量子科技：微观世界下的未来，计算与通信的革命.pdf

敬请参阅末页重要声明及评级说明 证券研究报告 量子科技：微观世界下的未来，计算与通信的革命 Table_IndRank 行业评级：增持 报告日期： 2020-10-20 Table_Chart 行业指数与沪深 300 走势比较 Table_Author 分析师：尹沿技 执业证书号： S0010520020001 邮箱： yinyjhazq 联系人：夏瀛韬 执业证书号： S0010120050024 邮箱： xiaythazq 联系人： 赵阳 执业证书号： S0010120050035 邮箱： zhaoyanghazq 联系人： 张天 执业证书号： S0010120070060 邮箱： zhangtianhazq 主要观点： Table_Summary 量子科技上升为国家战略，二次产业浪潮将至 10 月 16 日下午，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习 ，量子科技上升为国家战略。 我们认为， 量子信息技术在面向“十四五”乃至更长远的未来，有望成为中国在全球科技产业中“换道超车”、掌握产业链话语权的重要核心技术。 从产业技术演进来看， 第一次量子 产业浪潮 诞生了包括激光、半导体和磁共振成像（ MRI）等具有划时代的重大科技突破。 随着 基础研究带来技术突破，量子科技产业即将迎来第二次发展浪潮 。当前 量子科技主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域 。 量子计算：打破摩尔定律的锋利之茅 量子计算是基于量子力学的新型计算方式，理论上具有经典计算无法比拟的巨大信息携带和超强并行处理能力。 我国目前的参与者以科研机构和高校为主。 量子计算 当前 还处于原型机研发阶段，存在多种技术路线，目的是制作出最基本的物理实现粒子。 未来若技术取得突破，有望带来社会生产力的提升，根据 BCG 预测，到 2030 年 量子计算的应用市场规模有望达到 500 多亿美元 ，发展空间广阔。 量子 通信 ： 守护信息安全的坚固之盾 量子通信主要分为量子隐形传态（ QT）和量子密钥分发（ QKD）两类，目前产业化的主要是 QKD，基于 量子力学保证密钥分发的安全性 。 量子通信无法被窃听，较传统加密算法具有优势。 当前市场主要集中在对保密要求高的党政军 和 金融系统 ， 长期来看有望引领量子互联网的革命。前瞻产业研究院预计， 中国 量子通信整体市场规模 2019 年达到 325 亿元，同比增长 19%。 中国量子通信基础 研究实力全球领先，具有产业标准话语权。 目前中国 已建成“一主多地”的量子通信政务广域网 ， 形成完整的量子通信产业链 。 随着 传统光通信厂商入局 CV-QKD，产业化有望再加速 。 建议关注 当前 量子计算距离商业化仍有距离 ， 重点关注 量子通信产业 ，建议 关注基础元器件供应商，核心设备制造商，网络建设运营商以及下游应 用层 。关注 标的 ： 国盾量子、凯乐科技、光迅科技、亨通光电、神州信息、三力士、浙江东方、蓝盾股份等。 风险提示 1）全 相关政策推进不及预期； 2）中美贸易摩擦加剧，影响科技产业发展； 3）量子技术难以突破，商业化存在不确定性。 -20%-4%12%27%43%59%10/19 1/20 4/20 7/20计算机 沪深 300Table_IndNameRptType计算机 /通信 行业研究 /深度 报告 Table_CompanyRptType 计算机 /通信 /深度报告 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 2 / 26 证券研究报告 正文 目录 1 量子科技上升为国家战略，二次产业浪潮将至 . 4 1.1 政治局会议集体学习，量子科技上升为国家战略 . 4 1.2 量子科技产业即将迎来第二次浪潮 . 6 2 量子计算：打破摩尔定律的锋利之茅 . 7 2.1 从量子计算的前世今生，看量子计算优势何在？ . 7 2.2 量子计算目前进展到了什么程度？ . 9 2.3 技术路线多样化，短期仍面临技术挑战 . 11 2.4 产业化仍处初级阶 段，技术突破或将带来广阔市场 . 12 3 量子通信：守护信息安全的坚固之盾 . 14 3.1 量子通信是什么？ . 14 3.2 为什么需要量子通信？ . 15 3.3 当前市场仍小众但意义重大 . 17 3.4 中国处于产业化第一梯队， QKD 设备多家争鸣 . 18 4 投资建议 . 21 4.1 国盾量子：量子通信主设备制造龙头 . 22 4.2 凯乐科技：量子通 信产品率先量产 . 22 4.3 光迅科技：基本面逆势上行，毛利率不断提升 . 23 4.4 亨通光电：量子通信系统集成的有力竞争者 . 24 4.5 神州信息：量子通信技术领先企业 . 24 风险提示： . 25 Table_CompanyRptType 计算机 /通信 /深度报告 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 3 / 26 证券研究报告 图表目录 图表 1 政治局会议对量子科技产业的具体部署 . 4 图表 2 中国对量子科技产业的重要支持政策梳理 . 5 图表 3 量子科技的三大技术 领域 . 6 图表 4 量子计算发展路线图 . 8 图表 5 薛定谔的猫与量子叠加态理论 . 8 图表 6 经典比特 VS 量子比特 QUBIT . 9 图表 7 IBM 的量子计算原型机（一） . 10 图表 8 IBM 的量子计算原型机（二） . 10 图表 9 量子计算机的层级划分 . 11 图表 10 量子计算中的部分技术流派 . 11 图表 11 超导量子计算产业现状 . 12 图表 12 经典计算机 VS 量子计算机 . 13 图表 13 量子芯片技术体系对比 . 13 图表 14 传送方使用不同的偏振态表示 “0”和 “1” . 14 图表 15 接收方和传送方通过传统信道确认密钥 . 14 图表 16 点对点量子秘钥分 发系统（ QKD）工作原理 . 14 图表 17 通过光纤可实现城域量子通信网 . 15 图表 18“墨子号 ”量子卫星实现远距离量子通信 . 15 图表 19 采用穷举法破解不同长度的密钥所需时间随算力增强迅速减少 . 16 图表 20 利用量子 “测不准 ”原理量子通信无法被窃听 . 16 图表 21 传统通信方式加入量子网关可实现保密传输 . 16 图表 22 我国政府 IT 支出已达千亿规模 . 17 图表 23 我国国防信息化开支保持平稳增长 . 17 图表 24 量子通信发展三步走战略 . 18 图表 25 量子通信整体市场规模预测 . 18 图表 26 量子时代将出现量子互联网 . 18 图表 27 中国量子通信专利申请数量全球第一 . 19 图表 28 我国已建成以 “京沪干线 ”为主的量子保密通信广域网 . 19 图表 29 中国量子保密通信产业链结构图 . 20 图表 30 CV-QKD 使用连续光谱作为信息载体 . 20 图表 31 传统光通信厂商入局 CV-QKD . 20 图表 32 量子通信产业链关注标的 . 21 图表 33 国盾量子主要产品体系 . 22 图表 34 凯乐科技营收及毛利率情况 (亿 元 ). 23 图表 35 凯乐科技利润及利润增速 (亿元 ). 23 图表 36 光迅科技营收及毛利率情况 (亿元 ). 23 图表 37 光迅科技利润及利润增速 (亿元 ). 23 图表 38 亨通光电营收及毛利率情况 (亿元 ). 24 图表 39 亨通光电利润及利 润增速 (亿元 ). 24 图表 40 神州信息量子通信产品系列 . 24 图表 41 神州信息营收及毛利率情况 (亿元 ). 25 图表 42 神州信息利润及利润增速 (亿元 ). 25 Table_CompanyRptType 计算机 /通信 /深度报告 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 4 / 26 证券研究报告 1 量子科技上升为国家战略，二次 产业 浪潮将至 1.1 政治局会议集体学习，量子科技上升为国家战略 政治局集体学习，量子科技 产业 重要性凸显。 10 月 16 日下午 ， 中共中央政治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习 。习近平总书记在主持学习时发表了讲话，强调了量子科技的重大科学意义和战略价值，认为量子科技是 一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。在此次学习讲话中， 习近平总书记从不同维度对国内量子科技产业的发展做出了部署 ，突出强调要 加强顶层设计和前瞻布局 、 健全政策支持体系 、 加快基础研究突破和关键核心技术攻关 、 培养造就高水平人才队伍 、 促进产学研协同创新 以及各级党委政府的落实 ，量子科技产业的重要性凸显。 图表 1 政治局会议对量子科技产业的具体部署 量子科技产业获政策持续支持，已上升为国家战略 。 回顾过去多年国家对量子科技产业的支持，中国对量子科技的布局较为超前。早在 2006 年发布的 国家中长期科学和技术发展规划纲要（ 2006 2020 年） 中，就已经提出 “ 重点研究量子通信的载体和调控原理及方法，量子计算，电荷自旋相位轨道等关联规律以及新的量子调控方法 ” 。 在 2013 年发布的 国家重大科技基础设施建设中长期规划（ 2012 2030 年） 中，再次强调了“ 为空间网络、光网络和量子网络研究提供必要的实验验证条件 ”。 2015 年发布的中国制造 2025中，提出“积极推动量子计算”的规划。 2016 年的“十三五规划”以及“十三五”国家战略性新兴产业发展规划中，均对量子计算、量子通信、量子密钥技术等研发和应用提出了要求，量子科技已经上升到国家战略。 量子 信息技术 或将 成为中国“换道超车”的核心技术之一。 我们认为， 当前正处于国家“十四五”规划 编制 的重要窗口期，政治局会议集体学习量子科技，再次凸显量子科技作为国家战略的顶层设计 。 量子信息技术在面向“十四五”乃至更长远的未来，有望成为中国在全球科技产业中“换道超车” 、 掌握产业链话语权的重要核心技术 ，具有深远的战略意义。 产业在政策的驱动下，将进一步 迎来 加速发展 。 政策重点 具体措施发展量子科技的重要性量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向，必须坚定不移走自主创新道路，坚定信心、埋头苦干，突破关键核心技术，努力在关键领域实现自主可控，保障产业链供应链安全，增强我国科技应对国际风险挑战的能力。加强顶层设计和前瞻布局要加强战略研判，坚持创新自信，敢啃硬骨头，在组织实施长周期重大项目中加强顶层设计和前瞻布局，加强多学科交叉融合和多技术领域集成创新，形成我国量子科技发展的体系化能力。健全政策支持体系要保证对量子科技领域的资金投入，同时带动地方、企业、社会加大投入力度。要加大对科研机构和高校对量子科技基础研究的投入，加强国家战略科技力量统筹建设，完善科研管理和组织机制。加快基础研究突破和关键核心技术攻关要统筹量子科技领域人才、基地、项目，实现全要素一体化配置，加快推进量子科技重大项目实施。要加大关键核心技术攻关，不畏艰难险阻，勇攀科学高峰，在量子科技领域再取得一批高水平原创成果。培养造就高水平人才队伍要加快量子科技领域人才培养力度，加快培养一批量子科技领域的高精尖人才，建立适应量子科技发展的专门培养计划，打造体系化、高层次量子科技人才培养平台。要围绕量子科技前沿方向，加强相关学科和课程体系建设，造就一批能够把握世界科技大势、善于统筹协调的世界级科学家和领军人才，发现一批创新思维活跃、敢闯“无人区”的青年才俊和顶尖人才。要建立以信任为前提的顶尖科学家负责制。完善科技人员绩效考核评价机制，营造有利于激发科技人才创新的生态系统。促进产学研协同创新要提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率，积极吸纳企业参与量子科技发展，引导更多高校、科研院所积极开展量子科技基础研究和应用研发，促进产学研深度融合和协同创新。要加强量子科技领域国际合作，提升量子科技领域国际合作的层次和水平。资料来源：新华社，华安证券研究所Table_CompanyRptType 计算机 /通信 /深度报告 敬请参阅末页重要声明 及评级说明 5 / 26 证券研究报告 图表 2 中国对量子科技产业的重要支持政策梳理 时间 发布机构 政策名称 具体内容2006/02 国务院国家中长期科学和技术发展规划纲要（2 0 0 6 2 0 2 0 年）重点研究 量子通信 的载体和调控原理及方法，量子计算，电荷自旋相位轨道等关联规律以及新的量子调控方法，受限小量子体系的新量子效应，人工带隙材料的宏观量子效应2011/07 科技部国家“十二五”科学和技术发展规划突破光子信息处理、 量子通信、量子计算 、太赫兹通信、新型计算系统体系、网构软件、量数据处理、智能感知与交互等重点技术，攻克普适服务、人机物交互等核心关键技术等2013/02 国务院国家重大科技基础设施建设中长期规划（2 0 1 2 2 0 3 0 年）建设未来网络试验设施，主要包括：原创性网络设备系统高性能集成电路验证以及 量子通信 网络等开放式网络试验系统2015/05 国务院 中国制造2 0 2 5 全面突破第五代移动通信（5 G ）技术、核心路由交换技术、超高速大容量智能光传输技术、“未来网络”核心技术和体系架构，积极推动 量子计算 、神经网络等发展2016/03 全国人大中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要在空天海洋、信息网络、生命科学、核技术等领域，培育一批战略性产业。着力构建 量子通信 和泛在安全物联网2016/05 国务院 国家创新驱动发展战略纲要面向2 0 3 0 年，坚持有所为有所不为，在 量子通信 、信息网络、智能制造和机器人等领域，充分论证，把准方向，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2016/11 国务院“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2016/12 国务院 “十三五”国家信息化规划加强 量子通信 、未来网络、类脑计算、人工智能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2016/12 工信部信息通信行业发展规划（2 0 1 6 -2 0 2 0 年）以技术创新为突破，带动移动互联网、5 G 、云计算、大数据、物联网、虚拟现实、人工智能、3 D 打印、 量子通信 等领域核心技术的研发和产业化2017/05科技部、教育部、中科院、国家自然科学基金委员会“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，开展星地量子通信系统研究，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2018/01 国务院国务院关于全面加强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2 0 3 0 重大项目”2018/07中央办公厅、国务院办公厅金融和重要领域密码应用与创新发展工作规划（2 0 1 8 - 2 0 2 2 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，促进密码与 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2020/10 中央政治局 第二十四次集体学习量子科技 发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行