一密”的严格加密,这是目前人类唯一已知的不可窃听、不可破译的无条件安全的通信方式。

早在二十世纪90年代,美国政府就开始把量子信息列为“保持国家竞争力”计划的重点支持项目。美国国家标准语技术研究所(NIST)则将量子信息作为三个重点研究方向之一,之后包括政府研究机构、大学研究所和企业研发部门都开始了对量子通信的大范围研究。2016年4月,欧盟委员会宣布计划启动10亿欧元的量子技术旗舰项目,目标是在欧洲范围内实现量子技术产业化。在亚洲,日本邮政省在2000年就将量子通信列为一项国家级高技术开发项目,并且制定长达10年的中长期研究计划,目前日本已经形成了“产官学”联合攻关方式来推进量子通信的研究与应用。

中国量子通信走在世界前列,中国率先建立了多个城际量子干线网,并发射全球第一颗量子科学试验卫星“墨子号”,首次实现卫星和地面间量子通信。中国的宏伟目标是到2030年在全球率先建立量子通信网络。目前,量子通信正逐步从实验阶段过渡到应用阶段。在技术上,我国的量子通信技术已经完全能够适用商用要求,通过地基实验在信道损耗和噪声水平方面有效验证了未来构建基于量子星座的星地、星间量子通信网络的可信性。

产业化进展积极

今年以来,我国量子通信技术研究及产业化进展积极。应用产业上,全球首条量子通信商用沪杭干线全线接通;第一条商用量子通信专网——济南市党政机关量子通信专网顺利通过测试;此外,“马约拉纳费米子”的发现将大幅推进量子计算机的研发进程,传统通信加密方式将面临挑战,量子通信技术(理论上不可破解)需求愈发迫切。

根据Global Industry Analysts Inc公司预测,2020年量子通信主要是研究机构和国家安全部门在使用,预计占比为73.10%;到2030年大规模企业(包括银行)将成为量子通信主要客户,占比达到43.50%,是2020年的2倍之多。招商证券分析师表示,目前量子保密通信运用较为成熟的领域分别是国防、金融、政务专网。其中2-3年内政务板块预测将由50亿元以上的市场规模,长期将有数百亿元以上的市场。而一旦成本得到有效控制,无条件安全的量子通信将占领公众网广阔的市场。

例如,2017年在银监会指导下,国盾量子先后主力工商银行实现异地数据千公里级量子加密传输应用,为交通银行打造企业网银量子保密通信创新应用,与北京农商行打造环网多路由保护的量子保密通信同城数据灾备应用,在上海建成全球最大的金融服务量子通信城域网——上海张江金融网络。

川财证券表示,量子通信产业链按照上中下游氛围设备、网络建设、运营以及应用服务三个层次,上游包括芯片及对应的光量子探测器,中游为量子设备、配套的光通信设备及光纤,下游为具体的量子通信干线、基站建设商和运营商。一般而言,新兴产业基建先行,由于量子通信产业仍处在早期阶段,基础设施投入将逐步加大、应用逐渐成型,建议重点关注设备和网络建设相关公司。其认为,硬件设备和信心系统是量子通信技术的核心,也是当前时点率先受益的方向。

兴业证券则提出量子通信行业和策略“共振”逻辑,并认为从行业角度出发,主题正处于行业的快速发展期,我国计划2020年实现亚洲与欧洲的洲际量子密码通信,2030年建成全球化的广域量子通信网络,市场规模短期内爆发式扩张,千亿元市场将加速形成。从策略角度出发,具有上下推动需求一致、想象空间大一级催化事件密集三个特征:首先,中央和地方政府支持政策密集出台,产业资本也积极响应布局量子通信;其次,量子通信应用范围广泛,多个新领域的技术突破或新项目的落地将带来多轮行情接力,同时也有望接力继高铁、核电“走出去”的重任:最终,下半年多个重磅项目(如国内首条量子商用干线“杭沪量子商用干线”预计将于下半年竣工并投入使用)陆续落地将持续催化市场对量子通信板块的预期。(记者 叶涛)


加载更多>>
责任编辑:桂楷东
专题 更多>>
评论 更多>>

奖励与科研资助不能混为...

6月30日,四川农业大学水稻研究所陈学伟团队因为一篇发表...

人工智能会“抢”走人类...

如今,人工智能不仅会下象棋、围棋,还在分发邮件、工业...

谷歌遭重罚警示了谁

近日,欧盟对互联网巨头谷歌的一纸罚单,引发业内震动。...

“复兴号”背后的科技强...

6月25日,由中国铁路总公司牵头组织研制、具有完全自主知...

快递派送费集体涨价令人...

快递派送费该不该上涨或者该上涨多少,这是一种市场选择。...

独家编译 更多>>

美国科学家发现核废料清...

华盛顿州立大学一项有关锝-99的化学研究,提升了我们对这...

研究含尘空气,对于当地...

了解阿拉伯地区大气特征,对于全球研究都有益处。污染、...

全球变暖背景下,如何为...

在全球变暖的背景下,科学家和政策制定者正在研究如何为...

无人机将是植物育种学家...

在一项新的研究中,在对潜力品种的测试里,无人驾驶飞行...