近年来全球及我国量子通信行业相关政策及技术发展情况梳理

2021-02-23 03:15

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量子通信是指利用量子纠缠效应进行信息传递的一种新型的通讯方式，其典型应用形式包括量子密钥分发（QKD）和量子隐形传态（QT）。与传统通信相比，量子通信具有绝对安全、信道容量大、时效性高、抗干扰能力强等优势。

随着信息传输的高效安全性日益受到人们的重视，量子通信技术成为各国力争先发主导的领域，美国、欧盟、韩国、俄罗斯、日本、以色列、澳大利亚等国积极布局量子通信产业。如2020年5月，韩国发布了三星联手本土运营商SK电讯推出量子加密智能手机；2020年8月，美国规划了“美国量子互联网发展战略蓝图”。

2020年全球部分国家地区量子通信行业相关发展战略及布局内容

国家/地区	发展战略及布局内容
韩国	1、2020年5月22日，三星联手本土运营商SK电讯推出量子加密智能手机“GALAXY A Quantum”。其最大的特色是在三星A715c的基础上安装了InD Quantique SA开发的量子随机数生成芯片（QRNG芯片），以确保对用户敏感信息的加密，并防止黑客的攻击。在三星量子加密智能手机推出后，越南VinSmart公司的5C智能手机中也集成了该QRNG芯片。
韩国	2、2020年8月20日，韩国第一大电信运营商SK电讯宣布，将其5c量子加密通信技术应用于DCB大邱银行的移动银行应用“IMBank”。DCB大邱银行认为，采用5G量子加密通信技术的用户，能够从移动银行交易的全新安全级别中受益。5G量子通信技术在韩国正式商用。
美国	1、2020年5月，美国能源部（DOE）所属的橡树岭国家实验室（ORNL）通过官网发布消息称，与美国洛斯阿拉莫斯国家实验室（LANL）团队合作在真实环境中成功演示基于可信中继的量子密钥分发（QKD）业务，确定了QKD技术在保护关键能源传输基础设施方面的可行性，希望逐步在美国国家电网系统中部署更多的QKD资源。
	2、2020年6月，美国国家科学基金会（NSF）和白宫科技政策办公室《oSTP）正积极致力于教育、培养一支合格的人才队伍，以推动量子信息科学和技术的发展。NSF与OSTP密切合作，于2020年3月发起并资助了由哈佛大学集成量子材料中心（CIQm）主办的虚拟研讨会。题为“未来量子信息科学学习者的关键概念”的讲习班，旨在确定未来课程和教育活动的基本概念，帮助学生参与量子信息科学（QIs）。
	3、2020年8月，美国能源部（DOE）在芝加哥大学召开新闻发布会，在报告中规划了“美国量子互联网发展战略蓝图”，提出要确保美国处于全球量子竞赛的前列，引领通信新时代。该报告为确保《国家量子倡议法案》的顺利施行提供了行动路线。
	4、美国能源部（DOE）基础能源科学办公室选择了西北大学分子量子转换中心（CQT）作为能源前沿研究中心（EFRC），并授予该项目1240万美元用于量子信息科学研究。该项目从2020年8月1日开始启动，为期四年。
欧盟	1、2020年5月，欧盟“量子旗舰计划”在其官方网站上发布了一份战略研究议程（SRA）报告，表示未来三年将推动建设欧洲范围的量子通信网络，完善和扩展现有数字基础设施，为未来的“量子互联网”远景奠定基础。报告还发布了短期和中长期愿景。
欧盟	2、2020年6月，德国政府为了减少疫情带来的损失，提出具体的经济振兴计划，具体的项目和投资额度是： 5G资金为50亿欧元，6G资金为20亿欧元，90亿欧元用于氢技术，50亿欧元用于人工智能，20亿欧元用于量子技术。
俄罗斯	2020年6月，据媒体报道，俄罗斯铁路公司（国家铁路运营商）计划到2024年部署10，000公里的量子网络，计划投资总额为247亿卢布（约合23亿RMB）。俄罗斯圣光机大学（ITMO）获得了3亿卢布（约合2847万RMB）的资助，用于为俄罗斯铁路公司设计包括软硬件的量子平台，该平台将构成量子网络的核心。俄罗斯铁路公司还制定了量子通信发展路线图，包括到2024年开发9项优先技术和15项产品，并提出产量和销售额、量子网络长度、技术准备水平、人力资源部署等逾35项关键绩效指标（KPI）。该路线图草案已提交政府批准。目前，俄罗斯铁路公司正与合作伙伴探讨开发一条连接莫斯科和圣彼得堡的总长度超过800公里的量子骨干线路。
以色列	以色列计划在2020-2025年投入3.6亿美元实施国家科学和量子技术计划，其包括对量子技术研究人员的资助。
日本	鉴于中国、美国和欧洲投入巨额资金支持开展量子技术研究，日本政府将在2020年度起的5年里完善量子技术的研发体制，并在量子安全技术、量子元件及材料、超导量子计算机、量子计算机应用技术、量子软件、量子生物学、量子惯性传感器、光晶格钟8个领域建立核心研发基地。日本政府将构建产业、政府、科研一体化的研发体制，在基础研究、技术验证、知识产权管理、人才培养等方面采取全面行动。
澳大利亚	2020年6月，澳大利亚最大的国家级科研机构——澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）发布了一份报告，其保守估计到2040年全球新兴量子技术（包括量子通信、量子计算、量子传感）的成功商业化将至少价值860亿澳元，其中量子通信技术相关的全球市场将超过160亿澳元。通过持续的投资和合作，新兴量子技术领域届时将为澳大利亚创造超过40亿澳元的年收入和16000个就业机会。

资料来源：公开资料整理

同时近年来我国相关部委、地方政府也制定了一系列推动骨干网、城域网等量子保密通信网络建设的相关政策、规划，以支持量子通信网络发展。

如2020年3月，科技部发布《关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行的若干措施》，大力推动关键核心技术攻关，加大5G、量子通信重大科技项目的实施和支持力度。2020年11月，十四五规划意见稿提出，瞄准人工智能、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。

我国量子通信行业相关政策梳理汇总

时间	政策规划	相关内容
2016年3月	《中华人民共和国经济和社会发展第十三个五年规划纲要》	着力构建量子通信和泛在安全物联网，加快发展合成生物和再生医学技术，加速开发新一代核电装备和小型核动力系统与成像，打造未来发展新优势。
2016年5月	《国家创新驱动发展战略纲要》	面向2030年，坚持有所为有所不为，尽快启动航空发动机及燃气机重大项目，在量子通信等领域充分论证，把握方向，明确重点，再部署一批体现国家战略意图的重大科技项目和工程。
2016年6月	《长江三角洲城市群发展规划》	加强智慧城市网路安全管理，积极建设“京沪干线”量子通信工程，推动量子通信技术在上海、合肥、芜湖等城市使用，促进量子通信技术在政府部门、军队和金融机构等应用。
2016年7月	《“十三五”国家科技创新规划》	面向2030年，再选择一批体现国家战略意图的重大科技项目，力争有所突破。科技创新2030一重大项目包括量子通信与量子计算机。研发领域、城际、自由空间量子通信技术，研制通用量子计算原型机和实用化量子模拟机。
2016年11月	《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》	加强关键技术和产品研发。布局太赫兹通信、可见光通信等技术研发，持续推动量子密钥技术应用。
2016年12月	《“十三五”国家信息化规划》	强化战略性前沿技术超前布局。加强量子通信、未来网络、类脑计算、人工智能、全息显示、虚拟现实、大数据认知分析、新型非易失存储、无人驾驶交通工具、区块链、基因编辑等新技术基础研发和前沿布局，构筑新赛场先发主导优势。
	《中原城市群发展规划》	信息安全保障工程。支撑郑州、宿州应用推广领域量子通信网络；以强化基础网络安全、信息系统安全、重点行业工控系统安全为重点，提升应急基础平台、灾难备份平台、测评认证平台等设施支撑能力。
	《信息通信行业发展规划（2016-2020年）》	发挥互联网企业创新主体地位和主导作用，以技术创新为突破，带动移动互联网、5G、云计算、大数据、物联网、虚拟现实、人工智能、3D打印、量子通信等领域核心技术的研发和产业化。
2017年1月	《战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016年版）》	包括信息安全咨询服务、信息系统安全集成、网络安全维护服务、信息安全风险评估、信息系统等级保护咨询、攻击防护服务、加密保密服务、网络安全应急服务。
2017年1月	《关于组织实施2018年新一代信息基础设施建设工程的通知》	提出国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程。
2017年5月	《“十三五”国家基础研究专项规划》	量子通信研究面向多用户联网的量子通信关键技术和陈涛涛和设备，率先突破量子保密通信技术，建设超远距离光纤量子通信网，开展星地量子通信研究系统，构建完整的空地一体广域量子通信网络体系，与经典通信网络实现无缝链接。
2017年11月	《关于组织实施2018年到新一代信息基础设施工程的通知》	支持重点：国家广域量子通信骨干网络建设一期工程，即以量子保密通信子通信研究面向多用户联网的量子通信关键技术和成套设备，率先突破量子保密通信技术，建设超远距离光纤量子通信网，开展星地量子通信研究系统，构建完整的空地一体广域量子通信网络体系，与经典通信网络实现无缝链接与成像，打造未来发展新优势一流水平系，进一步推进其在信息通信领域及政务、金融、电力等行业的应用。
2018年1月	《国务院关全面加强基本基础科学研究的若干意见》	优化国家科技计划基础研究支持体系，拓展实施国家重大科技项目，加快实施量子通信与量子计算机、脑科学与类脑研究等“科技创新2030一重大项目”，推动对其他重大基础前沿和战略必争领域的前瞻部署。
2018年3月	《2018年政府工作报告》	将量子通信与载人航天、深海探测、大飞机并列为重大创新成果，认可量子通信行业地位和发展成果。
2018年3月	《山东省量子技术创新发展规划（2018-2025年》	济南市、淄博市、潍坊市和青岛市联合协作，先行建设连接济南青岛、横贯山东省东西的量子保密通信“齐鲁干线”及城域量子保密通信网络，并适时考虑向烟台、威海和济宁等周边地市延伸，将各市城域网与“京沪干线”相互联通。
2018年7月	《金融和重要领域密码应用于创新发展工作规划（2018-2022年）》	大力推动密码科技创新，加强密码基础理论、关键技术和应用研究，初级密码与量子技术、云计算、大数据、物联网、人工智能、区块链等新兴技术融合创新。
2019年9月	《济南市人民政府关于加快建设量子信息大科学中心的若干政策措施》	该政策是我国城市出台的首个量子信息产业专项政策。政策主要明确了打造量子信息大科学中心、建设量子谷的具体目标和建设任务，从建设量子信息大科学中心、集聚量子创新创业人才、培育量子信息产业发展新动能、培育量子信息产业发展新动能、培育量子信息产业发展新动能五个方面，提出了15条具体措施。对符合条件的量子企业在济南设立的高端科技研发机构或分支机构，在仪器设备购置、项目研发、人才团队引进等科研条件建设方面给予资金支持，最高支持1亿元。
2019年10月	《产业结构调整目录（2019年本）》	鼓励量子通信设备研发应用。
2019年12月	《长江三角洲区域一体化发展规划纲要》	统筹规划建设长三角数据中心，推进区信息枢纽港建设，实现数据中心和存量资源协同布局。加快量子通信产业发展，统筹布局和规划建设浪子保密通信干线网，实现与国家广域量子通信骨干网无缝对接，开展量子通信应用试点。
2020年3月	《关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行的若干措施》	大力推动关键技术攻关，加大5G、量子通信重大科技项目的实施和支持力度，突破关键核心技术，促进科技成果的转化应用和产业化，培育一批创新型企业和高科技产业，增强经济发展新动能。
2020年5月	《广东省人民政府关于培育发展战略性支柱产业集群和战略性新兴产业集群的意见》	提出打造十大战略性支柱产业集群和十大战略性新兴产业集群。其中“区块链与量子信息产业集群”入选十大战略性新兴产业集群。内容提到，要开展量子计算、量子精密测量与计量、量子网络等新兴技术研发与应用，建立先进科学仪器与“卡脖子”设备研发平台，打造全国量子信息产业高地。
2020年6月	《重庆市新型基础设施重大项目建设行动方案（2020-2022年）》	方案提出要提前布局量子通信网，探索量子通信信息安全加密服务应用，建设重庆至北京、上海等地的保密通信干线网，逐步拓展量子安全认证和量子加密终端等新型应用场景。
2020年8月	《浙江省数字经济发展领导小组关于深入实施数字经济“一号工程”的若干意见》	“四、9全面建设5G等新一代网络基础设施”提到：建成和运营国家（杭州）新型互联网交换中心。加快区域量子通信商用干线网络、卫星互联网等通信网络基础设施建设。”
2020年11月	《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十四个五年规划和二O三五年远景目标的建议》	提出，瞄准人工智能、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。

资料来源：公开资料整理

在政策扶持下，我国量子通信产业得到快速发展，相关技术研究不断取得突破。2020年3月，我国在基于量子中继的量子通信网络技术方面取得重大突破，在国际上首次实现相距50公里光纤的存储器间的量子纠缠。2020年12月，中国联通成功完成量子通信+区块链应用测试验证。

我国量子通信技术发展历程

时间	技术发展历程
2005年	自有空间量子通信实验，证实星地量子通信可行性。成功试验“量子路由器”建立量子密码通讯网络。
2007年	研制出量子电话样机，实现“一次一密”的实时网络通话和3方对讲机功能。
2009年	济南量子通信试验网投入使用，是我国第一个臣在实际应用为目标的大型量子通信网络。
2013年	开始建设京沪干线，建成后将是全球首个距离最远的广域光纤量子保密通信骨干线路。
2014年	ZXR10系列量子安全路由器产品亮相，《长江三角洲发展规划》提出建成长三角城市群广域量子通信网络。
2016年	中国首个商用量子保密通信专网——济南市党政机关量子保密通信专网通过技术验收。
2017年7月	借助“墨子号”量子保密通信卫星，中国与奥地利的科学家首次实现洲际量子保密视频通话。
2017年10月	上海交通大学金贤敏研究团队最新研究成果—世界最大规模的三维集成光量子芯片，并演示了首个真正空间二维的随机行走量子计算。
2018年5月	中国科学家一举把量子密集编码的信道容量纪录提升到了2.09，超过了两维纠缠能达到的理论极限，创造了当前国际最高水平。
2018年7月	量子通信“武合干线”建成贯通。
2018年11月	自有空间量子通信实验，证实星地量子通信可行性。成功试验“量子路由器”建立量子密码通讯网络。
2019年2月	广佛肇量子安全通信时频网络建设及关键技术研究项目启动，意味着国港澳大湾区量子通信首条示范干线项目正式投人研究。
2019年8月	我国科学家在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态，为发展高效量子网络奠定了坚实的科学基础。
2019年8月	中国学者开发出具有20个超导量子比特的量子芯片，并成功操控其实现全局纠缠，刷新了固态量子器件中生成纠缠态的量子比特数目的世界纪录。
2019年11月	神州信息与北京航空航天大学、清华大学的重点实验室签约共建联合实验室，围绕区块链、量子通信、大数据等前沿技术进行创新。
2019年12月	由中国科学技术大学、科大国盾量子技术股份有限公司和济南量子技术研究院共同研制的全球首个可移动量子卫星地面站，在济南与“墨子号”卫星对接成功，标志着我国在量子领域的科技创新与应用取得了重要突破。
2020年1月	亨通集团量子保密通信团队与武汉大学电气与自动化学院张俊教授团队合作，于在线运行的量子保密通信节点之间成功部署了区块链系统，这是国内首次融合量子信息技术和区块链技术的工程实践与尝试。
2020年3月	中国科学技术大学潘建伟院士团队与清华大学、山东济南量子技术研究院等机构合作，实现了500公里级真实环境光纤的双场量子密钥分发和相位匹配量子密钥分发，创造了新的世界纪录。
	我国在基于量子中继的量子通信网络技术方面取得重大突破，在国际上首次实现相距50公里光纤的存储器间的量子纠缠。
	中科大郭光灿院士团队在量子通信实验方面取得重要进展。团队首次实现了相距1公里的三维轨道角动量纠缠分发，为实现长距离的高维量子信息任务提供了可能。
2020年12月	中国联通在“京雄量子加密干线”上成功完成区块链BaaS及应用+量子通信的验证测试，这是中国联通研究院、中国联通河北分公司、亨通光电和安徽问天量子在量子保密通信领域深度合作的又一创新成果，是区块链技术与量子通信结合应用、相互赋能的重要工程实践与探索。

资料来源：公开资料整理（shz）

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        《2021年中国量子通信市场调研报告-行业运营现状与未来前景研究》
        《2020年中国量子通信行业分析报告-行业深度调研与发展趋势预测》

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