量子通信發(fā)展情況探底

李華清2020-10-24 11:09

經(jīng)濟觀察報 記者 李華清 一場有關(guān)量子科技的資本狂歡,在A股市場上迅速上演又階段性地落下帷幕。

新華社報道,10月16日下午,中共中央政治局就量子科技研究和應(yīng)用前景舉行第二十四次集體學(xué)習(xí),習(xí)近平總書記在主持學(xué)習(xí)時強調(diào),要充分認識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性,加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局,把握大趨勢,下好先手棋。

資本市場反應(yīng)迅速,各個版本的量子科技概念股、量子通信概念股企業(yè)名單橫空出世,它們很快就被資金“爆炒”。有的企業(yè)不得不站出來,跟量子科技、量子通信劃清界線,有的企業(yè)則澄清現(xiàn)階段與量子科技相關(guān)的業(yè)務(wù)對公司業(yè)績影響較小。

10月19日,光庫科技(300620.SZ)在互動平臺上稱,公司“量子通信產(chǎn)品已經(jīng)大批量供應(yīng)市場”的傳聞不實,公司的波分復(fù)用器等通用光纖器件產(chǎn)品可應(yīng)用于包括量子通信在內(nèi)的光通信領(lǐng)域,但量子通信領(lǐng)域并非公司主營業(yè)務(wù)范圍和未來發(fā)展方向,相關(guān)產(chǎn)品占比極低,幾乎未產(chǎn)生營業(yè)收入和利潤。同日,必創(chuàng)科技(300667.SZ)在互動平臺上稱,公司全資子公司的“量子效率測試系統(tǒng)”不屬于量子科技領(lǐng)域,也沒有給北京量子信息科學(xué)研究院供貨。

10月20日,飛利信(300287.SZ)在互動平臺上稱,公司與安徽問天量子開展了合作,但合作產(chǎn)品沒有大規(guī)模應(yīng)用,短期內(nèi)對公司業(yè)務(wù)貢獻不大。同日,浩豐科技(300419.SZ)公告提示,公司尚未在量子應(yīng)用領(lǐng)域形成相關(guān)產(chǎn)品,目前該項技術(shù)對公司營業(yè)收入無任何影響。

10月21日,藍盾股份(300297.SZ)公告申明,公司目前在“量子科技”領(lǐng)域未進行市場業(yè)務(wù)開展、無相關(guān)業(yè)務(wù)收入。

或許是不少所謂的概念股實際業(yè)務(wù)與量子科技關(guān)聯(lián)度不大,又或是資本對新市場題材的熱情來去匆匆,這場始于10月19日的資本追捧,甚至沒有讓相關(guān)的概念股維持5個交易日的股價持續(xù)走高。即使是目前A股上唯一一家“血統(tǒng)純正”的量子通信產(chǎn)品提供商——國盾量子(688027.SH),股價在10月19日暴漲接近10%,第二天則下跌超過7%。

業(yè)內(nèi)普遍認為,量子科技目前主要的應(yīng)用是量子通信、量子計算和量子精密測算。其中,中國發(fā)展得較好的是量子通信。上周的“量子科技熱”背后,不少概念股企業(yè)從事通信、IT相關(guān)業(yè)務(wù)。 那么,頗有神秘感的量子通信產(chǎn)業(yè),真容是怎樣的?在中國的發(fā)展情況又是怎樣的?

量子通信技術(shù)

量子是現(xiàn)代物理學(xué)的一個概念。如果一個物理量存在不可分割的最小單位,那么這個最小單位就被稱為“量子”。量子概念提出后,經(jīng)過數(shù)代物理學(xué)家的努力,建立了量子力學(xué),量子力學(xué)幫助人類理解、探究微觀物理世界。

中國通信標準化協(xié)會在2018年發(fā)布的《量子保密通信技術(shù)白皮書》里介紹,隨著人類對量子調(diào)控技術(shù)的進步,人們可以對光子、原子等微觀粒子進行主動的精準操縱,量子技術(shù)開始結(jié)合信息技術(shù),發(fā)展出以量子通信、量子計算和量子測量為代表的量子信息技術(shù)。

量子通信的典型應(yīng)用有兩種。一是基于單量子或糾纏傳遞經(jīng)典信息的量子密鑰分發(fā) (QuantumKeyDistribu-tion,QKD)。二是利用量子糾纏作為信道,不需要傳送荷載量子態(tài)的物理實體就可以實現(xiàn)量子態(tài)傳輸?shù)牧孔与[形傳態(tài)(QuantumTeleportation,QT)。量子密鑰分發(fā)的技術(shù)門檻相對低,利用量子不可分割、不可復(fù)制和測不準的物理特性,遠程分發(fā)密鑰,是目前最成熟、貼近實用的量子技術(shù)。

或許有人會疑惑,日常生活中已經(jīng)有密碼學(xué),很多信息傳遞都是被加密的,為何還有量子密鑰的用武之地?《量子保密通信技術(shù)白皮書》指出,近年,量子計算機的發(fā)展加速,量子計算機能夠用特定的算法解決經(jīng)典計算機難以勝任的數(shù)學(xué)問題,現(xiàn)代密碼學(xué)倚仗的是數(shù)學(xué)計算的復(fù)雜度,量子計算已經(jīng)對它造成了威脅。從理論上來看,量子計算機的大范圍使用還需數(shù)十年的時間,但竊聽者可以先行記錄當前的通信流量,有朝一日再用量子計算機進行解密。因此,基于物理原理而不是數(shù)學(xué)原理的量子密鑰分發(fā)技術(shù)有必要推廣。國盾量子有一句口號是“用量子技術(shù)保護每一個比特”。

為實現(xiàn)遠程量子密鑰分發(fā)就要建QKD網(wǎng)絡(luò),即量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。跟互聯(lián)網(wǎng)類似,量子保密通信網(wǎng)絡(luò)也是從小規(guī)模的科學(xué)試驗網(wǎng)開始推廣、實用。2003年,美國國防部資助建立全球首個QKD網(wǎng)絡(luò)。

中國的QKD網(wǎng)絡(luò)發(fā)展方面,2008年-2009年期間,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)先后建成了3節(jié)點與5節(jié)點的QKD網(wǎng)絡(luò)。2013年,量子保密通信網(wǎng)絡(luò)“京滬干線”立項,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)成為該項目的建設(shè)主體。建成后的“京滬干線”,全長2000多公里(中國南北跨度大概有5500公里),連接北京、上海,貫穿濟南、合肥,是世界上第一條量子保密通信干線。

2016年,中國“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星成功發(fā)射。2017年,“京滬干線”與“墨子號”實現(xiàn)天地互聯(lián),標志著中國率先進入QKD廣域網(wǎng)建設(shè)階段。

繼“京滬干線”之后,中國再投建“武合干線”“寧蘇干線”等QKD骨干網(wǎng)絡(luò),多個城市也著手建設(shè)QKD城域網(wǎng)。除了新建量子通信網(wǎng)絡(luò)外,量子通道也可以與經(jīng)典光信道復(fù)用光纖傳輸,這樣可以利用現(xiàn)有的光通信網(wǎng)絡(luò)資源,高效、經(jīng)濟地建網(wǎng)。但這個方案要解決一個大問題,就是經(jīng)典通信信道強光對量子通信的干擾問題。

整體來看,QKD網(wǎng)絡(luò)有類似于傳統(tǒng)電信網(wǎng)絡(luò)的地方,都需要網(wǎng)絡(luò)建設(shè)和運營方部署光纖、機房等基礎(chǔ)設(shè)施,利用設(shè)備商提供的QKD產(chǎn)品,通過施工、集成做成QKD網(wǎng)絡(luò)。

但從組網(wǎng)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)部署方案、提供的服務(wù)來看,它又是一種全新的網(wǎng)絡(luò)。一個典型的差異是,遠距離通信需要克服傳輸介質(zhì)對信號的削弱,在經(jīng)典通信中,可以用放大器增強信號。但在量子網(wǎng)絡(luò)中,量子是不可復(fù)制的,無法使用放大器,業(yè)內(nèi)會采用可信中繼器方案。

為更好地推動QKD網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),2016年,中國科學(xué)院控股有限公司聯(lián)合中科大成立了專門的QKD網(wǎng)絡(luò)運營商,也就是國科量子通信網(wǎng)絡(luò)有限公司。

當然,電信運營商由于擁有光纖資源,在提供QKD網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施、網(wǎng)絡(luò)搭建和網(wǎng)絡(luò)運營方面,有天然優(yōu)勢。

發(fā)展現(xiàn)狀

科大國盾量子技術(shù)股份有限公司,也就是前文提到的國盾量子,是目前A股上唯一一家主營量子通信產(chǎn)品的上市公司。實控人之一是中科大資產(chǎn)經(jīng)營有限責任公司,中科大在量子通信領(lǐng)域的技術(shù)積累沉淀多年,國盾量子相當于含著金湯匙出生。

國盾量子于2020年7月份登陸科創(chuàng)板。其招股書顯示,近十年來,中國各領(lǐng)域、各地區(qū)量子保密通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)投入不斷增加,尤其是近5年來,開工建設(shè)和投入使用的網(wǎng)絡(luò)數(shù)量和規(guī)模明顯上升。

近十年來,中國建設(shè)的量子保密通信網(wǎng)絡(luò)項目有32個,包括骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)、行業(yè)專用網(wǎng)等,廣州、西安、成都、貴陽、重慶、南京、???、烏魯木齊、宿州等地已啟動當?shù)亓孔颖C芡ㄐ懦怯蚓W(wǎng)規(guī)劃,預(yù)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)。

無論是國盾量子的招股書口徑,還是接受經(jīng)濟觀察報采訪的神州信息(000555.SZ)、中國信息協(xié)會量子分會秘書長張英華,都認為中國在量子通信領(lǐng)域處在全球領(lǐng)先地位。

神州信息定位是金融科技全產(chǎn)業(yè)鏈綜合服務(wù)商,行業(yè)信息化起家,深耕金融領(lǐng)域30年。它從2012年進入量子通信領(lǐng)域,涉足量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)、產(chǎn)品及行業(yè)解決方案提供以及網(wǎng)絡(luò)運維,參與了四條骨干網(wǎng)和5個重點城市的城域網(wǎng)建設(shè),并將量子通信技術(shù)與金融行業(yè)應(yīng)用相結(jié)合。神州信息的全資子公司神州數(shù)碼系統(tǒng)集成服務(wù)有限公司,是國盾量子的第一大客戶。系統(tǒng)集成商從網(wǎng)絡(luò)承建方處拿到訂單,再采購產(chǎn)品提供商的設(shè)備,完成網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)搭建。“在量子精密測量領(lǐng)域,中國還存在一定的差距;在量子計算領(lǐng)域,中國整體上相比發(fā)達國家接近處于同一水平線,在量子通信領(lǐng)域,中國已經(jīng)處于國際領(lǐng)先地位。”神州信息方面稱。

張英華則強調(diào),這種領(lǐng)先包括基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究和工程化。

但無論是國盾量子還是神州信息,都認為量子通信商業(yè)化應(yīng)用還處在早期階段。國盾量子在招股書中介紹,中國量子通信商業(yè)化項目處于推廣初期,神州信息則介紹“量子通信商業(yè)化仍處起步階段,要實現(xiàn)廣泛應(yīng)用還需要一定時間”。

神州信息認為,目前量子通信商業(yè)化推廣的難度主要集中在兩方面,一是產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)能力有限,這個行業(yè)發(fā)展壯大所需的產(chǎn)學(xué)研支持還不夠均衡,上下游企業(yè)的發(fā)展程度、與現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)的融合、產(chǎn)品體系的豐富度,都還沒到理想狀態(tài)。二是市場生態(tài)的培育還處在早期,不要說個人,就算是有安全需求的行業(yè)用戶對于量子通信的應(yīng)用方法和保障程度都還缺少充分認識,行業(yè)標準、資質(zhì)、測評、認證等體系幾乎處于空白狀態(tài)。

國盾量子承認,與傳統(tǒng)密碼系統(tǒng)相比,在穩(wěn)定性方面,公司的產(chǎn)品還處于劣勢,例如密碼機的平均無障礙時間已普遍能做到3萬小時,而公司的產(chǎn)品在這個指標上大概是2萬小時。

作為常需要采購設(shè)備商產(chǎn)品的系統(tǒng)集成商,神州信息認為現(xiàn)階段量子通信設(shè)備價格還是偏高。國盾量子在量子通信產(chǎn)品領(lǐng)域是龍頭企業(yè),既有軟件產(chǎn)品也有硬件產(chǎn)品,截至2018年底,我國建成的實用化光纖量子保密通信網(wǎng)絡(luò)總長(光纜皮長)達7000多公里,其中超6000公里使用了國盾量子的產(chǎn)品。國盾量子的毛利率確實不低,2017年-2019年期間,均保持在68%以上,2020年上半年有所下滑,依然接近62%。

但盡管市占率相當高,受行業(yè)整體規(guī)模影響,國盾量子的營收并不高,從數(shù)據(jù)上來看,還有業(yè)績下滑的風(fēng)險。2017年-2019年期間,國盾量子實現(xiàn)主營業(yè)務(wù)收入分別為2.72億元、2.56億元和2.55億元,扣非后歸母凈利潤分別為 3073.4萬元、2300.23萬元和1469.32萬元。

國盾量子的招股書顯示,2017年-2019年期間,公司的QKD產(chǎn)品銷售均價每年都在下降,主要是向神州數(shù)碼系統(tǒng)集成有限公司銷售的產(chǎn)品降價了。國盾量子稱,神州數(shù)碼系統(tǒng)集成公司是公司的重要合作伙伴,要保持良好的長期合作關(guān)系。

這或許是在行業(yè)發(fā)展早期,國盾量子的無奈之處。雖然量子通信有在國防、政務(wù)、金融、電力行業(yè)已經(jīng)落地應(yīng)用,但是想將產(chǎn)品直接銷售給這些行業(yè)并不容易,主要還是銷售給量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)方?,F(xiàn)階段,國家和各地政府投建量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的計劃落地存在不確定性,有資質(zhì)參與建設(shè)的企業(yè)更是為數(shù)不多,國盾量子非常需要跟系統(tǒng)商、網(wǎng)絡(luò)承建方維護好關(guān)系。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示,2019年中國量子通信行業(yè)市場規(guī)模為325億元。

量子保密通信網(wǎng)絡(luò)是量子通信的重要基礎(chǔ)設(shè)施,建設(shè)該網(wǎng)絡(luò)的投資成本大概會比普通的光纖網(wǎng)絡(luò)貴多少?神州信息方面回復(fù)記者:“量子通信網(wǎng)絡(luò)與傳統(tǒng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)從應(yīng)用功能上完全不同,量子通信網(wǎng)絡(luò)用于量子密鑰分發(fā),傳統(tǒng)光纖通信網(wǎng)絡(luò)用于完成數(shù)據(jù)通信,就算是建設(shè)相同長度的網(wǎng)絡(luò),從成本上不具可比性。”

張英華則指出,隨著量子通信設(shè)備的小型化、芯片化和集成化,硬件的投資成本一定會降下來,“相信隨著技術(shù)的不斷發(fā)展,量子通信設(shè)備和經(jīng)典設(shè)備的成本差別不會太大。”

對于國盾量子、神州信息等量子通信的先行企業(yè)來說,為了它們自身的業(yè)務(wù)增長和行業(yè)成長,它們肩負著行業(yè)推廣的使命。神州信息官網(wǎng)的一條宣傳視頻稱:“在未來十到十五年,量子技術(shù)將走進千家萬戶,服務(wù)廣大百姓。”這個預(yù)言會成為現(xiàn)實嗎?我們拭目以待。

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廣州采訪部資深記者
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