量子通信是利用量子比特作為信息載體來進行信息交互的通信技術。量子通信有兩種最典型的應用,分別是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)。量子密鑰分發(fā)是指利用量子態(tài)來加載信息,通過一定的協(xié)議在遙遠地點的通信雙方共享密鑰。量子力學基本原理保證了密鑰的不可竊聽,從而可在原理上實現信息理論安全的量子保密通信。量子密鑰分發(fā)是最先走向實用化和產業(yè)化的量子信息技術。
量子隱形傳態(tài)又稱量子遙傳、量子隱形傳輸、量子隱形傳送、量子遠距傳輸或量子遠傳,是一種利用分散量子纏結與一些物理訊息的轉換來傳送量子態(tài)至任意距離的位置的技術,其傳輸的不再是經典信息而是量子態(tài)攜帶的量子信息。在量子隱形傳態(tài)中,遙遠兩地的通信雙方首先分享一對糾纏粒子,其中一方將待傳輸量子態(tài)的粒子(一般來說與糾纏粒子無關聯(lián))和自己手里的糾纏粒子進行貝爾態(tài)分辨,然后將分辨的結果告知對方,對方則根據得到的信息進行相應的幺正操作。
量子通信具有傳統(tǒng)通信方式所不具備的絕對安全特性,在國家安全、金融等信息安全領域有重大的應用價值和廣闊的發(fā)展前景。根據ICV數據,2021年,全球量子計算市場規(guī)模約為8億美元,預計到2024年市場規(guī)模將增長到40億美元左右。根據全球頂尖量子計算公司發(fā)布的技術路線圖,預計2024年前后有望實現1000+物理量子比特突破。到2030年前后,將從NISQ(含噪聲量子計算)時代進入容錯量子計算時代。屆時,量子計算優(yōu)勢將更為廣泛和明顯,全球量子計算市場規(guī)模將從容錯量子計算時代開啟時,市場規(guī)模有望呈現指數級上升趨勢,至千億美元甚至更高。
2021年3月發(fā)布的國家十四五規(guī)劃中多次提到“量子”,明確提出要瞄準人工智能、量子信息、集成電路、生命科學、腦科學、生物育種、天空科技、深地深海等前沿領域,實施一批具有前瞻性、戰(zhàn)略性的國家重大科技項目,并計劃投入1000億元建設量子信息科學國家實驗室。在政策、市場推動下,我國量子通信行業(yè)發(fā)展迅速。近年來,我國量子通信市場規(guī)模持續(xù)快速增長,至2022年有望達709億元,2017-2022年間CAGR為31.5%。
2014-2022年中國量子通信市場規(guī)模及增長情況(億元)
來源:中商產業(yè)研究院,摯物產業(yè)研究院整理
量子計算行業(yè)目前尚處于早期探索階段,核心參與者不多,目前國外科技巨頭IBM、谷歌、亞馬遜、微軟、英特爾、霍尼韋爾等處于行業(yè)領先地位,IonQ、Rigetti、PsiQuantum等量子計算新勢力已獲得數億美元風險投資,具備較強的競爭實力。國內以本源量子、國盾量子等為代表的依托高校的公司正加速發(fā)展,此外,科技巨頭阿里巴巴、百度、騰訊、華為等也已布局量子計算。