量子通信与安全生态发展现状及产业链梳理

全球量子政策的支持推动着量子通信与安全领域将持续向好发展。

1.量子通信与安全生态蓬勃发展

量子通信与安全领域的两大关键技术——量子密钥分发（QKD）和后量子密码学（PQC）——正展现出协同发展的态势。近年来，尽管QKD起初获得更多关注，但PQC的关注度在2022和2023年迅速增长，使得两者在投融资、政策支持、研究热度和商业潜力等方面呈现出并驾齐驱的发展趋势。QKD技术的全球布局正在扩大，超过30个国家正在建设相关基础设施。同时，QKD等技术的基础研究继续是未来发展的重点，以提高系统安全与效率，并解决实际应用中的挑战，如光子损耗和噪声干扰。 PQC技术正迈向成长期，受益于标准化和政策支持，其商业化和应用探索在即。PQC技术正在迭代升级，以满足不同应用场景的需求。同时，PQC商业化和迁移计划正在启动，企业和组织正积极探索将现有加密算法迁移至PQC体系，以评估其商业潜力和成本效益。政府机构的参与和NIST的标准化文件为PQC的迁移提供了指导，推动了相关解决方案的发展，以增强通信和数据安全，防范算法破解风险。

全球量子政策的支持推动着量子通信与安全领域将持续向好发展。在国家政策层面，2023年见证了多个国家首次或更新发布国家量子战略，为量子通信的长期发展注入动力。此外，多国政府在科研层面提供资金支持。 尽管存在一定的阻碍，但量子通信与安全领域的跨国合作在增加。多国签署在量子科学与技术方面的合作备忘录以及一些国家合作以加强在PQC迁移方面的突破。 量子通信领域的公司与量子计算、量子精密测量领域的公司常常相互合作，发现新机遇。2023年，这种跨领域合作趋势愈发明显，表现为量子计算与量子通信的紧密结合。预计未来跨学科合作将更加普遍，推动量子生态系统的完善，增强量子通信的安全性。

量子安全需求推动了QRNG技术在多个领域的应用，特别是在提升汽车、移动设备和物联网的安全性能方面。同时，QKD技术在金融、政务和国防等行业的应用正不断拓展，显示出量子通信基础设施的广泛潜力。此外，通信领域的企业正在开发利用PQC技术的加密解决方案，全球范围内的政府和军事机构也越来越重视与私营部门的合作，以加速获取先进的量子安全技术，从而确保通信和数据传输的安全。

2.产业链相对成熟

量子通信与安全产业链发展至今，已相对成熟，产业链分工更为细分。随着产业链结构进一步明晰，本次对产业链结构进行了调整，试图呈现出当前产业生态现状。产业链上游的核心器件与材料划分为芯片、光源、单光子探测器、量子随机数发生器以及其他。产业链中游划分为设备层、网络建设层和运营层。此外，这一版还将PQC纳入产业生态图谱。产业链下游仍以主要应用行业进行划分。

在量子通信与安全产业链上游，核心器件与材料的涵盖囊括了关键的技术组成部分。首要的是先进的量子芯片技术，作为整个产业链的基础，包括数据处理类芯片、电学芯片和光学芯片。光源则成为量子通信不可或缺的关键组件，作为载体，经过对其量子状态的调制操作后，可携带量子信息在不同通信节点间中进行信息传输和共享。在通信接收端，单光子探测器发挥着至关重要的作用，确保对量子信息的精准检测。量子随机数发生器是保障通信不可预测性的关键工具。此外，其他核心器件如PPLN（周期极化铌酸锂）晶体、PPLN（周期极化铌酸锂）波导、光纤光缆等元件同样在上游产业链中发挥着关键作用。这些核心器件和材料为量子通信与安全产业链的上游提供了创新动力，为实现更安全、更高效的量子通信系统奠定了坚实基础。

在量子通信与安全产业链中游，划分为核心设备、网络建设集成、保密网络运营以及PQC。核心设备涉及到关键的量子通信设备，如QKD设备、组网设备和网络管理软件平台，这些设备确保信息的安全传输。网络建设集成用于构建高效、安全的量子通信网络，例如中国的国家骨干网、省骨干网以及城域网。保密网络运营则包括各运营商参与其中，推动量子通信技术的日常运行与维护。同时，产业链中游还加入了PQC领域，包括新一代的加密算法、安全协议、芯片等。这部分的发展使得产业链更为全面，更加关注未来密码学的演进。整个中游通过设备、网络建设和运营的协同作用，为量子通信与安全的发展提供支撑，为实现更安全、高效的通信提供了关键保障。

从PQC公司总部地理分布来看，美国、欧盟、中国的公司分布较为密集。此外，加拿大、英国、日本、韩国、印度等国家也有公司参与PQC研究，并提供PQC产品或服务。从企业业务来看，美国IBM、Microsoft、Google等全球科技巨头将公司业务拓展至PQC领域，其中Google已应用PQC算法保护其旗下Chrome浏览器网络安全。印度QNu Labs公司以NIST的PQC标准工作为参考，开发基于格的PQC算法，提供Hodos产品服务。

全球PQC科研机构以高校为主。中国参与PQC领域的科研机构较多，但实现商业化转型的机构仍然有限。主导PQC标准化的NIST机构位于美国，基于此优势，美国多个科研机构孵化出PQC初创公司，转型商业化。此外，欧盟、英国、加拿大、日本等国家也有较多PQC科研机构。

量子通信与安全产业链下游涵盖了广泛的应用领域，包括国防、金融、电网以及终端等。在国防领域，量子通信技术应用于高度机密的军事通信，确保敏感信息的安全传输，有效防范窃听和网络攻击。金融行业通过量子通信技术实现更安全可靠的数据传输，提高对金融交易和客户信息的保护水平。在电网领域，量子通信可应用于保障电力系统中实时数据的安全传输，预防网络攻击和数据篡改，确保电网运行的稳定性。