1、 1 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 量子信息行业仍处于快速发展中，技术具备广阔前景。量子是构成物质的基本单元，是不可分割的微观粒子的统称。量子具有不可全面观测性（测不准）、不可复制性、态叠加性的性质。量子技术主要可分为量子计算、量子通信和量子测量三类。量子技术被视为可能引发信息技术体系的颠覆性创新和重构，并诞生改变游戏规则的变革性应用。由于量子技术本身的重要性，各国普遍在量子方面加强了科研规划和布局投入。据中国信息通信研究院不完全统计，截至2021 年10月，全球各国投资总规模已经超过130亿美元。 量子通信为量子信息技术中最接近商业化的技术，量子计算和量子测
2、量则商业化尚远。量子通信主要是指量子加密通信，即利用量子的叠加态和纠缠效应，在经典通信的辅助下进行量子密钥的产生、分发和接收，为量子信息技术中最接近商业化的技术。量子通信主要依赖量子随机数发生器（QRNG）、量子密钥分发设备（QKD）等设备形成密钥资源，为政务、金融、电力、数据中心等客户提供信息加密服务。我国第一条量子加密通信干线“京沪干线”已于2017 年9 月29 日正式开通，可以基于可信中继方案实现远距离的量子安全密钥分发。量子计算主要依赖量子叠加和干涉等原理实现并行计算，能在某些传统计算机计算困难的问题上提供指数级加速。当前量子计算存在超导、离子阱、硅基半导体和光量子多种技术路线，尚未
3、出现压倒性的技术。另外当前量子计算还面临着如退相干等问题，因此距离商业化仍较为遥远。量子测量主要是通过观察微观粒子系统量子态对外界物理量变化的反应，实现精密传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术可带来数量级的提升。量子测量产业由于下游应用相对封闭且相关人才较少，目前还处于初级阶段，尚不具规模。 中国量子通信相关专利居于世界前列，多年深耕下具备较多行业成果。根据量子通信技术专利布局及发展趋势研究，截至 2021 年 5月27日，我国在量子通信领域专利申请数量为2599 件，为当前世界各国中专利申请最多国家，具备相对竞争优势。我国在量子通信领域拥有“墨子号”量子科学试验卫星、“京沪干线
4、”量子通信保密干线等多项居于世界前列的成果，具备国际领先水平。 IDQ 为行业龙头，国内多家量子公司各具优势。IDQ 为当前量子通信行业龙头，其创始于2001 年，是全球创建最早、产品经验最丰富的量子通信龙头企业。IDQ最早推出商用QKD、QRNG产品，并于2020年全球首家推出量子安全芯片，三星运用其技术发布了5G量子安全手机。国内量子相关企业主要包括国盾量子、九州量子、问天量子和本源量子等，各家公司在量子计算、量子通信领域各具优势。 风险提示：技术推进不及预期、需求拓展不及预期、技术路线变动 Table_Tit le 2022年01月20日 站在当前时点，再看量子通信行业发展-量子安全研究
5、系列 Table_BaseI nfo 新三板主题报告 证券研究报告 诸海滨 分析师 SAC执业证书编号：S1450511020005 021-35082086 Tabl e_Report 相关报告 奥迪威：专注智能传感器二十载，物联网时代带来发展新机遇 2022-01-11 北交所科技成长类公司的2021总结与2022展望 2022-01-07 北交所的亮点篇：详解保荐+直投 2022-01-05 IPO 观察： 2021 年 IPO 数量524家， 135 家原新三板公司IPO上市 2022-01-05 北交所 2021 年回顾和 2022年展望：硬核企业，硬核实力 2022-01-04 2
6、 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 内容目录 1. 站在当前时间点，再看量子通信行业的发展 . 3 2. 量子信息技术现状：仍处于快速发展中，技术前景广阔. 3 2.1. 量子信息技术可分为三类，其中量子通信最接近商用化. 3 2.2. 量子信息技术发展具备战略意义，全球范围内多个国家均有相关投入. 4 2.3. 量子计算：多种路线并行尚未出现压倒性技术，距离商用化尚远. 5 2.4. 量子通信：量子保密通信当前已存在初步产品，京沪干线等代表性应用加速行业发展 7 2.5. 量子测量：高精度测量前景广阔，但产业化和标准化仍处于起步阶段. 10 3.
7、 量子通信行业现状：中国量子通信相关专利居于世界前列，多年深耕下具备较多行业成果12 4. 量子通信主要公司：IDQ为行业龙头，国内多家量子公司各具优势 . 15 图表目录 图 1：量子信息技术分类. 3 图 2：经典比特和量子比特对比 . 5 图 3：经典计算机和量子计算机运算能力影响因素 . 5 图 4：“九章”量子计算机示意图 . 6 图 5：量子通信业务模式示意图 . 7 图 6：量子随机数生成过程 . 8 图 7：QRNG 量子随机数发生器示意图. 8 图 8：量子密钥分发（QKD）设备工作模式 . 9 图 9：QKD 设备示意图. 9 图 10：量子通信应用-京沪干线示意图 . 1
8、0 图 11：量子测量技术体系框架 .11 图 12：量子测量经典应用原子钟示意图. 12 图 13：各国量子通信相关专利申请数/件. 12 图 14：三星5G 量子安全手机三星 Galaxy A Quantum . 15 图 15：国盾量子营收情况/亿元. 16 图 16：国盾量子归母净利润情况/万元 . 16 图 17：九州量子营收情况/亿元. 16 图 18：九州量子归母净利润情况/万元 . 16 表 1：量子的性质 . 3 表 2：今年全球量子信息技术领域项目规划布局和投资情况 . 4 表 3：近年全球各国量子信息技术领域产业联盟. 4 表 4：量子计算技术路线情况. 6 表 5：随机
9、数生成方法对比 . 8 表 6：量子测量技术类型. 10 表 7：近年来我国部分量子通信领域相关成果 . 13 表 8：行业相关政策. 13 pOsMnPpMnNpPsQpRpPoRtN8OaO6MsQoOmOnPiNqQrQeRnPmMbRnMsMuOrNnOxNqNrR 3 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 1. 站在当前时间点，再看量子通信行业的发展 量子信息技术的发展具备较强的战略意义。在2020 年10月 16 日举办的中共中央政治局二十四次集体学习中，强调要培育量子通信等战略性新兴产业，加快量子科技向实用化、工程化转化。 前期量子行业面
10、临着应用不明、商业模式不清晰等问题。随着近年来量子科研方面的投入不断加大，量子技术迎来了长足的发展。本文站在当前时点重新复盘量子行业的发展历程，观察行业当前的情况。 2. 量子信息技术现状：仍处于快速发展中，技术前景广阔 2.1. 量子信息技术可分为三类，其中量子通信最接近商用化 量子是构成物质的基本单元，是不可分割的微观粒子（譬如光子和电子等）的统称。量子具有不可全面观测性（测不准）、不可复制性、态叠加性的性质。 表 1：量子的性质 性质 主要内容 不可全面观测性（测不准） 对量子的观测会导致量子本身性质的变化，因此无法测量其原本的性质 不可复制性 无法制备完全相同的量子 态叠加性 量子处于
11、波和粒子的叠加态，即波粒二象性 资料来源：问天量子官网，安信证券研究中心 量子信息是计算机、信息科学与量子物理相结合而产生的新兴交叉学科，量子信息技术已经成为世界各国实施高新技术战略竞争的焦点之一。量子信息技术通过对光子、电子和冷原子等微观粒子系统及其量子态进行精确的人工调控和观测，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象，以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息。以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术在信息安全、通信网络、人工智能、空间探测、生物医疗等诸多领域将产生基础共性乃至颠覆性的重大影响。 量子技术主要可分为三类，分别为量子计算、量子通信和量子测量。量子技术被视为可能引发信
12、息技术体系的颠覆性创新和重构，并诞生改变游戏规则的变革性应用，从而推动信息通信技术换代演进和数字经济产业突破发展。 图 1：量子信息技术分类 资料来源：中国信息通信研究院，安信证券研究中心 4 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 2.2. 量子信息技术发展具备战略意义，全球范围内多个国家均有相关投入 由于量子技术本身的重要性，各国普遍在量子方面加强了科研规划和布局投入。据中国信息通信研究院不完全统计，截至 2021 年 10 月，全球各国投资总规模已经超过130亿美元。 表 2：今年全球量子信息技术领域项目规划布局和投资情况 国家 时间 项目/规划
13、布局方向与要点 金额/亿美元 英国 2015 国家量子技术计划（一期） 建立量子通信/传感/成像/计算 4个研发中心 5.24 欧盟 2016 量子旗舰计划 24 国参与，2018 年启动 4领域 19 个科研项目 11.12 加拿大 2016 - 资助 4个量子研究中心和 QEYSSat 任务等 1.49 澳大利亚 2017 - 资助 4个量子研究机构和硅量子计算项目等 1.03 美国 2018 国家量子行动（NQI）立法 设立国家量子协调办，NSF/DoE/NIST等组织实施 12.75 德国 2018 量子技术-从基础到市场 计算/通信/测量/基础 4大方向，6方面推动实施 7.23 日
14、本 2018 光量子跃迁（Q-LEAP）计划 量子信息处理、量子模拟器和量子计算机等 2.76 英国 2019 国家量子技术计划（二期） 第二阶段拨款，增设国家量子计算中心 4.87 韩国 2019 量子计算技术开发项目 量子计算机硬件、新架构、量子算法和基础软件 3.98 荷兰 2019 量子技术发展国家计划 量子计算/模拟、国家量子网络、量子传感应用 8.68 俄罗斯 2019 量子技术基础与应用研究 量子计算/模拟、量子通信、量子传感、使能技术 6.92 印度 2020 国家量子技术和应用任务 量子计算、通信、密码、传感、时钟、器件材料 10.65 法国 2020 国家量子技术投资计划
15、开发容错大型量子计算机，量子传感器和量子通信 18.28 以色列 2020 国家量子技术计划 投资量子计算，量子传感和量子材料科研 3.75 加拿大 2021 国家量子战略 支持量子材料和量子设备研究，投资新兴量子产业 3.6 德国 2021 量子计算机研发与应用 开发量子计算机，将量子计算技术推向市场 24.36 奥地利 2021 量子奥地利 加强量子技术基础研究，促进产品服务和市场投放 1.27 新西兰 2021 - 资助多德沃尔斯光子和量子技术中心 0.37 美国 2021 2021 年创新与竞争法案 含量子网络基础设施和劳动力发展法案 - 资料来源：中国信息通信研究院，安信证券研究中心
16、 随着量子信息技术的发展，量子信息技术的科研成果转化、行业应用创新、供应链建设和人力资源培养等方向已经成为当前全球主要国家的主要发力方向。在这样的背景下，各国成立了一系列的量子信息技术领域产业联盟。 表 3：近年全球各国量子信息技术领域产业联盟 名称 主要情况 主要成员 美国量子经济发展联盟（QED-C） 2018 年 12 月，根据 NQI立法，NIST牵头成立。 至 2021年 10月，成员达 176家，含美国高校、研究机构、国家实验室、科技企业、军工企业、初创企业和学会协会等。 量子信息网络产业联盟（QIIA） 2021 年 10 月，工信部指导下筹备组件，推动量子信息技术创新、应用探索
17、。标准测评和产业培育。 由中国量子信息领域代表性高校、科研机构、初创企业、科技企业和信息通信企业共同发起设立。 量子产业联盟（QuIC） 2021 年4月于欧盟成立。联盟设市场趋势、知识产权、教育培训、新兴技术、标准研究、行业战略、投融资等 10个分组。 成员超过 100 家，含行业巨头、初创公司、科研机构等。 量子科技新产业创造委员会（Q-STAR） 2021 年9月成立。下设量子波和量子概率论应用、量子叠加应用、组合优化问题、量子密码与量子通信 4个小组。 日本东芝、丰田、NEC等 24 家大型企业。 量子技术与应用联盟（QUTAC） 2021 年6月于德国成立。联盟探索量子计算的不同行业
18、应用场景，为德国量子计算工业化应用奠定基础，构建产业生态。 西门子、默克、SAP、大众、宝马等 10 家企业。 梁子工业联盟（QIC） 2020 年 10 月于加拿大成立。目标是加快加拿大的量子技术创新、实现人才的转化以及推进量子技术商业化进程。 加拿大量子计算、通信、测量领域 24 家公司。 资料来源：中国信息通信研究院，安信证券研究中心 5 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 2.3. 量子计算：多种路线并行尚未出现压倒性技术，距离商用化尚远 量子计算主要依赖量子叠加和干涉等原理实现并行计算，能在某些传统计算机计算困难的问题上提供指数级加速，即可
19、实现“量子计算优越性”，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。 量子计算主要依赖量子比特。量子比特依赖量子的叠加特性，可以制备在两个逻辑态0 和 1的相干叠加态，换句话讲，它可以同时存储0 和1。考虑一个 N个物理比特的存储器，若它是经典存储器，则它只能存储2个可能数据当中的任一个，若它是量子存储器，则它可以同时存储2个数，而且随着 N的增加，其存储信息的能力将指数上升。 图 2：经典比特和量子比特对比 资料来源：本源量子官网，安信证券研究中心 由于数学操作可以同时对存储器中全部的数据进行，因此，量子计算机在实施一次的运算中可以同时对2个输入数进行数学运算。其效果相当于经典计算机要重复实施2次操
20、作，或者采用2个不同处理器实行并行操作。可见，量子计算机可以节省大量的运算资源（如时间、记忆单元等）。 图 3：经典计算机和量子计算机运算能力影响因素 资料来源：赛迪顾问，安信证券研究中心 6 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 多种路线并存，尚处于研发阶段。量子计算依赖量子比特，根据实现量子比特的制备操控方案的不同，当前量子计算其存在超导、离子阱、硅基半导体和光量子多种技术路线，目前尚未出现压倒性的技术，处于多技术并行状态。 表 4：量子计算技术路线情况 路线 主要情况 超导量子芯片 超导量子计算是基于超导电路的量子计算方案，其核心器件是超导约瑟夫
21、森结。超导量子电路在设计、制备和测量等方面，与现有的集成电路技术具有较高的兼容性，对量子比特的能级与耦合可以实现非常灵活的设计与控制，极具规模化的潜力。由于近年来的迅速发展，超导量子计算已成为目前有希望实现通用量子计算的候选方案之一。超导量子计算实验点致力于构建一个多比特超导量子计算架构平台，解决超导量子计算规模化量产中遇到的难题。 半导体量子芯片 由于经典计算机主要基于半导体技术，基于半导体开发量子计算也是物理学家研究的重点领域。相比超导量子计算微米级别的比特大小，量子点量子比特所占的空间是纳米级别，类似于大规模集成电路一样，更有希望实现大规模的量子芯片。现在的主要方法是在硅或者砷化镓等半导
22、体材料上制备门控量子点来编码量子比特。编码量子比特的方案多种多样，在半导体系统中主要是通过对电子的电荷或者自旋量子态的控制实现。 离子阱量子计算 离子阱量子计算在影响范围方面仅次于超导量子计算。早在2003 年，基于离子阱就可以演示两比特量子算法。离子阱编码量子比特主要是利用真空腔中的电场囚禁少数离子，并通过激光冷却这些囚禁的离子。离子阱的读出和初始化效率可以接近 100%，这是它超过前两种比特形式的优势。单比特的操控可以通过加入满足比特两个能级差的频率的激光实现，两比特操控可以通过调节离子之间的库伦相互作用实现。 原子量子计算 除了利用离子，较早的方法还包括直接利用原子来进行量子计算。不同于
23、离子，原子不带电，原子之间没有库伦相互作用，因此可以非常紧密地连在一起而不相互影响。 核自旋量子计算 1997 年，斯坦福大学的 Chuang等人提出利用核磁共振来进行量子计算的实验，之后，基于核自旋的量子计算迅速发展，Grover搜索算法和七比特 Shor算法相继在核自旋上实现。迄今为止，它的单比特和两比特保真度可以分别达到99.97%和99.5%。这种方法一般是利用液体中分子的核自旋进行实验，由于分子内部电子间复杂的排斥作用，不同的核自旋具有不同的共振频率，因而可以被单独操控；不同的核自旋通过电子间接发生相互作用，可以进行两比特操作。下图是一种用于核磁共振实验的分子，里面的两个 C原子用
24、13C标记，加上外面5个 F原子，它们7个构成实验用的7个比特，表中是比特频率、相干时间和相互作用能。 拓扑量子计算 拓扑量子计算是一种被认为对噪声有极大免疫的量子计算形式，它利用的是一种叫做非阿贝尔任意子的准粒子39。为了实现量子计算，首先要在某种系统中创造出一系列任意子-反任意子，然后将这些任意子的两种熔接（fusion）结果作为量子比特的两个能级，再利用编织（braiding）进行量子比特的操控，最后通过测量任意子的熔接结果得到比特的末态。这一系列操作对噪声和退相干都有极大地免疫，因为唯一改变量子态的机制就是随机产生的任意子-反任意子对干扰了比特的编织过程，但这种情况在低温下是非常罕见的
25、，噪声和其他量子比特系统常见的电荷等相比，影响是非常小的。 资料来源：本源量子，安信证券研究中心 另外，当前量子计算机的发展还面临着如退相干等问题，导致当前量子计算仍主要存在于实验室阶段，距离商业化较远。但是当前也有诸如“九章”等新的具备量子优越性的量子计算机被制造出来，整体行业仍保持向好趋势。 图 4：“九章”量子计算机示意图 资料来源：中国科学技术大学，安信证券研究中心 7 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 2.4. 量子通信：量子保密通信已产业化，京沪干线等代表性应用加速行业发展 量子通信则主要是指量子加密通信，即利用量子的叠加态和纠缠效应，
26、在经典通信的辅助下进行量子密钥的产生、分发和接收，可以在很大程度上提升信息的安全性。基于量子密钥分发和对称加密算法的量子保密通信技术已经初步实用化，在商用设备、实验网络和示范应用等方面取得了一定的进展，但仍面临下游需求不明，业绩持续性不足等问题。 具体到量子通信的业务模式来看，量子通信主要依赖量子随机数发生器（QRNG）、量子密钥分发设备（QKD）等一系列量子密钥生成和传输设备集合形成密钥资源，并进一步依赖集成后的量子安全设备和量子网络为政务、金融、电力、数据中心等客户提供信息加密服务。 图 5：量子通信业务模式示意图 资料来源：国盾量子招股说明书，安信证券研究中心 利用量子现象进行加密最早由
27、哥伦比亚大学的科学家Stephen Wiesner于1969年在论文共轭编码（conjugate coding）中提出。后来其好友 IBM公司的研究人员 Charlie H. Bennett和加拿大蒙特利尔大学的教授 Gilles Brassard 受到了 Stephen Wiesner 的启发，在1984 年在印度召开的一个国际学术会议上提交了一篇论文量子密码学：公钥分发和拋币(Quantum cryptography：Public key distribution and coin tossing)。他们在这篇论文中提出了 BB84 协议，该协议把密码以密钥的形式分配给信息的收发双方，因此
28、也称作“量子密钥分发（QKD）”。 量子随机数发生器（QRNG） 当前的数据加密主要依赖特定的算法，在算法中输入不同的参数从而得到不同的加密结果，所输入的一系列参数就是加密密钥。而算法方面，当前国际上加密主要均依赖几种特定的算法，因此一般对于窃听者而言，得到密钥就相当于得到了明文，即破解了本次加密。在这样的背景下，密钥的随机性具备重要的意义。 而密钥的随机性直接与密钥生成所依赖的随机数生成方法相关，随机数的生成可以分为两种基本类型：软件和硬件。基于软件的随机数生成被称为伪随机数发生器即PRNG，软件的问题来自于其生成算法的确定性，若其算法被破解，则可对其产生的随机数进行预测，故而安全性较低。基
29、于硬件的随机数发生器也叫作真随机数发生器，其主要依赖经典物理学的随机 8 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 性，并通过对物理现象的测量将其数字化，从而生成随机数，但由于经典物理学过程无法做到完整的控制和监控，故而密码系统中会存在不确定性，并对安全性造成损害。 表 5：随机数生成方法对比 方法 PRNG（伪随机数发生器） TRNG（真随机数发生器） QRNG（量子随机数发生器） 特征 基于算法 从环境中获取随机值 基于混沌过程 基于量子力学 随机性 强 强 强 极强 安全性 低 中等 中等 高 资料来源：IDQ，安信证券研究中心 QRNG（量子随机数
30、发生器）原理主要是依赖量子本身的随机性特性生产随机数。量子的随机性即一个量子经过一段时间演化后的状态无法精确预测，与任何外部因素都无关，因此基于量子的随机性产生的随机数是完全真随机的，具备相较传统随机数生成方式更高的安全性。 图 6：量子随机数生成过程 图 7：QRNG量子随机数发生器示意图 资料来源：北京大学量子电子学研究所，安信证券研究中心 资料来源：九州量子官网，安信证券研究中心 量子密钥分发设备（QKD） 在 QRNG 生成了量子随机数密钥以后，还需要以 QKD 产品进行量子密钥的分发。对于数据而言，其生命周期可分为采集、存储、传输、分析、应用、销毁和备份等阶段，QKD 产品在数据生命
31、周期中主要起到保护数据传输环节的作用。 QKD 在对密钥的分发传输过程中将单个光量子作为信息的载体，将 0、1 的信息编码到一个光子上并通过传统光纤或空间将该光子传输给对方。对方利用单光子探测器探测该光子之后获得传输来的 0、1 信息，经过一系列处理实现量子密钥分配。 而在安全性方面，量子保密通信对安全性的提升主要来自于两方面，其一是基于光子不可再分，不可复制的性质，任何窃听者都无法将发送端发射的光子一分为二或复制一个，一个自己保留一个发送给接收者；其二是基于光子不可被完全测量的性质，窃听者对光子的观测会导致光子的状态发生改变，使得接收者可以获知存在窃听者这一事实。 所以发送者发送给接收者的光
32、子要么接收者收到，要么窃听者收到，不可能接收者和窃听者同时收到。这样发送者和接收者只需要保留接收者收到的信号，便可生成他人不可能获取的密钥。 9 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 8：量子密钥分发（QKD）设备工作模式 资料来源：九州量子官网，安信证券研究中心 当前 QKD 设备主要功能为基于光纤网络实现点对点的安全密钥分发，一般内臵 QRNG 量子随机数发生器，并采 BB84 协议，可提供百公里量级的可靠量子密钥分发。 图 9：QKD设备示意图 资料来源：九州量子官网，安信证券研究中心 量子通信为当前量子三大主要应用中最接近商业化的领域，且现
33、实中已经存在部分应用。根据中科大消息，量子保密通信的代表性应用京沪干线于2013 年 7 月立项，于 2017 年 8 月底在合肥完成了全网技术验收，2017 年9 月29 日正式开通，项目全长2000 余公里，主要节点包括北京、济南、合肥和上海，可以基于可信中继方案实现远距离的量子安全密钥分发。 整个京沪干线由 32 座中继站和 31 段光纤量子通信线路构成主干量子通信线路，另外还包含北京和上海的城域量子通信网络，其在很大程度上为量子通信系统的安全性规范研究提供了实验环境。 10 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 10：量子通信应用-京沪干线
34、示意图 资料来源：中国科学技术大学 2.5. 量子测量：高精度测量前景广阔，但产业化和标准化仍处于起步阶段 量子测量主要是通过观察微观粒子系统量子态对外界物理量变化的反应，通过量子态的变化直接或间接地将环境物理量的大小读取出来，实现精密传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术可带来数量级的提升。 量子测量按照对量子特性的应用方式不同，可以分为三种技术类型：一是使用量子能级测量物理量；二是使用量子相干性或干涉演化进行物理量测量；三是使用量子纠缠态和压缩态等独特量子特性来进一步提高测量精度或灵敏度。 表 6：量子测量技术类型 类型 主要内容 基于量子能级测量 基于量子能级的测量技术利用量
35、子体系在待测物理量的作用下能级结构发生变化(如能级间距变化、能级劈裂或简并、驰豫时间变化等),量子体系的辐射或吸收谱可以反映出待测物理量的大小,这类量子测量技术相对成熟,已实现产业化。但部分技术方案对外界环境(如温度、磁场等)要求较高,依赖于对量子态的操控技术。 基于量子相干性测量 基于量子相干性测量技术主要利用量子体系的波动特性,使两束原子束在检测点发生干涉,由于待测物理量对两束原子的作用不相同,因此两束原子的相位差反映了待测物理量的大小。其技术成熟度和测量精度均比较高,广泛应用于定位制导、重力探测等领域。但通常体积较大,难以集成化，目前, 开展小型化、芯片化和可移动化研发，增强系统实用性。
36、 基于量子纠缠测量 基于量子纠缠的测量技术条件最为严苛，同时也最接近量子的本质，测量精度理论上可以突破经典测量技术的散粒噪声极限，达到自然物理原理所能达到的最根本限制量子力学的海森堡极限，实现超高精度的传感与测量。目前,这种测量技术主要应用于量子雷达、量子同步传输协议以及量子卫星导航领域。但成熟度较低,纠缠量子态的制备、操控等关键技术尚未突破,现阶段仍处在试验探索阶段,产业化和实用化前景尚不明朗。 资料来源：量子创投界，安信证券研究中心 11 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 具体到量子测量技术的系统框架来看，其最底层以量子力学为理论基础，运用相干
37、叠加、量子纠缠等技术上手段对原子、离子、光子等微观粒子的量子态进行制备、操控、测量和读取，配合数据的处理与转换，实现对角速度、重力场、磁场、频率等物理量的超高精度的精密探测，甚至有望突破经典物理的理论极限。通过应用层的软件将结果呈现给行业用户。在理论与技术基础层面，基础物理理论基本完备，但是部分原理技术仍有待突破，如量子纠缠态高效确定性的产生方法、远距离分发技术等。 图 11：量子测量技术体系框架 资料来源：量子测量技术进展及应用趋势分析， 安信证券研究中心 具体到技术方案来看，主要技术方案包括冷原子干涉测量、核磁/顺磁共振测量、原子自旋测量、纠缠态/压缩态测量和量子增强测量等。而量子测量的主
38、要发展方向涉及新一代定位/导航/授时的光学原子钟、光学时频传输系统、原子陀螺仪与重力仪等，以及高灵敏度检测与目标识别的光学量子雷达、物质痕量检测、磁场精密测量等。 主要应用场景包括航空航天、防务装备、地质资源勘测、基础科研和生物医疗等众多领域，应用与产业发展前景广阔。 12 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 图 12：量子测量经典应用原子钟示意图 资料来源：中国航天科工二院，安信证券研究中心 总体来说，整个量子测量产业目前还处于初级阶段，尚不具规模。主要原因包括两方面： 一方面量子测量领域的技术门槛比较高，需要一定的专业知识和技术积累，对人才的专业
39、素养要求严格，目前大部分的量子测量企业都是从高校或者科研院所孵化的，或者具有军工背景； 另一方面，除了量子雷达、量子磁力计具有明确的民用场景外，其他量子测量技术主要定位于非民用、非工业的应用场景，面向军队或政府等特殊领域的封闭市场，不适于推广商用。 3. 量子通信行业现状：中国量子通信相关专利居于世界前列，多年深耕下具备较多行业成果 根据国家支持产权局专利审查协作北京中心发表的量子通信技术专利布局及发展趋势研究论文，截至 2021 年 5 月 27 日，在 DWPI数据库中检索量子相关关键字后，我国在量子通信领域专利申请数量为 2599 件，为当前世界各国中专利申请最多国家，我国量子通信发展具
40、备其竞争优势。 图 13：各国量子通信相关专利申请数/件 资料来源：量子通信技术专利布局及发展趋势研究，安信证券研究中心 050010001500200025003000中国 美国 日本 韩国 英国 澳大利亚 印度 德国 加拿大 俄罗斯 13 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 在行业成果方面，我国在量子通信领域当前已经具备较多成果应用，且多项成果具备国际领先水平。 表 7：近年来我国部分量子通信领域相关成果 成果 具体内容 量子科学实验卫星 2016 年8月，中国成功发射世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在国际上率先实现了高速星地量子通信，初步构
41、建了“天地一体化”的量子通信网络。 2019 年 9月，利用“墨子号”量子科学实验卫星对一类预言引力场导致量子退相干的理论模型进行了实验检验。这是国际上首次利用量子卫星在地球引力场中对尝试结合量子力学与广义相对论的理论进行实验检验，极大地推动了相关物理学基础理论和实验研究。 量子通信保密网络建设 2017 年 10 月，建成长达2000多公里的世界第一条量子通信保密干线，承载重要信息的保密传输。并相继投建了“武合干线”、“济青干线”等骨干网络，建设进程不断加快。 “金华量子城域网”、“武汉量子城域网”、“济南量子城域网”“海口、北京量子城域网”、“萧山量子城域网” 等量子城域网络相继建成 资料
42、来源：国盾量子、九州量子官网，安信证券研究中心 行业政策和国家支持方面，我国也出台了一系列相关政策，并且习近平总书记也曾在中央政治局集体学习中，强调要培育量子通信等战略性新兴产业，加快量子科技向实用化、工程化转化。 表 8：行业相关政策 序号 产业政策名称 颁布日期 颁布机构 主要相关内容 1 国家中长期科学和技术发展规划纲要（20062020 年） 2006.2 国务院 重点研究量子通信的载体和调控原理及方法，量子计算，电荷自旋相位轨道等关联规律以及新的量子调控方法，受限小量子体系的新量子效应，人工带隙材料的宏观量子效应 2 2006 量子通信的年国家信息化发展战略 2006.5 中共中央办
43、公厅、国务院办公厅 到 2020 年，我国信息化发展的战略目标是：综合信息基础设施基本普及，信息技术自主创新能力显著增强，信息产业结构全面优化，国家信息安全保障水平大幅提高，国民经济和社会信息化取得明显成效 3 国家“十二五”科学和技术发展规划 2011.7 科技部 突破光子信息处理、量子通信、量子计算、太赫兹通信、新型计算系统体系、网构软件、海量数据处理、智能感知与交互等重点技术，攻克普适服务、人机物交互等核心关键技术等 4 量子调控研究国家重大科学研究计划“十二五”专项规划 2012.5 科技部 在新物质态和新原理原型器件的研究方面取得重要突破，探索和发现若干全新的关联电子体系材料、小量子
44、体系材料和人工带隙材料，推进量子通信技术的实用化和量子技术标准与协议的制定，开发具有自主知识产权的关联材料设计和计算软件平台。在量子信息、关联电子体系、小量子体系和人工带隙体系等方面取得国际一流水平的成果 5 产业结构调整指导目录（2011年本）（2013 年修正） 2013.2 国家发改委 “第一类鼓励类”之“二十八、信息产业”之“40、量子通信设备” 6 国家重大科技基础设施建设中长期规划（20122030 年） 2013.2 国务院 为突破未来网络基础理论和支撑新一代互联网实验，建设未来网络试验设施，主要包括：原创性网络设备系统，资源监控管理系统，涵盖云计算服务、物联网应用、空间信息网络
45、仿真、网络信息安全、高性能集成电路验证以及量子通信网络等开放式网络试验系统 7 中国制造 2025 2015.5 国务院 信息通信设备。掌握新型计算、高速互联、先进存储、体系化安全保障等核心技术，全面突破第五代移动通信（5G）技术、核心路由交换技术、超高速大容量智能光传输技术、“未来网络”核心技术和体系架构，积极推动量子计算、神经网络等发展 8 国家民用空间基础设施中长期发展规划(2015-2025 年) 2015.1 国家发改委、财政部、国防科工局 超前部署科研任务之（二）通信广播卫星科研任务：，开展激光通信、量子通信、卫星信息安全抗干扰等先进技术研究与验证 9 中共中央关于制定国民经济和社
46、会发展第十三个五年规划的建议 2015.1 第十八届中央委员会第五次会议 坚持战略和前沿导向，集中支持事关发展全局的基础研究和共性关键技术研究，加快突破新一代信息通信、新能源、新材料、航空航天、生物医药、智能制造等领域核心技术 10 产业关键共性技术发展指南（2015年） 2015.11 国家工业和信息化部 确定优先发展的产业关键共性技术 205项，其中，电子信息与通信业 39项，包括高速光通信关键器件和芯片技术 11 中华人民共和国国民经济和社会发展第十三个五年规划纲要 2016.3 第十二届全国人民代表大会第四次会议 强前瞻布局，在空天海洋、信息网络、生命科学、核技术等领域，培育一批战略性
47、产业。大力发展新型飞行器及航行器、新一代作业平台和空天一体化观测系统，着力构建量子通信和泛在安全物联网，加快发展合成生物和再生医学技术，加速开发新一代核电装备和小型核动力系统、民用核分析与成像，打造未来发展新优势 14 新三板主题报告 本报告版权属于安信证券股份有限公司。 各项声明请参见报告尾页。 12 国家创新驱动发展战略纲要 2016.5 国务院 面向 2030 年，坚持有所为有所不为，尽快启动航空发动机及燃气轮机重大项目，在量子通信、信息网络、智能制造和机器人、深空深海探测、重点新材料和新能源、脑科学、健康医疗等领域，充分论证，把准方向，明确重点，再部署一批体现国家战略意图的重大科技项目
48、和工程 13 长江三角洲城市群发展规划 2016.6 国家发改委 加强智慧城市网络安全管理，积极建设“京沪干线”量子通信工程，推动量子通信技术在上海、合肥、芜湖等城市使用，促进量子通信技术在政府部门、军队和金融机构等应用 14 “十三五”国家科技创新规划 2016.7 国务院 面向 2030 年，再选择一批体现国家战略意图的重大科技项目，力争有所突破。从更长远的战略需求出发，坚持有所为、有所不为，力争在航空发动机及燃气轮机、深海空间站、量子通信与量子计算、脑科学与类脑研究、国家网络空间安全；科技创新 2030重大项目包括量子通信与量子计算机。研发城域、城际、自由空间量子通信技术，研制通用量子计
49、算原型机和实用化量子模拟机 15 “十三五”国家战略性新兴产业发展规划 2016.11 国务院 加强关键技术和产品研发。，布局太赫兹通信、可见光通信等技术研发，持续推动量子密钥技术应用 16 “十三五”国家信息化规划 2016.12 国务院 强化战略性前沿技术超前布局。，加强量子通信、未来网络、类脑计算、人工智能、全息显示、虚拟现实、大数据认知分析、新型非易失性存储、无人驾驶交通工具、区块链、基因编辑等新技术基础研发和前沿布局，构筑新赛场先发主导优势 17 中原城市群发展规划 2016.12 国家发改委 信息安全保障工程。支持郑州、宿州应用推广城域量子通信网络；以强化基础网络安全、信息系统安全
50、、重点行业工控系统安全等为重点，提升应急基础平台、灾难备份平台、测评认证平台等设施支撑能力 18 信息通信行业发展规划（2016-2020年） 2016.12 国家工业和信息化部 发挥互联网企业创新主体地位和主导作用，以技术创新为突破，带动移动互联网、5G、云计算、大数据、物联网、虚拟现实、人工智能、3D打印、量子通信等领域核心技术的研发和产业化 19 战略性新兴产业重点产品和服务指导目录（2016 年版） 2017.1 国家发改委 包括信息安全咨询服务、信息系统安全集成、网络安全维护服务、信息安全风险评估、信息系统等级保护咨询、攻击防护服务、加密保密服务、网络安全应急服务 20 “十三五”国
