量子信息行业市场分析报告.docx
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量子信息行业市场分析报告
2017年量子信息行业市场分析报告
量子信息行业市场分析报告,本调研分析报告数据来源主要包含欧立信研究中心,行业协会,上市公司年报,欧咨行业数据库,国家相关统计部门以及第三方研究机构等。
目录
第一节量子信息是基于量子力学原理,将会是一场革命4
一、量子信息与传统信息完全不同4
二、量子信息可提高安全性,提高通信容量5
三、量子信息将改变社会信息传播方式,为未来通信模板8
第二节国家层面大力推动量子信息行业发展11
第三节目前已经进入实用阶段,行业未来空间大14
第四节中国量子信息技术水平处于全球领先地位15
第五节部分相关企业分析19
一、DWAVE量子计算公司19
二、国盾量子(原安徽量子通信)19
三、安徽问天量子科技有限公司20
四、浙江东方21
五、凯乐科技22
六、中天科技24
七、神州信息26
八、三力士28
九、航天电子28
十、宁波建工29
图表目录
图表1:
量子信息与传统信息不同4
图表2:
薛定谔的猫4
图表3:
叠加态5
图表4:
纠缠态6
图表5:
量子信息可实现天然的并行计算7
图表6:
RAS加密解密过程图解7
图表7:
量子通信8
图表8:
信息可以实现超距传播9
图表9:
量子信息化9
图表10:
政治局委员刘延东体验金融量子信息网11
图表11:
新华社金融量子信息网整体结构示意图11
图表12:
世界首个光量子电话网络示意图12
图表13:
北京到天津125公里量子单向通信13
图表14:
卫星量子通信网示意图14
图表15:
地面量子通信网示意图14
图表16:
量子调控的特点15
图表17:
行业发展趋势16
图表18:
量子通信16
图表19:
相关科研成果17
图表20:
40M量子网关20
图表21:
全通型量子交换机20
图表22:
浙江东方控股21
图表23:
量子网络的基本业务21
图表24:
科大国盾22
图表25:
基于量子密钥的数据链通信产品的安全框架23
图表26:
凯乐科技、中创为与科大国盾之间的联系24
图表27:
中天科技光通信覆盖24
图表28:
中天科技、中创为与科大国盾联系25
图表29:
神州信息通信覆盖26
图表30:
神州信息通信工程27
图表31:
神州信息产业链27
图表32:
三力士股权情况28
图表33:
量子通信29
图表34:
宁波建工29
图表35:
中经云和国盾量子合作成立中经量通30
表格目录
表格1:
传统比特和量子比特的差别5
第一节量子信息是基于量子力学原理,将会是一场革命
一、量子信息与传统信息完全不同
以比特(0或1)作为信息单元,称为经典信息。
010*********……
以量子比特作为信息单元,称为量子信息。
图表1:
量子信息与传统信息不同
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库,欧咨行业数据库
量子bit优点1:
经典的猫(bit)只能处于死或者活的状态,量子猫可以处于又死又活的叠加状态。
(叠加态)
量子bit优点2:
两个粒子或多个粒子由于相互作用会相互影响,不管多远,均有联系。
(纠缠态)
图表2:
薛定谔的猫
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
表格1:
传统比特和量子比特的差别
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
二、量子信息可提高安全性,提高通信容量
量子信息优点1:
从原理上讲量子信息具有不可克隆性,任意量子信息无法进行克隆;量子信息的存储处于叠加的状态,既可以“死”又可以“活”,因此随着位数的增加,存储的信息量较传统信息指数增加。
(叠加态)
图表3:
叠加态
资料来源:
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量子信息优点2:
任意两个处于叠加态的粒子之间通过量子隐形通道连接,此种通道与实际的空间无关,即使两个粒子分别位于宇宙的两端,两者之间依旧有非常紧密的联系。
(纠缠态)
图表4:
纠缠态
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
量子信息可实现天然的并行计算:
对于N位的量子存储器,其存储了2的N次方个数字,而对于经典的存储器仅仅存了2的N次方个数字其中的一个。
这就意味着对于量子计算机的操作是天然的并行计算,其计算能力将超大幅度的加强。
如果量子比特数目是250个,则其存储的数字将超过宇宙中所有原子的总和。
(叠加态)
例:
基于量子信息的量子计算机可有效攻破DES(thedataencryptionstandard)密码体系(问题的本质是从256可能的密钥中寻找一个正确的密钥)。
若以每秒106次的运算速率,经典计算机要花1000年,而量子计算机采用Grove算法,则低于4分钟。
量子信息:
结合量子调控和信息技术,可在增大信息传输容量、提高运算速度、确保信息安全等方面突破经典信息技术的极限。
图表5:
量子信息可实现天然的并行计算
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
利用分解大数比较困难作为加密的主要手段(RSA)。
例如有一个1024位的数字,如果不知道分解的数字是哪些,这个是比较困难的,但是如果知道其中一个因数,则非常简单。
目前RSA应用广泛应用于涉及加密的方方面面。
银行、金融等等方面都对RSA密码有很大的需求。
一旦量子计算机研制成功,则目前加密系统将完全裸露。
图表6:
RAS加密解密过程图解
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
三、量子信息将改变社会信息传播方式,为未来通信模板
量子信息不可克隆,因此假设信息存储于一个光子上,则对于任何监听者而言,均无法获得此信息。
一次一密+不可克隆,则量子加密就在原理上实现了传输信息的绝对安全。
(叠加态)
量子通信:
最先可实用化的量子信息技术,保证信息传输的绝对安全,与国家信息安全重大需求紧密相关。
图表7:
量子通信
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
信息可以实现超距传播,任何位于宇宙中的粒子,均通过纠缠关系相连。
在理论上可以达到类似于超时空传输的作用,这是量子信息伟大之处,也是当年困扰爱因斯坦的世界难题。
(纠缠态)
图表8:
信息可以实现超距传播
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
可实现信息的绝对安全。
可实现大幅的信息扩容。
可实现计算能力的快速上扬,为人工智能等新的应用提供计算基础。
图表9:
量子信息化
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
第二节国家层面大力推动量子信息行业发展
2011年量子信息为国家重点支持专项。
2012年中国科大与新华网合作建立的金融信息量子通信验证网正式开通,政治局委员刘延东参与开通仪式并表示:
“量子通信技术对保障国家信息安全具有重要战略意义”。
2014年1月量子信息与量子科技前沿协同创新中心成立。
2014年8月中国科大与中国有线等签署“京沪干线”项目任务书,建立上海到北京的量子信息信道。
2016年用于自由空间的量子通讯卫星将发射,进一步扩宽量子信息未来发展。
量子信息与未来网络建设等均属于中科院重大先导项目,国家给予大力支持。
图表10:
政治局委员刘延东体验金融量子信息网
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表11:
新华社金融量子信息网整体结构示意图
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
国际主要进展:
1995年,量子信息秘钥在光线中分发已经达到101KM。
2002年,量子传输完成了23.4KM的穿越大气层的传输试验,证明了卫星传播的可行性。
2003年,日本NEC实验室建成100KM量子秘钥分配。
2007年,奥地利研究小组实现144KM的自由空间传输。
国内进展:
2005年,郭光灿团队,通过商用通信光路实现北京到天津之间125公里单向量子密钥传输。
2009年,潘建伟团队,世界首个光量子电话网络建成(合肥)。
2009年,郭光灿团队建成芜湖量子政务网(芜湖)。
2010年,世界首个全通型量子通信网络(合肥)。
2014年,济南量子通信网实验网正式投入使用。
目前已经有多个实用案例,未来将进入快速发展阶段。
图表12:
世界首个光量子电话网络示意图
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表13:
北京到天津125公里量子单向通信
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
第三节目前已经进入实用阶段,行业未来空间大
目前实现量子通信的方式:
1.利用光纤加中继实现量子通信网,目前合肥城域网等都是采用这种方式实行的。
2.利用卫星做中继实现自由空间的量子信息通信,目前在积极布置卫星发射任务,预计2016年8月份将实现卫星上天。
从而建成自由空间量子信息网。
图表14:
卫星量子通信网示意图
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表15:
地面量子通信网示意图
资料来源:
XX图片,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
第四节中国量子信息技术水平处于全球领先地位
美国政府以及商业巨头均积极投身量子信息:
2012年美国国防部对量子信息高度重视,国防高级研究计划署(DARPA)专门制定了名为“量子信息科学和技术发展规划”的研究计划。
斯诺登文件披露,美国安全局积极投入量子信息研究,量子计算代号为“渗透硬目标”,量子通信为“掌控网络”,主要是开发新手段攻击RSA公钥加密算法等加密工具。
2013年Google购买了D-wave的量子计算机,主要用于人工智能;洛克希德马丁购买了Dwav量子计算机,量子计算机被认为是未来方向。
2014年Google宣布与美国加州大学圣巴巴拉分校专家联合开发量子计算技术合作,Google此举的主要目的是为保持在计算方面的领先地位。
电子调控时代,欧美是遥遥领先,中国目前在不停的追赶中。
随着整体半导体特征尺度的减少,量子效应和热耗散的影响将加强,人们却会完全失去按传统方式控制电子的能力。
量子调控才是最终的解决方案。
目前量子信息产业还处于发展的初期阶段,而中国科学家在量子信息方面处于世界领先的水平,我们认为整个国家存在弯道超车的可能。
图表16:
量子调控的特点
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表17:
行业发展趋势
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
世界上首个光量子电话网络Pan:
Chenetal.,Opt.Exp.17,6540(2009)
世界上首个全通型量子通信网络Pan:
Chenetal.,Opt.Exp.18,27217(2010)
图表18:
量子通信
资料来源:
Science,PhysicsWorld,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
相关科研成果:
Marcikicetal.,Nature421,509(2003)
Panetal.Nature421,721(2003)
Ursinetal.,Nature430,849(2004)
终端开放的量子隐形传态
Pan:
Zhaoetal.,Nature430,55(2004)
复合系统量子隐形传态
Pan:
Zhangetal.,NaturePhysics2,678(2006)
图表19:
相关科研成果
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
部分相关科研成果以及未来计划:
90年代,郭光灿团队提出段郭原理,这是中国科学家为数不多的可以在理论建立的初期做的奠基性工作。
2005年,郭光灿团队,通过商用通信光路实现北京到天津之间125公里单向量子密钥传输。
2009年,郭光灿团队,建立了世界首个量子政务网。
2012年,潘建伟团队证实了自由空间对地通信的可行性,相关文章发表在Nature杂志。
2014年,中国开始建设全球最长的量子信息通道,总长度达2000公里。
2016年,中科院计划发射卫星以实现自由空间量子通信网,全球领先。
第五节部分相关企业分析
一、DWAVE量子计算公司
D-Wave系统公司(D-WaveSystems,Inc)是一家量子计算机公司,座落于加拿大英属哥伦比亚省的本那比市,成立于1999年。
2011年5月11日,D-Wave推出了D-WaveOne,被称为世界上第一个商用量子计算机,也是参照绝热理论的量子退火技术并用128量子位元来解决最优化问题的量子计算机。
2013年5月它宣称NASA和Google共同预定了一台采用512量子位的D-WaveTwo量子计算机。
D-WaveOne是基于早期原型机如D-Wave'sOrion的量子计算机。
该原型是一个16量子位的绝热量子计算机,于2007年2月13日加州山景城的计算机历史博物馆中被公开展示。
同年11月2日,D-Wave公司演示了他们声称的28量子位的绝热量子计算机。
其使用的量子计算芯片NASA在位于加州帕萨迪纳的NASA喷气推进实验室下的微型设备实验室制造。
2014年7月,DWAVE融资3250万美元,这笔资金由高盛、德丰杰及加拿大商业开发银行联合提供。
截止目前其融资规模已经达到1.023亿美元。
去年Amazon创始人贝佐斯和美国中情局旗下的投资机构In-Q-Tel也曾对该公司投资了3000万美元。
二、国盾量子(原安徽量子通信)
安徽量子通信技术有限公司于2009年5月创立于安徽省合肥市,由中国科学技术大学发起组建,是中国首家从事量子通信技术产业化的创新型企业,是中国最大的量子通信设备制造商和系统服务供应商,是规模化量子通信网络技术的开拓者和实践者。
公司目前拥有中国最多的量子通信领域技术专利,自主研发的系列化产品涵盖量子通信网络设备、终端设备、核心器件、科学仪器,以及系统性的管控和应用软件等,并提供信息安全整体解决方案。
公司是国家级高新技术企业,国家密码管理局授权批准的商用密码产品定点开发、生产和销售许可单位,通过中国质量认证中心ISO9001质量管理体系认证,系安徽省唯一的量子通信领域工程技术研究中心依托单位。
公司建成世界首个规模化城域量子通信网络“合肥城域量子通信试验示范网”;将量子通信网络化技术在金融领域开拓应用,与中科大、新华社联合建成“金融信息量子通信验证网”;并以成熟可靠的系统性解决方案多次为国家重大活动提供通信安全保障等。
安徽量通承接了多个国家重大项目,其技术力量主要是依托中国科技大学潘建伟小组(技术水平全球领先),其生产的40M量子网管以及全通性量子交换机已经是非常完善的商业产品。
安徽量通于2014年9月14日表示,其已经可以量产商用量子密码机,这进一步标志着公司将进入商业化阶段。
从行业发展的角度看,随着国内量子通信行业的兴起,安徽量子通讯公司必将获得快速发展。
图表20:
40M量子网关
资料来源:
安徽量子通信有限公司主页,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表21:
全通型量子交换机
资料来源:
安徽量子通信有限公司主页,北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
三、安徽问天量子科技有限公司
安徽问天量子科技股份有限公司位于芜湖市高新技术开发区,成立于2009年7月。
是国内首家从事量子信息产业化的公司,由中国科学技术大学、芜湖建设投资有限公司共同发起成立,注册资金3010万。
公司创始团队包括中国科学院院士、中科大教授和中科大博士。
安徽问天整体的技术支持来自中科大郭光灿团队,其2009年在芜湖建成了世界上第一个“量子政务网”。
“量子政务网”采用了中国具有全部知识产权的单向量子保密通讯方案和设备,以及量子保密通讯网络核心组网技术。
我们认为作为中国国内仅有的两家量子通信,量子密码相关公司,随着整个行业的发展,问天将获得快速发展。
四、浙江东方
浙江东方的联营企业浙江国贸东方投资管理有限公司(浙江东方占股49%)其旗下的兆富基金(浙江东方占股26.5%)出资4,000万元投资浙江神州量子网络科技有限公司;出资10,850万元投资了科大国盾量子技术股份有限公司。
图表22:
浙江东方控股
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
图表23:
量子网络的基本业务
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
神州量子是中科大量子通信技术潘建伟团队于2014年设立,公司将在浙江省构建量子通信网络基础设施,提供基于量子技术的高可信安全网络运营服务,目前公司正在建设我国首条量子通信商用干线“杭沪量子商用干线”。
科大国盾发源于中国科学技术大学,是中国第一家从事量子信息技术产业化的创新企业,是中国最大的量子通信设备制造商和量子信息系统服务提供商,目前已就量子通信设备设备进行生产和销售,2015年实现净利润超5,000万元。
图表24:
科大国盾
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
五、凯乐科技
公司定增17.5亿进军数据链通信、量子通信和警用民用智能终端,转型高端通信设备制造商。
公司5月3日发布公告拟非公开发行股票募集不超过17.5亿元,其中拟投资6.18亿元用于量子通信技术数据链产品产业化项目,新建一个研发中心及一个生产中心,进军军用民用高端通信设备制造领域。
核心研发技术包括基于量子密钥的数据链通信管理系统开发、整网系统管控接口开发、实现芯片、模块、协议等软硬件高度集成化开发等。
未来公司将在宁波、上海、武汉等地设立展示区,主要包括产品:
数据链通信产品系列,加解密设备,量子发射器,接收器,高速网关。
我们预计预计2016年10月完成产品研发第一阶段,并推出数据链量子产品原型机,2017年上半年完成第一期产品产业化及投放市场。
目前公司在手数据链产品订单约60亿元,预计未来15-20%左右的产品会在现有客户的基础上增加量子通信的技术,主要是加密技术。
图表25:
基于量子密钥的数据链通信产品的安全框架
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
北京中创为量子通信技术有限公司专业从事量子通信技术产业化的公司,为军队、武警客户提供定制化量子产品。
中创为在量子通信方面的技术依托于科大国盾量子技术股份有限公司,面向科大国盾量子授权的行业市场提供定制化量子产品及方案。
公司于2016年4月与北京中创为量子通信技术有限公司签订《关于成立量子技术数据链应用研究中心合作协议》,约定由公司提供资金设立量子技术数据链应用研究中心,并负责研究中心建设、数据链量子产品产业化;由中创为提供量子应用,负责面向数据链应用量子技术的定制开发,参与研究中心科研成果转化实施工作。
发源于中国科学技术大学,是中国第一家从事量子信息技术产业化的创新企业,主要承担了中科大量子信息技术的产业化工作,是我国量子信息技术的最核心的企业,2015年实现净利润超5000万元。
图表26:
凯乐科技、中创为与科大国盾之间的联系
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
六、中天科技
2013年,中科院、中国科学技术大学启动“京沪干线”项目,建设连接北京、上海的广域光纤量子通信网络。
京沪干线是世界第一条量子通信保密干线,传输距离2000多公里。
上海到杭州的光纤量子通信干线已经通过审批,该通信干线的速度将10倍于光纤量子通信干线“京沪干线”,传输距离约170公里。
本次量子通信卫星发射,中天科技作为独家给中科大量子通信实验室的量子通信专用超低损耗光纤的供应商,量子通信光纤光缆具备先发优势,随着第一颗量子通信卫星的发射,低损耗光纤光缆需求爆发,中天科技最为受益。
公司的光通信业务已形成光纤预制棒、光纤、普通光缆、光纤复合低压电缆、射频电缆及相关接入设备与附件等产品完整的、独立自主的电信产业链。
公司目前正在进行超低损耗光纤的研发,正式投产后可以满足量子通信的传输需求。
公司的耐高温光纤、超低损耗光纤以及耐弯曲、最适用于光纤入户接入网的G657等特殊用途光纤的研制早在2011年已经达到了国际先进水平。
中天科技具备完整的军品供货资质,四证齐全。
图表27:
中天科技光通信覆盖
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
北京中创为量子通信技术有限公司专业从事量子通信技术产业化的公司,为军队、武警客户提供定制化量子产品。
中创为在量子通信方面的技术依托于科大国盾量子技术股份有限公司,面向科大国盾量子授权的行业市场提供定制化量子产品及方案。
2014年7月30日,公司与中科大上海研究院就量子保密通信技术研究所需光纤光缆及器件签署了捐赠协议:
为支持中科大上海研究院开展量子保密通信技术研究,中天科技自愿将不超过50万元的光纤光缆及光器件无偿捐赠给中科大上海研究院,用于中科大上海研究院的“300公里超长距离量子通信安全密钥分发实验”项目。
在此之前,世界上被公认的最长的安全通信实验为200公里,此实验可能将成为量子通信方面的一个新的世界纪录。
发源于中国科学技术大学,是中国第一家从事量子信息技术产业化的创新企业,主要承担了中科大量子信息技术的产业化工作,是我国量子信息技术的最核心的企业,2015年实现净利润超5000万元。
图表28:
中天科技、中创为与科大国盾联系
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
七、神州信息
神州信息前瞻布局量子通信,具有一定的先发优势。
神州信息2012年开始参加量子通讯前期的一些工作,主要是城域网的应用,有一定的先发优势。
神州信息拥有核心资质,两次中标“京沪干线”项目。
2013年,中科院联合相关部门启动了千公里光纤量子通信骨干网工程“京沪干线”项目。
图表29:
神州信息通信覆盖
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
“‘京沪干线’技术验证及应用示范项目”建设分为量子设备定型、室内联试阶段以及工程建设和应用示范阶段等三个阶段。
神州信息分别于2014年12月和2015年12月中标第二、第三阶段,目前第二阶段已竣工验收,第三阶段正在有序推进。
图表30:
神州信息通信工程
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
量子通信产业链日益完备,千亿市场可期,复杂系统集成商继续迎来发展契机。
量子通信产业目前主要包括元器件、设备、建设运维、运营应用等四个环节。
随着更多城际干线启动,将引入更多商业化运作,带动量子通信网络建设和运营需求,这需要在现有光通信网络中添加相关设备,开辟单独的通道以确保信号稳定性等,这些工作通常由网络建设和系统集成商承担。
“京沪干线”是全球第一条远距离量子保密通信干线,示范性很强。
“京沪干线”项目是连接北京、上海的高可信、可扩展、军民融合的广域光纤量子通信网络,也是是全球第一条远距离量子保密通信干线。
作为“IT领域最专注研究量子技术,又是量子通信中复杂集成能力最强的IT整合服务商”,神州信息可为我国量子保密通信骨干网的大规模实际应用提供强有力的保障,借助于“京沪干线”的示范效应,引领量子通信技术的应用推广,龙头地位初现。
图表31:
神州信息产业链
资料来源:
北京欧立信信息咨询中心,欧咨行业数据库
八、三力士
三力士主营业务是各类橡胶V带,包括包布V带、切割V带、输送带、联组带、农机带、汽车带等各类产品生产和销售。
公司以主业为基础致力于推动高分子橡胶应用开发领域军用、民用技术成果双向转移,并积极进军无人潜水器及量子通信等军用领域。
公司在量子通信领域的产业布局迅速推进,可以说在技术积累、产业投资跟进以及下游应用市场方面都取得较大进展。
技术积累:
2015年11月与王增斌及其研究团队就推动量子工程军用、民用技术成果双向转移签署战略合作协议,合作成立浙江三力士耕微量子网络工程有限公司;
产业投资跟进:
2016年1月份,公司拟发起设立由杭州晟脉投资管理有限公司管理的“三力士量子科技产业基金”,预计募资规模10
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