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量子密碼:量子通信關鍵賽道,龍頭廠商強者恒強

作者:樂晴行業觀察

近日,大陸自主研發的第三代超導量子計算機“本源悟空”成功配備國内首個“抗量子攻擊護盾”——采用PQC(Post Quantum Cryptography,後量子密碼)混合加密方法。這種加密方式為量子計算機提供了強大的安全防護。

通過引入新的加密技術,“本源悟空”将能更有效地抵禦其他量子計算機的攻擊,進而確定其運作資料的安全性。

量子密碼:量子通信關鍵賽道,龍頭廠商強者恒強

PQC(後量子密碼)是能夠抵禦量子計算對公鑰密碼算法的攻擊的新一代加密技術。

其核心目标是探究在量子環境下密碼算法的安全性,且建構在經典和量子環境下安全的密碼體系。

随着量子計算機的崛起,傳統的加密技術正面臨着巨大的挑戰。

目前傳統的密碼算法如RSA、ECC等正面臨被快速破解的風險。NIST(美國國家标準與技術研究院)已于2016年着手進行PQC标準化的工作。

PQC技術的出現有效防止加密資訊被竊取或破解,其主要基于數學原理,側重于軟體和算法,并依賴于計算複雜度。可以易于實作标準化、內建化且成本較低,能提供包括加密、身份認證和數字簽名等全方位解決方案。

PQC技術融合了多種密碼學原理和數學結構,能執行安全的加密和簽名操作,進而有效抵禦“先存儲,後解密”的潛在威脅。

2023年年初瑞典皇家理工學院的研究人員利用神經網絡成功破解了NIST提名的Crystals-Kyber算法,這是PQC算法第四次被破解,表明在量子安全領域仍需持續加強探索。

量子密碼通信原理:

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資料來源:天風證券

從産業進展來看,量子通信的産業價值主要展現在量子實體加密産品與技術上,如量子密鑰分發(QKD)、後量子密碼(PQC)以及量子随機數生成器(QRNG)等。

聚焦于QKD、PQC和QRNG這三個關鍵市場,預計到2030年全球量子通信市場的規模将達到196.8億美元。

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量子通信行業概覽

量子是不可再分的基本機關,是微觀世界中無法進一步細分的概念,諸如光子等不可再分的基本粒子,均可稱為量子化的存在。量子資訊的兩個重要特性,是得以改變資訊科學的重要依據。量子資訊的兩個重要特性,是得以改變資訊科學的重要依據。一是量子的“疊加态”;二是量子“糾纏”。

完整的量子通信系統包括多個關鍵元件:量子信源産生量子資訊;量子信宿用于接收這些資訊;量子編碼和解碼則分别負責将量子資訊轉換為量子比特,以及将這些比特轉回為可讀資訊。

量子通信具有不可破譯和絕對安全的特性,在目前量子隐形傳送難以實作的情況下,利用量子通信技術對經典通訊進行加密,以保障資訊安全,已成為全球量子通信研究的焦重點。

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量子通信産業鍊

量子通信産業鍊由三個主要環節構成:量子通信核心器件的制造、量子通信裝置與解決方案的供應,以及量子通信網絡的營運。

産業鍊上遊核心器件有晶片、光源、單光子探測器、量子随機數發生器等多個部分。中遊有裝置層、網絡建設層和營運層。

大陸主要參與上遊環節的廠商有國盾量子(提供晶片、光源和量子随機數發生器)、啟科量子(專注于量子随機數發生器的研發)、極量科技,以及亨通光電(主要生産晶體和光纖光纜等産品)等。

量子通認産業鍊圖示:

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資料來源:ICV TA&K

中遊環節有核心裝置、網絡建設內建、保密網絡營運以及後量子密碼(PQC)。從全球範圍來看,美國、歐盟和中國的PQC公司總部較為集中,該環節的主要參與者包括興唐通信、沐創內建電路和墨安科技等公司。

目前,量子通信産業正處于推廣初期,短期内元器件和裝置供應商将明顯受益。

産業鍊代表廠商中,國盾量子是行業先行者,以研制量子核心裝置為主業,并已拓展至基礎設施網絡建構、行業應用、标準制定等多個領域。在量子關鍵技術研發方面,中國電信已主導編寫了5項量子通信行業标準,并具備量子密鑰和國密算法的量子加密核心技術。

國科量子2016年成立,已成功實作了“國家廣域量子保密通信骨幹網絡”的全線貫通,并正在國家“東數西算”八大樞紐節點上建設融合量子通信技術的雲平台。

啟科量子是量子資訊标準工作組的成員之一,也是量子科技産學研創新聯盟和量子計算産業知識産權聯盟的創始成員,該公司已參與制定了30餘項量子資訊領域的國家和行業标準。#量子通信##量子##科技##财經#

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量子通信産業格局和龍頭梳理

量子技術在資訊安全通信領域取得了諸多突破,由此推動越來越多的項目從實驗室研究階段步入商業化應用階段。

全球巨頭廠商也在加速量子領域的布局,比如谷歌浏覽器采用PQC算法、IBM釋出量子安全路線,以及歐盟啟動EuroQCI項目等。

根據英國政府科學辦公室的研究報告,目前全球量子通信應用仍處于早期階段。随着技術的不斷完善和終端裝置的日益小型化,量子通信應用範将逐漸擴大至多個領域。未來10到15年内,抗量子密碼和後量子密碼技術有望全面取代目前的密碼系統,帶來全産業的變革。長遠來看,量子雲計算、量子傳感網等全新應用有望誕生,進而加速步入量子網際網路時代。

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