設備層:此環(huán)節(jié)包括基礎光電元器件和核心設備,是支撐起量子通信的技術和硬件基礎。量子通信的核心設備包括量子密鑰分發(fā)器、量子路由器、量子交換機、量子隨機發(fā)生器、量子點激光器、光量子探測儀等;元器件包括信號處理芯片、光纖光纜、雪崩二極管等。
由于我國量子信息技術行業(yè)仍處于初期發(fā)展階段,從企業(yè)布局情況來看,目前參與的企業(yè)較少,呈現(xiàn)寡頭格局,主要企業(yè)包括國盾量子、神舟量子、問天量子等。
值得注意的是,近年來我國又新增了一批由科研機構轉化或海外歸國人才創(chuàng)立的QKD設備供應商,并且在技術路線上呈現(xiàn)多元化發(fā)展態(tài)勢。目前,CV-QKD技術在北大、北郵、上海交大和山西大學等高校和研究機構中取得大量研究成果;上海循態(tài)量子、北京啟科量子、北京中創(chuàng)為量子和廣東國騰量子等公司加入QKD設備供應商行列,同時傳統(tǒng)通信設備行業(yè)中的華為和烽火等設備供應商,也開始關注基于CV-QKD等技術的商用化設備,并與傳統(tǒng)通信設備和系統(tǒng)進行整合,探索為信息網(wǎng)絡中的加密通信和安全增值服務提供解決方案。
資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院整理
傳輸層為量子通信傳輸干線,是實現(xiàn)遠程量子通信及量子網(wǎng)絡的傳輸渠道。中國作為率先部署大規(guī)模量子保密通信網(wǎng)絡的國家,為了推動量子保密通信網(wǎng)絡的進一步發(fā)展和產(chǎn)業(yè)鏈成熟,正在嘗試建立完整的網(wǎng)絡運營模式,由專業(yè)的量子保密通信網(wǎng)絡運營商,構建廣域量子保密通信網(wǎng)絡基礎設施,為各行業(yè)的客戶提供穩(wěn)定、可靠、標準化的量子安全服務。
自量子保密通信“京滬干線”于2017年建成后,與“墨子號”量子科學試驗衛(wèi)星連接,我國率先進入廣域網(wǎng)階段。較短時間內(nèi)已經(jīng)在政務、金融、電力等領域開展了應用試點,量子保密通信行業(yè)呈現(xiàn)出高端需求牽引、政策驅動、快速發(fā)展的特點。目前,國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)正在建設,各地城域網(wǎng)也在規(guī)劃建設之中。
資料來源:中商產(chǎn)業(yè)研究院整理
此外,廣州、西安、成都、貴陽、重慶、南京、海口、烏魯木齊、宿州等地已啟動本地量子保密通信城域網(wǎng)規(guī)劃,預期未來3~5年,京津冀、長三角、珠三角、西南地區(qū)、中西部地區(qū)等城市帶將陸續(xù)新建或擴建量子通信城域網(wǎng)。
平臺層為量子系統(tǒng)平臺,主要負責對信息進行整合處理并根據(jù)需求做出相關指令,是維護整個系統(tǒng)健康運轉的軟件基礎。
量子系統(tǒng)平臺包括經(jīng)典網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)、綜合網(wǎng)絡監(jiān)控子系統(tǒng)、量子網(wǎng)絡管理子系統(tǒng)、備份與容災子系統(tǒng)、量子密鑰分發(fā)子系統(tǒng)、量子密鑰管理子系統(tǒng)。目前,提供系統(tǒng)集成服務的公司包括神州數(shù)碼系統(tǒng)集成服務有線公司(神州信息子公司)、中國通信建設集團有線公司(中國通服子公司)等。
應用層則為量子通信產(chǎn)業(yè)化的下游,主要為軍事國防、政務、金融、互聯(lián)網(wǎng)云服務、電力等領域的應用,提供的產(chǎn)品包括量子電話、基于量子保密技術的IDC、量子白板等。
國防領域:對量子保密通信技術的應用研究、規(guī)劃布局已持續(xù)了十余年。國防領域的大量應用場景對量子通信技術有相關的需求,包括全軍共用基礎系統(tǒng)和軍兵種專用系統(tǒng)、戰(zhàn)略保障體系和戰(zhàn)術支撐體系等。
政務領域:我國政務辦公網(wǎng)絡由外網(wǎng)和內(nèi)網(wǎng)兩套物理隔離的網(wǎng)絡組成,具有不同的功能,承載不同的內(nèi)容。根據(jù)相關規(guī)定,政務內(nèi)網(wǎng)和政務外網(wǎng)均要求對信息實施加密保護。我國大陸共有23個省、5個自治區(qū)、4個直轄市、294個地級市、363個縣級市,各自的政務網(wǎng)平均覆蓋本地約30~50個數(shù)量不等的政府部門。依托本地的量子保密通信城域網(wǎng),可方便地對政務辦公網(wǎng)絡進行量子安全優(yōu)化升級。
電力領域:我國電力通信網(wǎng)是電力行業(yè)的專網(wǎng),光纖化程度高,融合量子保密通信技術構建量子保密通信電力專網(wǎng)可行性高,相關應用部署速度快。國家發(fā)改委和國家能源局聯(lián)合下發(fā)的《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃(2016~2030年)》將量子保密通信技術在電力系統(tǒng)的應用作為信息通信戰(zhàn)略發(fā)展重點,要求形成適合我國電網(wǎng)量子安全通信要求的低成本、量子級安全可靠的通信技術解決方案。
金融領域:以銀行、證券和保險為主體的金融業(yè),承載著關系國家利益、社會公眾財富的業(yè)務活動,對安全加密的需求越來越強。2017年,中國人民銀行將量子通信作為重點新興技術寫入《中國金融業(yè)信息技術“十三五”發(fā)展規(guī)劃》。基于公司的量子保密通信系列產(chǎn)品和解決方案,我國金融業(yè)在全球率先形成了多種量子保密通信應用。
云和數(shù)據(jù)中心領域:隨著數(shù)據(jù)的爆發(fā)式增長,信息系統(tǒng)形成了云和數(shù)據(jù)中心的新型應用和技術形態(tài)。數(shù)據(jù)中心已經(jīng)成為一種大型基礎設施,數(shù)據(jù)本身成為具有極大社會價值和商業(yè)價值的資源。數(shù)據(jù)中心之間交互數(shù)據(jù)量大,信息一旦失竊,容易造成巨大損失,因此對數(shù)據(jù)安全傳輸存在高需求。