1、數 觀 天 下 數觀天下是致力于服務中國商用密碼領域的卓越品牌和專業性分析媒體，以賦能商用密碼領域實現更高成就為使命，連接和服務各大企業、機構投資者、地方政府、個人用戶等商密行業內社群，推動商密行業快速、穩健、可持續地向前發展。數觀天下團隊在安全領域深耕多年，對商用密碼行業發展有深入研究，擁有來自東軟、啟明、信安世紀等商密領域專家團隊、行業分析團隊及資深媒體團隊。初心不忘共成長初心不忘共成長 凝心聚力譜新篇凝心聚力譜新篇團隊介紹團隊介紹落實商用密碼領域關于技術、產品、市場及應用方面的交流活動，成為最懂甲方的商用密碼行業咨詢媒體。長遠長遠目標目標數 觀 天 下量子背景量子背景核心技術核心技術BU

2、SINESS REPORT目錄目錄量子量子+密碼密碼發展展望發展展望 量子科技政策背景量子科技政策背景2013年國家重大科技基礎設施建設中長期規劃(2012-2030年)發布2015中國制造2025發布，表明要積極推動量子計算發展2016國家創新驅動發展戰略綱要2017“十三五十三五”國家基礎研國家基礎研究專項規劃究專項規劃2018年國務院關于全面加強基礎科學研究的若干意見2020.10中央政治局第二十四次集體學習表明量子科技發展重要性2022習近平總書記在二十大講話中習近平總書記在二十大講話中提出要實現核心技術突破，戰提出要實現核心技術突破，戰略性新興產業發展壯大，其中略性新興產業發展壯大，

3、其中量子信息和其他高新技術進入量子信息和其他高新技術進入名單，并寫入二十大報告中。名單，并寫入二十大報告中。量子科技發展量子科技發展國家層面國家層面習近平在中央政治局第二十四次集體學習時強調習近平在中央政治局第二十四次集體學習時強調深刻認識推進深刻認識推進 量子科技量子科技 發展重大意義發展重大意義加強加強 量子科技量子科技 發展戰略謀劃和系統布局發展戰略謀劃和系統布局習近平總書記在二十大講話中提出要實現核心技術突習近平總書記在二十大講話中提出要實現核心技術突破，戰略性新興產業發展壯大，其中量子信息和其他破，戰略性新興產業發展壯大，其中量子信息和其他高新技術進入名單，并寫入二十大報告中。高新技

4、術進入名單，并寫入二十大報告中。數觀天下 國內外量子技術趨勢國內外量子技術趨勢美國歐盟法國英國印度韓國日本2020年5月，三星發布5G量子安全手機2020年8月，正式商用5G量子通信技術未來3年擬投資10億美元20億英鎊“量子技術旗艦”項目5億歐元大力發展量子通信發展展15億歐元用于量子技術的投資5億英鎊量子技術專項量子計算計算美國遙遙領先，量子計算機已經在實驗室取得成果，并在實驗室環境下破解現有密碼計算取得成功 量子保密通信技術研發和量子安全加密應用產業化全球領先數觀天下 量子發展史量子發展史1900年，普朗克在對熱輻射的研究中第一個窺見了量子。普朗克的能量子概念第一次向人們揭示了微觀自然過

5、程的非連續本性，或量子本性。1905年，愛因斯坦提出了光量子假說，進一步發展了量子概念。光量子概念首次揭示了光的量子特性或波粒二象性，即光不僅具有波動性，同時也具有粒子性。1913年，玻爾把量子概念成功地應用于氫原子系統，并根據盧瑟福的核型原子模型創立了玻爾原子理論。1924年，在愛因斯坦光量子概念的啟發下，德布羅意提出了物質波假說，最終將光所具有的波粒二象性賦予了所有物質粒子，德布羅意的物質波概念為人們發現量子的規律提供了最重要的理論基礎。1925年7月，海森伯在玻爾原子理論的基礎上，發現了將物理量（如位置、動量等）及其運算以一種新的形式和規則表述時，物質的量子特性，如原子譜線的頻率和強度可

6、以被一致地說明，這是關于量子規律的一種奇妙想法。1926年初，薛定諤終于發現了物質波的非相對論演化方程，即今天人們熟知的薛定諤方程。薛定諤方程的發現標志了量子力學的另一種形式體系波動力學的建立。1926年下旬，薛定諤首先證明了波動力學與矩陣力學的等價性，之后，狄拉克進一步通過變換理論把矩陣力學和波動力學統一起來。至此，量子力學的理論體系被創建完成。從此，人類開始進入量子時代。越來越多的人投入到量子力學的應用研究中，基于量子規律的新技術也不斷涌現，這些量子技術深深地改變了人類的生活，其中最引人注目的成就就是激光技術和電子計算機的出現。數觀天下 量子三大技術量子三大技術(1)(1)量子通信：量子通

7、信：能夠通過借助量子技術，完成經典通信無法完成的任務。是當前量子信息各領域中最先實現應用化的領域。當前的研究方向主要是量子密匙分發和量子隱形傳態。量子信息誕生在20世紀80年代，當時科學家首次將量子力學應用于信息科學領域。量子力學與信息科學開始交叉融合形成量子信息這一交叉學科，量子信息是基于量子力學原理，通過人工觀測和調控光子、電子等微觀粒子系統及其量子態，借助量子疊加和量子糾纏等獨特物理現象，以經典理論無法實現的方式獲取、傳輸和處理信息，目前主流有量子通信、量子計算和量子測量。數觀天下(2)(2)量子計算：量子計算：一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。量子計算在量子信

8、息研究中非常重要，最終目標是實現可實用化的量子計算機。(3)(3)量子測量：量子測量：基于對光子和冷原子等微觀粒子系統的調控和觀測，實現對時間、磁場、重力場等多種物理量信息的超高精度測量。是量子信息和精密測量的交叉科學，通過利用量子系統本身的精密性和敏感性，采用量子通信和量子計算中操控超冷原子和單光子等技術，為人類提供更準確的時間、空間、頻率等基準、更準確的常數、更準確的外界環境參數、以及更準確的導航定位等。什么是量子什么是量子學術學術在微觀世界，物理量的變化是以最小的單位跳躍式進行的不是連續的，這個最小的單位就叫 量子量子量子不是具體指某一種粒子量子是微觀世界中物質客體的稱呼，是對其物理特性

9、的描述通俗通俗數觀天下 量子三大特性量子三大特性量子不可克隆性：不可克隆定理量子不可克隆性：不可克隆定理(No-Cloning Theorem)(No-Cloning Theorem)是指量子力學是指量子力學中對任意一個未知的量子態進行完全相同的復制的過程是不可實現的。中對任意一個未知的量子態進行完全相同的復制的過程是不可實現的。海森堡不確定性：一個微觀粒子的某些物理量海森堡不確定性：一個微觀粒子的某些物理量(如位置和動量，或方位如位置和動量，或方位角與動量矩，還有時間和能量等角與動量矩，還有時間和能量等)，不可能同時具有確定的數值，其中，不可能同時具有確定的數值，其中一個量越確定，另一個量的

10、不確定程度就越大。一個量越確定，另一個量的不確定程度就越大。量子不可分割性：量子是最小的微觀粒子，因此無法進行再次分割成量子不可分割性：量子是最小的微觀粒子，因此無法進行再次分割成更小的物質。更小的物質。數觀天下 量子特性在密碼上的應用量子特性在密碼上的應用量子態量子態三大特性三大特性量子不可克隆性量子不可分割性海森堡不確定性基于量子特性的核心產品基于量子特性的核心產品基于量子的不確定性技術原理，研發制造了量子隨機數基于量子的不確定性技術原理，研發制造了量子隨機數發生器。其隨機性不可重復，不可預測，不含任何的計發生器。其隨機性不可重復，不可預測，不含任何的計算算法，是基于物理的高速安全的隨機數

11、產生方法。算算法，是基于物理的高速安全的隨機數產生方法?；诹孔拥牟豢煞指钚院筒豢煽寺〉奶匦?，研發制造了基于量子的不可分割性和不可克隆的特性，研發制造了量子密鑰分發設備量子密鑰分發設備QKDQKD。密鑰分發通常采用特殊調制的。密鑰分發通常采用特殊調制的單光子作為信息載體，攻擊者無法通過竊取信道中調制單光子作為信息載體，攻擊者無法通過竊取信道中調制量子并測量其狀態的方法獲取保密密鑰；如果攻擊者試量子并測量其狀態的方法獲取保密密鑰；如果攻擊者試圖截獲量子信號后復制，將不可避免的導致復制態和初圖截獲量子信號后復制，將不可避免的導致復制態和初始態存在偏差，進而導致解碼結果與編碼不一致，意味始態存在偏差

12、，進而導致解碼結果與編碼不一致，意味著監聽者無法復制量子比特承載的信息。著監聽者無法復制量子比特承載的信息。數觀天下 QKD工作原理保障密鑰分發安全工作原理保障密鑰分發安全隱私放大隱私放大糾錯糾錯基矢比對基矢比對隱私放大隱私放大糾錯糾錯基矢比對基矢比對量子密鑰分發節點量子密鑰分發節點A量子密鑰分發節點量子密鑰分發節點B經典信道經典信道經典信道經典信道經典信道經典信道量子信道量子信道密鑰管理密鑰管理加密加密/解密解密加密加密/解密解密密鑰管理密鑰管理密文密文密鑰密鑰密鑰密鑰基于BB84誘騙態協議原理，核心優勢：1.在長距離范圍內產生相同的對稱密鑰 BB84BB84協議協議2.在產生密鑰過程中具有

13、監聽感知功能 量子不可克隆特性量子不可克隆特性數觀天下 QRNG保障密鑰產生真隨機保障密鑰產生真隨機如圖所示,黃色燈泡所示為光源部分,主要作用是實現單光子光源功能?，F實物理世界中，單光子光源十分難以獲得,常以脈沖弱光代替。中間的立方體斜面是半透鏡,這樣當光子入射到半透鏡表面時，會有50%的概率被反射，50%的概率被透射。紅色和藍色分別代表兩個單光子監測器,當其檢測到光子的時候,會產生相應電信號,能夠被后續的計算機處理單元記錄。這樣,若規定紅色探測器接收到光子時,產生比特“0”，當藍色探測器接收到光子時,產生比特“1”，在計算機后處理單元中,就產生了一個隨機數序列，并且，其隨機性是由量子物理的特

14、性決定的。量子物理的角度來講,光由許多的基本粒子組成，這些粒子就叫光子。當光子入射到半透鏡時，光子會反射或者直射的概率是隨機的，這個特性不會因為外部壞境的改變而改變?；诹孔恿W原理，光子具有量子隨機性50%半透明反射鏡保證光子被隨機反射或透射不同單光子探測器探測結果組合成真隨機數序列數觀天下 量子密碼體系和傳統密碼體系量子密碼體系和傳統密碼體系 相比于物理噪聲隨機數發生器，量子隨機數發生器的優勢體現在其基于量子力學的理論可證的不可預見性上。量子隨機數發生器是依據量子力學的概率性本質設計運行的，它是采用量子隨機源產生量子信號，然后對量子信號進行采樣并經過一定的后處理過程得到的。與之前的隨機數發

15、生器都不同，量子力學的概率性本質從根本上保證了隨機數的不可預見性。軟 件 隨 機 源軟 件 隨 機 源經典物理噪聲隨機源經典物理噪聲隨機源量子物理隨機源量子物理隨機源產 生 方 式產 生 方 式算法+種子確定性的經典物理過程隨機性的量子物理過程隨 機 性隨 機 性算法復雜度及種子的隨機性保障當前難以建模的經典物理過程保障可理論論證的量子隨機性保障熵 源 質 量熵 源 質 量熵遠小于隨機比特數熵小于等于隨機比特數熵等于隨機比特數安 全 性安 全 性可預測、可重復可預測、可重復可建模模擬可建模模擬不可預測，不可重復不可預測，不可重復數觀天下 量子廠商對比量子廠商對比數觀天下 量子廠商對比量子廠商對

16、比數觀天下 無條件安全理論無條件安全理論如果可以在加解密場景中實現如果可以在加解密場景中實現1 1、密鑰必須隨機產生、密鑰必須隨機產生2 2、密鑰不能重復使用、密鑰不能重復使用3 3、密鑰明文長度一致、密鑰明文長度一致=那么我們可以收益那么我們可以收益Communication Theory of Secrecy Systems.Bell System Technical Journal 28 28(4):656715(1949)C.ShannonC.Shannon現有的傳輸方面加密方案均存在安全隱患，當某個系統安全需求較高，量子保密通信作為唯一被嚴格證明無條件安全唯一被嚴格證明無條件安全的通

17、信方式，是目前最好的選擇目前最好的選擇。根據“信息論之父”香農的理論：數觀天下 量子與傳統配合量子與傳統配合量子密鑰分發層量子密鑰分發層量子密鑰分發，是利用量子力學特性來保證通信安全性。它使通信的雙方能夠產生并分享一個隨機的、安全的密鑰，來加密和解密消息。量子密鑰分發只用于產生和分發密鑰，并沒有傳輸任何實質的消息。密鑰可用于某些加密算法來加密消息，加密過的消息可以在標準信道中傳輸。量子密鑰管理層量子密鑰管理層量子密鑰管理層負責存儲和管理整個量子網絡中產生的所有量子密鑰，并通過中繼生成各個節點間的同步密鑰，各節點通過該同步密鑰作為獲取應用密鑰的通信報文加密密鑰。每個量子密鑰管理設備至少與一個量子

18、密鑰生成設備連接。量子加密應用層量子加密應用層量子加密應用層可以是所有需要使用密鑰的加密設備或應用服務器，通過從量子密鑰管理設備上獲取量子密鑰后，運用加密算法將數據報文和量子密鑰進行加密運算，得到一串經過加密的數據流，隨后封裝成數據報文發送到網絡當中，以保證傳輸的敏感數據的安全性。數觀天下 量子保密通信無條件安全量子保密通信無條件安全+=一次一密技術一次一密技術 量子密鑰分發量子密鑰分發信息論安全信息論安全量子保密通信量子保密通信高速便捷高速便捷量子保密通信因信道安全性高，利用量子密鑰進行對稱加密，速度更快。通過密鑰管理系統可實現任意兩點間的安全通信。無條件安全無條件安全量子通信在信息傳遞過程

19、中采用“一次一密”的加密方式，任何截獲或監測量子，都會改變量子狀態從而被發現，故確保通信的無條件安全。量子不確定性原理量子不確定性原理量子不可克隆原理量子不可克隆原理量子不可分割原理量子不可分割原理量子科學三大定律量子科學三大定律數觀天下 發展展望發展展望市場需求分析：我國的量子通信行業產品及服務架構調整問題不僅僅是對產品進行調整，還是對量子通信企業分布結構、區域分布結構進行調整，未來一段時間內，行業整合、區域分布結構的調整、企業結構的調整都將是行業結構調整的一個重要內容。隨著國家鼓勵和規范量子通信行業的政策相繼出臺，行業將會逐步規范，全社會安全意識和網絡防護意識的不斷提高，眾多機構和社會資本不斷進入量子通信領域，有力的促進了該行業市場的快速發展，量子通信行業發展前景廣闊。數觀天下隨著國家政策的進一步利好，越來越多的需求將會被釋放，量子通信行業將緊密結合產業上下游的資源，充分掌握用戶需求變化，極大豐富行業應用場景。通過產品與服務質量的不斷優化升級，推動量子通信產業應用的爆發式增長。目前，我國的量子行業尚處于起步階段。量子通信市場處于高速發展階段。