2021年中国量子通信行业发展机遇及投资前景研究报告.pdf

中商产业研究院编制 更多产业情报： 双循环专题 2021年中国量子通信行业发展机遇 及投资前景研究报告量 子 通 信 是 利 用 量 子 纠 缠 效 应 进 行 信 息 传 递 的 一 种 新 型 通 信 技 术 ， 与 传 统 通 信 相 比 ， 量 子 通 信 具有4 大优 势 ：绝 对安 全 、 大 信道 容量 、零延迟 、 抗千 扰能 力强 。 近年 来中 国量 子 通信 市场 规模 以 每 年12-20% 的速度稳定增长， 当 前 中 国 已 实 现 量 子 通 信 在 军 事 国 防 、 政务 、 金融 ， 互 联 网 云 服 务 ， 电 力等领域的应用 。 十 四 五 时 期 ， 我 国 要 加 快 构 建 以 国 内 大 循 环 为 主 体 、 国 内 国 际 双 循 环 相 互 促 进 的 新 发 展 格 局 。 同时 ， 在 十 四 五 规 划 意 见 稿 中 ， 要 求 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 。 目前 ， 政府 、 产 业 端 上 下 游 加 强 对 量 子 通 信 网 络 建 设 的 支 持 和 投 入 力 度 ， 在 双 循 环 新 发 展 格 局 下 ， 中 国 量 子 通 信 行 业 前 景 可 期 ， 预 计 到2025 年 量 子 通 信 市 场 规 模 超 千 亿 。 前 言 Introduction双循环战略概况 01 量子通信基本概述 02 目 录 CONTENTS 双循环战略背景 双循环战略发展历程 双循环关系 双循环战略基点 双循环战略重点 双循环空间布局 双循环发展前景 量子通信的定义 量子通信的分类 量子通信的优势 量子通信技术发展历程 量子通信产业链量子通信行业发展背景 03 目 录 CONTENTS 全球各国加速发展量子通信 政策支持量子通信发展 网络流量巨大 网络用户规模庞大 网络安全问题发 量子通信行业市场现状分析 04 量子通信市场快速增长 量子通信网络建设投资增加 量子通信专利申请量众多 量子通信应用领域多个领域 量子通信存在四大壁垒 量子通信行业竞争者较少 量子通信行业面临三大挑战量子通信行业重点企业 05 目 录 CONTENTS 国盾量子 九州量子 凯乐科技 神州信息 问天量子 双循环格局下量子通信发展前景 06 附录：量子通信概念股 07 政策支持推动量子通信行业发展 应用领域扩大驱动量子通信行业发展 产业链重构促进量子通信行业发展 人才培养为量子通信行业打造长远竞 争力双循环战略概况 双循环战略背景 双循环关系 双循环战略重点 双循环发展前景 双循环战略发展历程 双循环战略基点 双循环空间布局双循环战略背景 6 推动形成以国内大循环为主体 、 国内国际双循环相互促进的新发展格局是以习近平同志为核心的党中央根据 我国发展阶段 、 环境、 条件 变化 作出 的战 略 决策 ， 是事 关 全局 的 系统 性 深层 次 变革 。 国内 市场 国际 市场 我国已转 向高质 量 发展阶段 ，制度 优 势显著， 治理效能提升，经济长期 向好， 物质基 础雄 厚，人力资源丰富，市场 空间广 阔，发 展韧 性强劲，社会大局稳定， 继续发 展具有 多方 面优势和条件，同时我国 发展不 平衡不 充分 问题仍然突出，重点领域 关键环 节改革 任务 仍然艰巨 ，创新 能 力不适应 高质量 发 展要求， 农业基础还不稳固，城乡 区域发 展和收 入分 配差距较大，生态环保任 重道远 ，民生 保障 存在短板，社会治理还有 弱项。 当今世界正经历百年未有 之大变 局，新 一 轮科技革命和产业变革深 入发展 ，国际 力 量对比深刻调整，和平与 发展仍 然是时 代 主题，人类命运共同体理 念深入 人心， 同 时国际环境日趋复杂，不 稳定性 不确定 性 明显增加，新冠肺炎疫情 影响广 泛深远 ， 经济全球化遭遇逆流，世 界进入 动荡变 革 期，单边主义、保护主义 、霸权 主义对 世 界和平与发展构成威胁双循环战略发展历程 7 2020 年5 月 ， 中 共 中 央 政 治 局 常 委 会 会 议 提 出 “ 深 化 供 给 侧 结 构 性 改 革 ， 充 分 发 挥 我 国 超 大 规 模 市 场 优 势 和 内 需潜力 ， 构建国内国际双循环相互促 进的新 发展格 局 ” ， 此后 双 循环 战 略在 多 次重 要 会议 中 被提 及 。 时间 事件 5 月14 日 中央政治局会议，首次提 出了 “ 两个循 环 ”概念 ，要 “构建 国内国 际双循 环相互 促进的 新发展 格局 ” 。 5 月23 日 两会期间， 习主席强调“ 逐步形 成以国 内大循 环为主 、国内 国际双 循环相 互促进 的新发 展格局 ”。 6 月18 日 副总理刘鹤在陆家嘴论坛 开幕式 上表示 ，“一 个以国 内循环 为主 、 国际国 内互促 的双循 环发展 的新格 局正在 形成 ” 。 7 月21 日 企业家座谈会上习 主席谈到：面向未 来 ， 我 们 要 逐 步 形 成 以 国 内 大 循 环 为 主 体 、 国 内 国 际 双 循 环 相 互 促 进 的 新 发 展 格 局 。 7 月3 日 中央政治局会议， “ 当 前 经 济 形 势 依 然 复 杂 严 峻 ， 不 稳 定 性 不 确 定 性 较 大 ， 我 们 遇 到 的 很 多 问 题 是 中 长 期 的 ， 必须从持 久战的角度加以认识，加 快形成 以国内 大循环 为主体 、国内 国际双 循环相 互促进 的新发 展格局 ”。 8 月24 日 习近平总书记召开 的经济社会领域专 家座谈会上说：要 推动形成以国内大 循环为主体 、 国 内 国 际 双 循 环 相 互 促 进 的 新 发 展格局 。 这 个 新 发 展 格 局 是 根 据 我 国 发 展 阶 段 、 环境 、 条件变化提出来的 ， 是 重 塑 我 国 国 际 合 作 和 竞 争 新 优 势 的 战 略 抉 择 。 9 月1 日 习近平主持召开中 央全面深化改革委 员会第十五次会议 ， 又 从 改 革 的 角 度 提 出 要 求 ， 强 调 为 构 建 新 发 展 格 局 提 供 强 大 动 力 。 10 月29 日 中国共产党第十九 届中央委员会第五 次全体会议通过 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 三五年远景目标的建议 ，要求 加快 构 建以 国 内大 循 环为 主 体 、 国 内国际 双循环 相互促 进的新 发展格 局 。 11 月25 日 副 总 理 刘 鹤 在 人 民 日 报 发 表 署 名 文 章 ， 即 加 快 构 建 以 国 内 大 循 环 为 主 体 、 国 内 国 际 双 循 环 相 互 促 进 的 新 发 展 格 局 ， 详解加快构建以国 内大循 环为主 体 、国 内国际 双循环 相互促 进的新 发展格 局的背 景 、 内 涵及其 实施路 径 。 资料来源：中商产业研究 院整理双循环关系 8 从国内大循环与国内国际双循环的关 系看, ，国 内循环 是基础 ，两者 是统一 体 。 国内大循环是基础 国内大循环与国内国 际双循环是统一体 国 内 大 循 环 绝 不 是 自 我 封 闭 、 自 给 自 足 ， 也 不 是 各 地 区 的 小 循环 ， 更 不 可 能 什 么 都 自 己 做 ， 放 弃 国 际 分 工 与 合 作 。 要坚 持 开 放 合 作 的 双 循 环 ， 通 过 强 化 开 放 合 作 ， 更 加 紧 密 地 同 世 界 经 济 联 系 互 动 ， 提 升 国 内 大 循 环 的 效 率 和 水 平 。 可 以 说 ， 推 动 双 循 环 必 须 坚 持 实 施 更 大 范 围 、 更 宽 领 域 、 更 深 层 次 对 外开放 。 国际市场是国内市场的延伸 ， 国内大循环为国内国际双循 环提供坚实基础 。 发挥我国超大规模市场优势 ， 将为世界 各国提供更加广阔的市场机会 ， 依托国内大循环吸引全球 商品和资源要素 ，打造我 国新的 国际合 作和竞 争优势双循环战略基点 9 十四五规划意见稿 指出， 要坚持扩大内需这个战略基点 ， 加快培育完整内需体系， 把实施扩大内需战略 同 深化 供 给 侧 结 构 性改 革 有 机 结 合 起来 ， 对 内 需 提 出量 与 质 的 增 长 要求 。 消费 、 投资 潜 力 有望 进 一步 挖 掘 ，消费 、 投资结构有待进一步优化 。 全面促进消费 扩展投资空间 资料来源： 十四五规划 意见稿 中商 产业研 究院整 理 消费升级 消费新模式新业态 汽车使用管理、住房健康消费 线上线下消费融合 服务消费 节假日消费 国际消费中心 优化投资结构 补齐基础设施、民生等领域短板 战略性新兴产业投资 新型基础设施、新型城镇化等重 大工程建设 政府投资撬动双循环战略重点 10 十四五规划意见稿 坚持把解决好 “ 三农” 问题作为全党工作重中之重 ， 走中国特色社会主义乡村振兴道 路 。农 业 农 村 具 有 庞大 的 人 口 基 数 ， 乡 村 振 兴 是 奠 定双 循 环 基 础 、 脱贫 攻 坚 的 重 要战 略 。 首先 ， 要提 高 农 业质 量 效 益 和竞 争 力 ， 其次 ，实 施 乡 村 建 设 行动 ， 第三 ， 深 化农 村 改 革 ， 第四 ， 实 现 巩 固 拓展 脱 贫 攻坚 成 果同 乡 村 振兴 有 效 衔接 。 粮食安全 智慧农业 农业供给侧 结构性改革 县域经济 县城综合服务能力 保护传统村落和乡村 风貌 改善农村基础设施和 居住环境 乡村人才振兴 健全城乡融合发展 机制 健全农业专业化社 会化服务体系 健全城乡统一的建 设用地市场 发展新型农村集体 经济 健全农村金融服务 体系 加强帮扶机制和保持 财政投入 加强扶贫项目资金资 产管理和监督 健全农村社会保障和 救助制度 支持一批西北地区乡 村振兴重点帮扶县， 完善东西部协作帮扶 机制 农业质量效 益和竞争力 乡村建设 深化农村改革 脱贫攻坚 资料来源： 十四五规划 意见稿 中商 产业研 究院整 理双循环空间布局 11 十四五规划意见稿 指出要健全区域协调发展体制机制 ， 完善新型城镇化战略， 构建高质量发展的国土空 间 布局 和 支 撑 体 系 。首先， 构 建 国 土空 间 开 发 保 护 新格 局 ， 其次 ， 推动 区 域 协 调 发展 ， 第三 ， 推 进以 人 为 核心 的 新 型城镇化 。 构 建 国 土空 间 开发保 护 新 格局 ， 逐步形 成 城 市化 地 区 、农 产 品 主产 区 、 生态 功 能区 三 大空 间 格局，促进城乡与生态的 协调发 展 。 推 动 区域 协调 发 展 ， 东北 、 中部 、 革命 老 区 、 民族 地 区 、 边 疆地 区加 快 建设 ， 京 津 冀协 同发 展 、长 江 经济 带发 展 、粤 港 澳大 湾区 建 设 、 长 三角 一体 化 发展 四 大 城 市群 打造 新 增长 极 ，推 动雄 安 新区 建 设 、 海洋 强 国建 设 、区 域统 筹 互助 、 转移支付制度完善 。 推进以人为核心的新型城镇化 ，推进城市生态修复 、统筹规划、 文化保护 、城市治理发展， 坚持房子是用来住的 、不是用来炒的定位 ， 有效增加保障性住房供给 ，发挥中心城市和城市 群带动作用 ， 推进成渝地 区双城 经济圈 建设双循环发展前景 12 加快构建以国内大循环为主体 、 国内国际双循环相互促进的新发展格局 ， 是对“ 十四五” 和未来更长时期我 国 经济 发 展 战 略 、 路径 作 出 的 重 大 调整 完 善 ， 是 着 眼于 我 国 长 远 发 展和 长 治 久 安 作出 的 重 大战 略 部署 ， 对 于我 国 实 现 更高 质 量 、 更 有 效率 、 更加公平 、更可持续 、 更 为安 全 的 发 展 ， 对于 促 进 世 界 经济 繁 荣 ，都 会 产生 重 要 而深 远 的 影响 。 在错综复杂变化下国际环 境中， 发挥我 国超大 规模经 济体优 势的内 在要求 ，即 必须实现内部可循环，并 且提供 巨大国 内市场 和供给 能力， 支撑并 带动外 循环 。在此背景下，我国将进 一步扩 大市场 准入， 创造更 加公平 的市场 环境， 加快 、加深外循环，推动更高 水平的 对外开 放，更 深度融 入全球 经济。 未来，我国将畅通国内大 循环。 依托强 大国内 市场， 贯通生 产、分 配、流 通 、消费各环节，打破行业 垄断和 地方保 护，形 成国民 经济良 性循环 。优化 供 给结构，改善供给质量， 提升供 给体系 对国内 需求的 适配性 。推动 金融、 房 地产同实体经济均衡发展 ，实现 上下游 、产供 销有效 衔接， 促进农 业、制 造 业、服务业、能源资源等 产业门 类关系 协调。 破除妨 碍生产 要素市 场化配 置 和商品服务流通的体制机 制障碍 ，降低 全社会 交易成 本。完 善扩大 内需的 政 策支撑体系，形成需求牵 引供给 、供给 创造需 求的更 高水平 动态平 衡量子通信基本概述 量子通信的定义 量子通信的分类 量子通信的优势 量子通信技术发展历程 量子通信产业链量子通信的定义 14 量 子 通 信 是 利 用 量 子 纠 缠 效 应 进 行 信 息 传 递 的 一 种 新 型 通 信 技 术 ， 其 核 心 原 理 是 利 用 量 子 状 态 的 不 确 定 性 产 生 随 机 密 钥 ， 一 旦 通 信 被 窃 听 则 会 改 变 量 子 的 状 态 ， 窃 听就会被察觉 ， 进 而 使 得 密 钥 无 法 被 破 解 ， 实现了通信的保密性 。 量子 通 信 在 数 个 通 信 节 点 间 利 用 量 子 密 钥 分 发 进 行 安 全 通 信 ， 各 节 点 间 产 生 的 随 机 量 子 密 钥 可 以 对 语 音 、 图 像 以 及 数 字 多 媒 体 等 信 息 进 行 加 密 和 解 密 ， 进而实现 安全的信息交互 。 量子通信的实现流程 A B QKD QKD 加密 解密 协商随机密钥Ki Ki 业务数据 量子信道 . 明文 明文 Ki Ki Alice Bob 资料来源：电信科学网、 中商产 业研究 院整理量子通信的分类 15 量子通信基于量子力学中的不确定性 、 测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安 全性保证 ， 主要分为量子隐形传态和 量子密 钥分发 两种 。 量子隐形传态 量子密钥分发 量子隐形传态基于量子纠 缠对分 发与贝 尔态联 合测量 ，实现 量子态 的信 息传输，其中量子态信息 的测量 和确定 仍需要 现有通 信技术 的辅助 。量 子隐形传态中的纠缠对制 备、分 发和测 量等关 键技术 有待突 破。 量子密钥分发，也称量子 密码， 借助量 子叠加 态的传 输测量 实现通 信双 方安全的量子密钥共享， 再通过 一次一 密的对 称加密 体制， 即通信 双方 均使用与明文等长的密码 进行逐 比特加 解密操 作，实 现无条 件绝对 安全 的保密通信量子通信的优势 16 与传统通信相比， 量子通信具有4 大优势 ：绝对 安全 、 大信道 容量 、 零延迟 、抗干 扰能力 强 。 信息传递过程中，任何试 图获取 密钥的操作都会改变量子 状态， 从而立即被收发者查知； 量子通 信不会发出电磁辐射，无 法进行 无线监听； 绝对安全 量子信息传递不会受到任 何障碍 的干扰，通信延迟几乎为 零； 零延迟 量子通信容量比传统光通 信提高 了几个数量级，既可满足 干线宽 带大容量信息传输需求， 也灵活 应用于各支线容量需求不 是很高 的传输； 大信道容量 信息传输无需媒介，不受 外部环 境的影响。 抗干扰能力强量子通信技术发展历程 17 我国的量子通信技术于1995 年起步 ， 先后经历了学习研究、 初步发展、 领域尝试和应用推广四个阶段 。 我国 量子通信技术现处于世界领先水平 ， 正步 入 产业 化 阶段 。 1995 年我国最早实现量子密钥分 发实验。2000年利用单模光纤完 成了1.1km的量子密钥分发演示实 验。 2002-2003年间，实现了50km 和 67km光纤量子密钥分发。2005 年 实现北京与天津之间125km 的商用 光纤中完成了量子密钥分发的演 示性实验。 2001-2005 初步 发展 2006 年，在世界上首次利用诱骗态方 案实现了安全距离超100km 的光纤量 子密钥分发实验。2008年，研制了基 于诱骗态的光纤量子通信原型系统， 成功组建了世界上首个3节点链状光量 子电话网。2009年，建成了世界上首 个全通型量子通信网络。 2006-2010 领域 尝试 全球首条量子保密通信干线-“京 沪干线”项目启动；世界首颗量 子科学实验卫星“墨子号”发射 升空；建设量子通信城域网；量 子直接通信技术发布。第一台量 子直接通信技术样机问世。 2010- 至 今应用 推广 1995-2000 学习 研究量子通信产业链 18 元器件 设 备 层 信号处理芯片 光纤光缆 雪崩二极管 核心设备 量子密钥分发器 量子路由器 量子交换机 量子随机发生器 量子点激光器 光量子探测仪 传 输 层 目前，量子保密通信网络的建设 主要分 为几 个层级 ： 平 台 层 系统平台 经典网络管理子系统 量子网络管理子系统 量子密钥分发子系统 综合网络监控子系统 备份与容灾子系统 量子密钥管理子系统 应 用 层 军事国防 政务 金融 云服务 国 家 骨 干网 （一 级干 线） 已经建成的包括量子保密通信“京沪干 线”（北京-济南-合肥-上海）、“武 合干线”（合肥-武汉），量子保密通 信骨干网（汉广段、沪合段）正在建设 中。 城域网 合肥、济南、武汉、北京、上海、贵阳、宿 州、枣庄、乌鲁木齐、金华等多个城域网已 建设完成，西安城域网在建设之中，广州、 成都、南京、海口的城域网正在规划建设之 中，主要以骨干网沿线为主。 省 骨 干 网（ 二级 干线 ） 已经建成了“合巢芜”城际量子通信网（合肥- 芜湖）、江苏省宁苏量子干线（南京-镇江-常州 -无锡-苏州）、阿里巴巴OTN量子安全加密通信 系统、京雄量子加密通信干线等，量子保密通讯 齐鲁干线也在2019年9月签约。 电力量子通信行业发展背景 全球各国加速发展量子通 信 政策支持量子通信发展 网络流量巨大 网络用户规模庞大 网络安全问题频发全球各国加速发展量子通信 20 我国量子保密通信的发展引起了世界 范围的 广泛关 注 ，世 界多个 国家或 地区正 在加速 发展量 子通信 。 国家/ 区域 具体内容 意大利 意大利2013 年启动了总长约1700 公里的连接弗雷瑞斯（Frejus ）和马泰拉（Matera ）的量子 通信骨 干网 建设计划，截至2017 年已建成连接弗雷瑞 斯（Frejus ）- 都 灵（Turin ）- 弗洛伦 萨（Florence ）的量子通信 骨干线路。 英国 英国2015 年启动总额4 亿英镑的“国家量子技 术专项 ”，设 立量子 通信、 传感、 成像和 计算研 发中心 ， 开展学术与应用研究；希 望在10 年内建 成国家 量子通 信网络 。 韩国 韩国计划到2020 年，分3 阶段建设国家量子保 密通信 测试网 络；第 一阶段 环首尔 地区的 量子保 密通信 网 络已于2016 年3 月完成，总长约网络256 公里。 俄罗斯 俄罗斯2016 年8 月已经在其鞑靼斯坦共和国境 内正式 启动了 首条多 节点量 子互联 网络试 点项目 。 日本 日本信息通信研究机构2017 年11 日宣 布首 次用 超 小型 卫 星成 功 进行 了 量子 通 信实 验 日本 信 息通 信 研究 机构说，这一研究表明， 原本需 要大型 卫星的 量子通 信现在 也可以 用更低 成本的 小型卫 星来实 现， 预 计 未来将有更多研究机构和 企业投 入到量 子通信 产业中 ，这有 助于太 空产业 的进一 步发展 。 欧盟 欧盟2018 年初启动总额超过30 亿英镑的“量子技 术旗舰 项目” 计划2035 年左右形成 泛欧量 子安全 互联 网。 德国 德国2018 年11 月通过第一个系统推进量子技术研 究的框 架计划 量子技 术：从 基础到 市场 ，计划 投入6.5 亿欧元，为量子技术 的发展 打下牢 固的学 术和经 济基础 。 美国 美国2018 年12 月通过国家量子计划法案 ，计 划未 来 十年 内 向量 子 研究 注 入12 亿美元资 金，由 美国 能源部、商务部国家标准 与技术 研究院 和美国 国家科 学基金 会配合 联邦政 府共同 落实量 子计划 项目。 比利时、德国、意大利、 卢森堡、马耳他、荷兰和 西班牙 2019 年6 月，七个欧盟成员国同意共同探讨如 何在未 来十年 开发和 部署欧 盟范围 内的量 子通信 基础设 施 以提高欧洲在量子技术、 网络安 全和产 业竞争 力方面 的能力 。 资料来源：国盾量子招股 书、中 商产业 研究院 整理政策支持量子通信发展 21 近年来， 为了推动我国量子通信行业发展 ， 国家相关部委制定了一系列推动骨干网 、 城域网等量子保密通信 网络的相关政策及规划 。 总体来看 ， 政策 对 量子 通 信技 术 的发 展 扶持 经 历了 三 个阶 段 ： 政策对行业扶持体现在对 未来发 展和应用进行了初步规划 ，包括 2013 年首次纳入 国家重大 基础 设施建设中长期规划 、2015 年 纳入 国家安全战略纲要 等 战略部署阶段 围绕“十三五”规划的关 于量子 通信技术方面展开，致力 于打造 量子通信网络体系以实现 向产业 化过渡，政策扶持主要包 括 2016 年写入“十三五”规划和 科技创 新规划以及进入 国家创 新驱动 发展战略 等 战略实施阶段 政策重视将量子技术与其 他领域 相结合实现融合创新，因 此出台 了类似 2018年“科技 创新 2030 重大项目”和 金融和重 要领域 密码应用于创新发展工作 规划 、2019 年进入 产业结构调整指 导目录 等 产业化推广阶段网络流量巨大 22 近 几 年 ， 我 国 移 动 互 联 网 流 量 较 快 增 长 ， 月 户 均 流 量 （DOU ） 稳 步 提 升 。2019 年 我 国 移 动 互 联 网 接 入 流 量 消 费 达1220 亿GB ， 移 动 互 联 网 月 户 均 流 量 （DOU ） 达7.82GB/ 户/ 月 。5G 时 代 移 动 互 联 网 接 入 总 流 量 和 户 均 移 动 互 联 网 接 入流量将迎来下一轮大增长 。 数据来源：工信部、中商 产业研 究院整 理 0 400 800 1200 1600 2015 年 2016年 2017年 2018年 2019年 中国移动互联网接 入流 量情况 移动互联网接入流量（亿GB ） 0 2 4 6 8 2015 年 2016 年 2017年 2018年 2019 年 中国月户均移动互 联网 接入流 量情 况 移动互联网接入流量（GB/ 户/月