【研報】計算機行業專題研究：布局量子信息開啟未來信息技術之爭-20200312[26頁].pdf

1、 計算機計算機 分析師分析師: :唐月唐月 執業證書編號：S0730512030001 021-50586635 布局量子信息，開啟未來信息技術之爭布局量子信息，開啟未來信息技術之爭 計算機計算機行業專題研究行業專題研究 證券研究報告證券研究報告-行業專題研究行業專題研究 強于大市強于大市（維持維持） 計算機計算機相對滬深相對滬深 300300 指數表現指數表現 相關報告相關報告 1 計算機行業專題研究:區塊鏈技術先行， 助力全球貨幣之爭 2019-11-27 2 網絡安全行業半年度策略： 等保 2.0 落地， 網絡安全行業開啟新征程 2019-9-20 3計算機行業專題研究：盤點我國在超算領

2、 域進展與機遇 2019-7-31 聯系人：聯系人： 李琳琳李琳琳 電話：電話： 021-50586983 傳真：傳真： 021-50587779 地址：地址： 上海浦東新區世紀大道 1600 號 18 樓 郵編：郵編： 200122 發布日期：2020 年 03 月 12 日 投資要點投資要點: : 人類當前已經迎來了以主動調控和操縱為特征，以量子信息為代表的人類當前已經迎來了以主動調控和操縱為特征，以量子信息為代表的 第二次量子革命。第二次量子革命。以被動觀測與應用為代表的第一次量子革命催生了 現代信息技術。而在人類對量子糾纏的實驗研究中發展出精細的量子 調控技術，并將其應用到了量子信息的

3、研究中，這一技術變化將帶來 人類歷史的飛躍。 正是看到了量子信息對未來政治和軍事格局可能帶來的影響，各國相正是看到了量子信息對未來政治和軍事格局可能帶來的影響，各國相 繼出臺量子信息的國家戰略，加入量子競賽的角逐中。繼出臺量子信息的國家戰略，加入量子競賽的角逐中。近期美國發布 了美國量子網絡戰略愿景，提出美國將開辟量子互聯網，確保量 子信息科學（QIS）惠及大眾，同時美國還將量子信息設置成出口管制 重要領域。 近代社會以來，量子近代社會以來，量子保密保密通信是第一個由中國創造的新產業，具有里通信是第一個由中國創造的新產業，具有里 程碑意義。程碑意義。量子保密通信是首個從實驗室走向實際應用的量子

4、信息技 術分支。在 2016 年墨子號量子科學實驗衛星成功發射和 2017 年京滬 干線建成并連接后，構成了天地一體化量子通信網絡的雛形，也標志 著我國率先進入廣域網階段，我國正在成為全球相關行業標準和規則 的制定者。 目前我國正在建設的國家廣域量子骨干網一期項目，目前我國正在建設的國家廣域量子骨干網一期項目， 20202020 年年將將發射第發射第 一顆實用化量子衛星一顆實用化量子衛星，同時，同時長三角區域有望借助長江三角洲區域一長三角區域有望借助長江三角洲區域一 體化發展規劃綱要得到率先發展體化發展規劃綱要得到率先發展，實現保密通信干線網與國家骨干，實現保密通信干線網與國家骨干 網絡的無縫

5、連接，開展量子通信應用試點，形成全國首個量子通信商網絡的無縫連接，開展量子通信應用試點，形成全國首個量子通信商 業化地區，成為全球量子通信的引領示范區域。業化地區，成為全球量子通信的引領示范區域。 由于量子信息發展還處于早期階段，相由于量子信息發展還處于早期階段，相關的上市公司層面對量子信關的上市公司層面對量子信 息業務涉及的不多。息業務涉及的不多。A A 股標的中，僅有國盾量子是專業從事相關業務股標的中，僅有國盾量子是專業從事相關業務 的企業，而類似神州信息、中興通訊、亨通光電、中國聯通這些各的企業，而類似神州信息、中興通訊、亨通光電、中國聯通這些各 領域的領先企業也積極參與到了量子保密通信

6、網絡的建設中。領域的領先企業也積極參與到了量子保密通信網絡的建設中。隨著 相關應用的持續推廣，未來更多企業有望參與到量子信息產業中。 風險提示：風險提示：量子信息技術的推進不及預期。 -22% -16% -10% -4% 2% 8% 14% 20% 2019-032019-072019-11 計算機 滬深300 計算機 內容目錄內容目錄 1. 從近期科技領域從近期科技領域 3 大事件看量子信息對國家網絡安全的重要意義大事件看量子信息對國家網絡安全的重要意義 . 4 1.1. 事件 1：美國控制瑞士密碼設備公司，竊取各國情報 . 4 1.2. 事件 2：美國加大對華為的打壓力度 . 4 1.3.

7、 事件 3：美國發布美國量子網絡戰略愿景 . 5 1.4. 3 大事件的背后，是關系到國家網絡安全的過去、現在和未來 . 5 2. 近年來，各國已經開啟了在量子競賽，紛紛將量子信息納入國家戰略近年來，各國已經開啟了在量子競賽，紛紛將量子信息納入國家戰略 . 6 3. 代表未來的量子信息具有開創時代的存在意義代表未來的量子信息具有開創時代的存在意義 . 8 3.1. 量子信息是什么 . 8 3.2. 量子信息的分類與發展概況. 9 3.3. 量子信息具有開創時代的存在意義 . 11 4. 量子信息對密碼學和信息安全具有顛覆性的影響量子信息對密碼學和信息安全具有顛覆性的影響 . 12 4.1. 量

8、子因數分解威脅下，RSA 或將被攻破 . 12 4.2. 量子保密通信構建出密碼學的終極解決方案 . 12 5. 量子計算機：距離實用仍有很長的路要走量子計算機：距離實用仍有很長的路要走 . 13 6. 量子通信：中國正在引領和創造一個新產業量子通信：中國正在引領和創造一個新產業 . 15 6.1. 量子保密通信是近現代唯一一個由中國新創造的產業 . 15 6.2. 量子信息產業成為了十三五我國重點培育的戰略性產業 . 16 6.3. 量子保密通信骨干網絡有序建設中，長三角成為前期建設重點區域 . 17 6.4. 量子保密通信的應用還處于初級階段 . 20 7. 產業鏈概況及投資標產業鏈概況及

9、投資標的的 . 21 7.1. 中國通信標準化協會量子通信與信息技術特設任務組 . 21 7.2. 中國信息協會量子信息分會會員單位 . 21 7.3. 量子信息產業鏈分布與相關概念股 . 22 8. 風險提示風險提示 . 25 圖表目錄圖表目錄 圖 1：Crypto AG 密碼機 . 4 圖 2：全球在量子技術的研發投入情況（2016.5，美元） . 8 圖 3：量子信息與量子力學的關系 . 9 圖 4：量子信息的分類及主要應用 . 9 圖 5：加密和解密過程示意圖 . 12 圖 6：量子計算技術發展歷程 . 14 圖 7：量子計算物理比特位數發展趨勢 . 15 圖 8：量子信息產業的支持政

10、策 . 16 圖 9：國家廣域量子保密通信骨干網絡 . 18 圖 10：量子通信應用發展趨勢 . 20 圖 11：我國量子保密通信產業鏈及主要企業 . 22 表 1：各國量子信息產業支持政策 . 6 表 2：經典信息科學與量子信息對比概況 . 9 表 3：量子信息主要研究進展及重要事件 . 10 表 4：密碼學主要算法破解情況 . 13 mNoRoOqMtOoQsQnMoRuNpMbR8Q8OoMpPpNnNeRnNsRjMnMrP8OrQmMNZtRrMwMqRqP 計算機 表 5：量子計算不同物理體系路線下主要成果 . 14 表 6：量子信息領域的主要支持政策內容 . 17 表 7：中國量

11、子保密通信網絡建設情況 . 19 表 8：量子保密通信網絡的行業實際應用類型 . 20 表 9：中國通信標準化協會量子通信與信息技術特設任務組成員單位 . 21 表 10：中國信息協會量子信息分會會員單位 . 22 表 11：主要量子信息概念股 . 23 計算機 1. 從近期科技領域從近期科技領域 3 大事件看量子信息對國家網絡安全的重要意義大事件看量子信息對國家網絡安全的重要意義 1.1. 事件事件 1：美國控制瑞士密碼設備公司，竊取各國情報美國控制瑞士密碼設備公司，竊取各國情報 2020 年 2 月 11 日， 華盛頓郵報公布了一份中情局的機密文件，揭露從上世紀 70 年代 以來，美國和德

12、國的情報部門，一直通過自己控制的一家瑞士密碼設備公司，竊取各國情報。 瑞士克里普托公司作為全球最為知名的加密機器制造商，一直以來為全球各個國家提供通 訊加密機器?？死锲胀泄居捎谝恢痹诰軝C器方面頗有造詣，所以其市場非常廣泛，對于許 多工業相對不完整的國家而言，從克里普托進口加密機就成為了最穩妥的方式。購買該公司加 密機的國家包括了伊朗、沙特阿拉伯、印度、巴基斯坦、伊拉克、巴西、阿根廷、埃及、敘利 亞、利比亞、意大利、希臘、土耳其、西班牙、日本、韓國等 120 多個國家。這些國家往往在 購買到加密機后，首先做的就是將其應用在國家機密情報的傳輸方面。 圖圖 1：Crypto AG 密碼機密碼機

13、資料來源：百家號 IT 分析師，中原證券 由于美德兩國掌握著這些加密機的快速解碼方法，便一直獲取著這些國家的軍事政治機密 情報。1980 年美國國家安全局就通過這種方式獲取了的其他國家外交機構大量機密，占總情報 數的 40%。 美國直到 2018 年還在利用這家公司，之后將該公司資產賣給了兩家私人企業。 1.2. 事件事件 2：美國加大對華為的打壓力度美國加大對華為的打壓力度 2020 年 2 月 15 日，美國商務部延長了華為的“臨時許可證” ，提供為期 45 天的延期，允 許美國公司繼續與華為開展業務，延長后的“臨時許可證”將在四月到期。這已經是美國政府 第四次向其國內企業開出臨時采購許可

14、。 同天，美國司法部公布了一份聯邦起訴書，指控華為犯有敲詐勒索罪，并密謀竊取美國公 計算機 司的商業機密，被告包括華為及其四家子公司，還有華為首席財務官孟晚舟。在這份聯邦起訴 書中，美國司法部指控華為及其關聯公司在過去數十年時間里，曾試圖從 6 家美國公司竊取商 業機密來發展自己的業務，被盜信息包括源代碼、無線技術手冊等。 紐約時報認為， 這些 新指控表明美國正在加大針對華為的壓力攻勢。美國政府將華為視為國家安全威脅，禁止其購 買許多美國產品，其本質目的是阻止中國獲得技術優勢。 同時，有消息稱五角大樓很可能扭轉之前的反對態度，轉而支持美國對華為技術的進一步 限制，這種逆轉將使美國公司更難繞開對

15、華為的出口禁令，進一步打擊美國對列入黑名單的中 國電信公司華為的出口。 1.3. 事件事件 3：美國美國發布美國量子網絡戰略愿景發布美國量子網絡戰略愿景 2020 年 2 月 20 日根據澎湃新聞的消息，美國白宮國家量子協調辦公室發布了美國量子 網絡戰略愿景 ，提出美國將開辟量子互聯網，確保量子信息科學（QIS）惠及大眾。 根據文件的描述，量子互聯網是一張由量子計算機和其他量子設備組成的龐大網絡，它將 催化出許多新興技術，從而加速現有互聯網的發展，提供通信安全，并使計算技術發生巨變。 通過在量子網絡領域的前驅開拓，美國預備革新國家和金融安全、患者隱私、藥物發現以 及新材料的設計和制造，同時增加

16、我們對宇宙的科學認識。 文件提出了兩個具體目標：一、在未來 5 年中，美國的公司和實驗室將演示量子網絡的基 礎科學和關鍵技術，包括量子互連、量子中繼器、量子存儲器、高通量量子信道和洲際天基糾 纏分發。同時，將查明這些系統的潛在影響和改善應用，帶來商業、科學、衛生和國家安全方 面的好處。二、在未來 20 年里，量子互聯網鏈路將利用網絡化量子設備實現經典技術無法實現 的新功能，同時促進對量子糾纏作用的理解。 1.4. 3 大事件的背后，是關系到國家網絡安全的過去、現在和未來大事件的背后，是關系到國家網絡安全的過去、現在和未來 站在國家安全的角度來看，對先進技術的控制一定會影響到國家的軍事和政治獨立

17、。而站在國家安全的角度來看，對先進技術的控制一定會影響到國家的軍事和政治獨立。而 2 2 月以來行業內這月以來行業內這 3 3 大事件看似并不相關，但是我們認為其內在卻分別代表了科技對網絡安全過大事件看似并不相關，但是我們認為其內在卻分別代表了科技對網絡安全過 去、現在和未來去、現在和未來的影響。的影響。 （1 1）過去：）過去：美國作為全球科技領域的霸主，利用在瑞士加密通信設備上留下的后門，進 一步加強了其在政治、軍事領域對他國的影響和控制能力。而與此同時，美國的 Intel、思科、 蘋果、google、微軟、Facebook、波音等企業也在全球核心科技領域占據了統治地位，而根據 2013

18、年披露的“棱鏡計劃” ，美國政府一直在利用互聯網巨頭挖掘用戶數據信息， 不排除也在 各大科技產品中植入后門。在各國震驚于美國無恥行為的同時，也必然將自主可控提高到史無 前例的高度。 （2 2）現在：）現在：華為在 5G 領域全球領先，卻成為了美國持續打壓的對象。即使華為已經開放 了歐洲安全中心，允許查看源代碼，美國依然認定華為正在輸出“數字專制” ，竭盡所能遏制華 為的發展。而在這一事件的背后，美國正是擔心一旦華為 5G 設備得到普及，其將減少一種重要 計算機 的監控世界的手段。 （3 3）未來：）未來：為了搶占未來的科技高地，包括美國在內的主要發達經濟體都將不遺余力大 力發展量子互聯網。雖然

19、量子信息領域仍然處于發展初期，但是中國在量子通信領域已經占據 了領先地位，同時有望和美國在量子計算領域一較高下。 2. 近年來，近年來， 各國各國已經開啟了在量子競賽， 紛紛將量子信息納入國家戰略已經開啟了在量子競賽， 紛紛將量子信息納入國家戰略 由于早期的投入由于早期的投入，美國在量子信息領域占據了先發優勢美國在量子信息領域占據了先發優勢。早在 2002 年美國國防部高級研 究計劃局就制定了量子信息科學和技術發展規劃 ，給出量子計算發展的主要步驟和時間表， 成為美國早在 21 世紀初期便已建立量子信息領域先發優勢的重要原因。 正是正是看到了量子信息對未來政治和軍事格局可能帶來的影響看到了量子

20、信息對未來政治和軍事格局可能帶來的影響，各國相繼出臺量子信息的國各國相繼出臺量子信息的國 家戰略家戰略，加入量子競賽的角逐中。，加入量子競賽的角逐中。其中歐盟 2016 年宣布投入 10 億歐元，美國按照 2018 年 6 月發布國家量子協議法案將投入 12.75 億美元，德國在 2018 年 9 月提出一項涉及 6.5 億歐 元的量子技術投入計劃，英國通過持續增加投資對其 2014 年推出的“國家量子技術計劃”的總 投入超過了 10 億英鎊，俄羅斯 2019 年 12 月宣布投資 7.9 億美元用于量子信息領域，印度亦 在 2020 年 2 月推出了一個涉及 11.2 億美元的量子信息 5

21、年規劃。 表表 1：各國量子信息產業支持政策各國量子信息產業支持政策 時間時間 國別國別 內容內容 2002 美國 美國國防部高級研究計劃局制定 量子信息科學和技術發展規劃 ， 給出量子計算 發展的主要步驟和時間表，成為美國早在 21 世紀初期便已建立量子信息領域先 發優勢的重要原因 2013 日本 成立量子信息和通信研究促進會以及量子科學技術研究開發機構，計劃未來 10 年內投資 400 億日元，支持量子通信和量子信息領域的研發 2014 英國 設立為期 5 年的“國家量子技術計劃” ，投資 2.7 億英鎊建立量子通信、傳感、成 像和計算四大研發中心，開展學術與應用研究 2014.12 韓國

22、 發布了量子信息通信中長期推進戰略 ，計劃到 2020 年進入全球量子通信領先 國家行列。 2015 英國 發布量子技術國家戰略和英國量子技術路線圖 ，將量子技術發展提升至影 響未來國家創新力和國際競爭力的重要戰略地位，并通過科學的頂層設計引導未 來 20 年的量子技術研發與應用 2016.5 歐洲 發表量子宣言 ，宣布將從 2018 年起啟動 10 億歐元的量子技術旗艦研究計劃， 目標包括發展能用于密碼術和竊聽檢測的量子中繼器的核心技術，實現長距離、 點對點、量子安全的鏈接。 2016.7.22 美國 美國國家科學技術委員會發布先進量子信息科學：國家調整及機遇 2018 印度 啟動了一個預算

23、 2790 萬美元，為期五年的量子技術研究項目，作為印度“國家 跨學科網絡物理系統”的一部分，由印度國家科技部管理。 2018.6.27 美國 發布國家量子協議法案 （NQIA） ，計劃在 2019-2023 年的第一階段，在原有 基礎上每年新增 2.55 億美元投資， 共計 12.75 億美元， 加快推動量子信息技術研 發與應用。 這也標志著在接下來的 10 年內， 聯邦政府將全力推動量子科學發展。 2018.9 美國 發布 量子信息科學國家戰略概述 ， 分析美國在該領域維持和擴大領先優勢的措 計算機 施，其中提出 6 點科學建議，包括量子信息科學教育應從小學開始。同時，美國 能源部宣布將成

24、立多個國家級實驗室，投入 2.18 億美元到 85 個量子技術研究項 目，并在未來五年內，每年為每個實驗室撥款 2500 萬美元。美國國家科學基金 會則承諾投入 3100 萬美元資助相關的研究項目。 2018.9 德國 提出“量子技術從基礎到市場”框架計劃，擬于 2022 年前投資 6.5 億歐元促 進量子技術發展與應用，并可延長資助至 2028 年 2018.11 英國 對“國家量子技術計劃”進行了第二階段 2.35 億英鎊投資撥款 2018.11 美國 出臺了一份針對關鍵新興和基礎技術和相關產品的出口管制框架受管制的新興 技術清單征求意見草案 （ANPRM） ，并將面向公眾進行為期一個月的

25、意見征詢，是 ECRA 立法進程的重要一環。這次提案涉及人工智能、AI 芯片、機器人、量子技術 等 14 個領域，目的是保證美國在科技、工程和制造領域的領導地位不受影響。 2019.6 英國 在政府和工業界聯合投資 3.5 億英鎊之后，英國研究與創新基金會(UKRI)近日宣 稱，將通過“產業戰略挑戰基金(ISCF)”再增加 1.53 億英鎊資金用于量子技術的 商業化。至此，英國政府對其 2014 年推出的“國家量子技術計劃”的總投入超 過了 10 億英鎊 2019.12 俄羅斯 宣布將投資 7.9 億美元，在未來五年內未俄羅斯研究人員提供資金，以開發使用 的量子計算，并實現量子優勢 2020.

26、2.6 印度 未來五年， 印度將在量子計算、 量子通信、 量子材料、 量子加密方面投入重金 800 億盧比，約合 11.2 億美元 2020.2.11 美國 發布特朗普總統 2021 財年預算承諾增加對未來關鍵行業的投資 ，其中提到對 于量子信息科學，特朗普將加大 2021 財年聯邦量子信息研發資金預算，主要機 構的總投資相對于 2020 財年預算增長了 50以上。 2020.2.20 美國 美國白宮國家量子協調辦公室發布了 美國量子網絡戰略愿景 ， 提出美國將開辟 量子互聯網，確保量子信息科學（QIS）惠及大眾。 資料來源：信通院，中原證券 在根據 2016 年 5 月在歐洲量子技術研發旗艦

27、計劃啟動會議上， 由荷蘭政府所做的全球研發 投入數據統計， 全球在量子技術上研發投入的年度預算排名靠前的國家和地區分別為： 歐盟 5.8 億美元、美國 3.8 億美元、中國 2.3 億美元、英國 1.1 億美元、加拿大 1 億美元。對比此前各 國在量子信息領域的投入預算來看，除了中美歐在持續加大投入以外，俄羅斯和印度也新加入 這一科技領域的角逐中。 計算機 圖圖 2：全球在量子技術的研發投入情況（：全球在量子技術的研發投入情況（2016.5，美元），美元） 資料來源：中科院物理所，中原證券 由于考慮到量子信息的重要性，美國還由于考慮到量子信息的重要性，美國還將量子信息設置成出口管制將量子信息設

28、置成出口管制重要領域重要領域。早在 2017 年 8 月，美國針對信息安全類商品的出口管制清單中，明確列入“專門設計（或制造）以用于 實現或使用量子密鑰（也稱量子密鑰分發 QKD） ”的商品；在 2017 年 12 月更新的針對“許可證 例外”的說明中，量子密碼類商品或軟件只對中國非政府類用戶可以適用“許可證例外” ；在在 2018 年 11 月，美國政府出臺了一份針對關鍵新興和基礎技術和相關產品的出口管制框架受 管制的新興技術清單征求意見草案 （ANPRM） ，提案涉及人工智能、AI 芯片、機器人、量子信 息等 14 個領域，目的是保證美國在科技、工程和制造領域的領導地位不受影響。 3. 代

29、表未來的代表未來的量子信息量子信息具有開創時代的存在意義具有開創時代的存在意義 3.1. 量子信息是什么量子信息是什么 量子量子是一個數學概念，是離散變化的最小單元，在不同的語境下可以對應不同的對象。 微觀世界運行遵循了兩大離散變化的特征， 即物質組成的離散變化 （如光是由光子組成的） 和物理量的離散變化（如氫原子中電子能量處于特定的能級上） ，在這一基礎上人類建立了“量量 子力學子力學”來描述微觀世界的物理學理論。由于宏觀物質的性質是由其微觀結構所決定的，所以 量子力學的應用無處不在。 量子信息是量子力學與信息科學的交叉學科，是借助量子力學的特性，實現經典信息科學量子信息是量子力學與信息科學

30、的交叉學科，是借助量子力學的特性，實現經典信息科學 中實現不了的功能。中實現不了的功能。在量子力學的諸多原理中，疊加、測量、糾纏三大違反宏觀世界認知的奧 義對量子信息的研究起到了決定性作用。 計算機 圖圖 3：量子信息與量子力學的關系：量子信息與量子力學的關系 資料來源：新浪科技，袁嵐峰，中原證券 3.2. 量子信息的量子信息的分類分類與發展概況與發展概況 傳統的信息科學使用比特作為最基本的表示單位，對應了 0 和 1 兩個可能的狀態；而量子 信息中使用的量子比特是一個旋鈕，對應無窮多個狀態，信息量大幅增加。因而面對計算量指 數級增長的問題時，量子信息可以發揮出潛在的巨大優勢。但是量子信息的利

31、用對算法要求較量子信息的利用對算法要求較 高，目前人類僅僅在少數特定應用上取得了突破。高，目前人類僅僅在少數特定應用上取得了突破。 表表 2：經典信息科學與量子信息對比概況經典信息科學與量子信息對比概況 經典信息科學經典信息科學 量子量子信息信息 物理體系 電子管、晶體管 超導、離子阱、硅量子點、光量子等 信息量單位 比特 量子比特 應用領域 通用問題 特定問題 資料來源：中原證券 量子信息按照研究內容可以分為量子計算、量子通信、量子測量三個大類，其下又可以分量子信息按照研究內容可以分為量子計算、量子通信、量子測量三個大類，其下又可以分 為量子因數分解、量子搜索、量子保密通信（為量子因數分解、

32、量子搜索、量子保密通信（又稱量子密鑰分發又稱量子密鑰分發、量子密碼術，、量子密碼術，QKDQKD） 、量子隱） 、量子隱 性傳態（性傳態（QTQT）等應用領域。）等應用領域。 圖圖 4：量子信息的分類及主要應用：量子信息的分類及主要應用 計算機 資料來源：新浪科技，袁嵐峰，中原證券 從中國在量子信息領域的發展情況來看，我們在量子通信領域處于全球領先的地位，在量從中國在量子信息領域的發展情況來看，我們在量子通信領域處于全球領先的地位，在量 子計算領域起步較晚，雖然呈現快速追趕之勢，但是仍然子計算領域起步較晚，雖然呈現快速追趕之勢，但是仍然略落后于美國。略落后于美國。 伴隨著量子比特數的增加，量子

33、技術領域的發展可以劃分為 3 個階段： （1）1-10 個量子比特，可實現量子通訊； （2）10-100 個量子比特，可實現量子感知； （3）超過 100 個量子比特，進入量子計算階段。 而當前而當前人類的研究人類的研究已經進入了量子感知階段，量子通信目前已經有了一些實際的應用，而已經進入了量子感知階段，量子通信目前已經有了一些實際的應用，而 量子計算還僅僅處于演示階段， 未創造出有實用價值的量子計算機。 在量子信息的幾大應用中，量子計算還僅僅處于演示階段， 未創造出有實用價值的量子計算機。 在量子信息的幾大應用中， 量子量子保密通信保密通信是目前唯一進入實用階段的量子信息應用是目前唯一進入實

34、用階段的量子信息應用。 表表 3：量子信息主要研究進展及重要事件量子信息主要研究進展及重要事件 時間時間 國別國別 分類分類 內容內容 1984 美國、加拿 大 量子保密通信 美國科學家 Charles H. Bennett 和加拿大科學家 Gilles Brassard 提出 BB84 協議 1994 美國 量子因數分解 肖爾發明了一種因數分解的量子算法， 可以將因數分解計算量減 少到多項式級別 1996 美國 量子搜索 羅格弗提出了一種搜索的量子算法， 對經典算法的計算量有了指 數級的改進 1997 奧地利 量子隱性傳態 賽格林、潘建偉等在自然上發表了實驗量子隱性傳態 ， 第一次實現了量子

35、隱性傳態，并入選了自然 “百年物理學 21 篇經典論文” 2003-2005 韓國、加拿 大、中國 韓國、加拿大、中國科學家提出了誘騙態協議，使得安全傳輸距 離可以提高到百公里的量級 2007 中國、澳大 利亞 量子因數分解 中科大潘建偉和陸朝陽等人及澳大利亞布利斯班大學團隊同時 用量子算法分解了質因數 15=3*5 2012 中國 量子保密通信 中科院潘建偉團隊在青海湖的湖心島實現了百公里級的雙向量 子糾纏分發和量子隱形傳態，驗證了量子通信衛星的可行性。 2015 中國 量子隱性傳態 潘建偉和陸朝陽等人在自然上發表了單個光子的多個自由 度的量子隱性傳態 ，首次實現了多自由度量子隱性傳態，并被

36、 英國物理學會評為 2015 年十大物理突破之首 2016.8.16 中國 量子保密通信 我國發射世界第一顆量子科學實驗衛星“墨子號” 2016.11 中國 量子保密通信 中科大、清華、中科院上海微系統與信息技術研究所、濟南量子 技術研究院等單位合作， 將量子密碼術的安全傳輸距離提高到了 404 公里， 而且在 102 公里處的安全成碼率已經足以保證安全的 語音通話。 2016.12 中國 量子糾纏 中科大潘建偉團隊實現了10個光子比特和10個超導量子比特的 糾纏，刷新了以前同一研究組創造的 8 個光子糾纏的世界紀錄。 2017 中國 量子因數分解 中科大杜江峰和彭新華等人實驗上分解了 291

37、311=523*557 2017.5 中國 量子計算機 中科大潘建偉和陸朝陽等人宣布造出了世界上第一臺超越早期 計算機 電子計算機的光量子計算機。 2017.6 中國 量子糾纏 中科大潘建偉、彭承志等人在科學上發表文章，宣布在國際 上首次實現了千公里級的星地雙向量子糾纏分發 2017.8 中國 中科大潘建偉、彭承志等人在自然上發表文章，宣布在國際 上首次實現了從衛星到地面的量子秘鑰分發和從地面到衛星的 量子隱形傳態。 2017.9.29 中國 量子保密通信 中國開通了世界上第一條量子保密通信干線“京滬干線” 2018.7.3 中國 量子糾纏 中科大潘建偉團隊實現了 18 個光子的糾纏態，刷新了以前同一 研究組創造的 10 個光子糾纏的世界紀錄。 2019.7.4 中國 量子保密通信 中科院潘建偉、陳宇翱、徐飛虎等人在自然光子學上發表 沒有量子存儲的量子中繼 ，宣布在世界上首次實現了全光量 子中繼。 2019.9 中國 量子保密通信 2019 年 9 月，中科大、清華、中科院上海微系統所等單位合作， 在 300 公里真實環境的光纖中實現了雙場量子密鑰分發實驗， 驗 證了 700 公里以上光纖遠距離量子密鑰分發的可行性， 是實用雙 場量子密鑰分發的重要里程碑。 2019.10.23 美國 量子計算機 谷歌研究院在自然上發表文章，宣布新的 53 位量子計算機 Sycam