重磅发布！光子盒2020全球量子通信产业发展报告

光子盒研究院出品

目录

第一章：引言

1、本报告的背景

2、本报告的目标和范围

第二章：量子通信相关技术

1、量子密钥分发（QKD）

2、量子隐形传态（QT）

3、量子通信网络

第三章：量子通信网络建设的现状与趋势

1、全球量子通信网络建设情况

2、中国量子通信网络建设情况

3、全球量子通信行业规模

第四章：量子保密通信产业链分析

1、产业链结构

2、产业链上游分析

3、下游用户市场分析

第五章：量子保密通信行业主要公司分析

1、ABB(收购Keymile)

2、国盾量子(中国)

3、问天量子(中国)

4、ID Quantique (瑞士)

5、KETS Quantum Security (英国)

6、KPN(荷兰)

7、MagiQ Technologies（美国)

8、三菱电机(日本)

9、诺基亚(芬兰)

10、 NTT(日本)

11、 神州国信

12、Nucrypt(美国)

13、Quantum Xchange (美国)

14、Qubitekk(美国)

15、QuintessenceLabs(澳大利亚)

16、雷神(美国)

17、SK电讯(韩国)

18、东芝(日本)

19、中兴通讯(中国)

1、本报告的背景

量子通信（Quantum Communication）是利用物理实体粒子（如光子、原子、分子、离子）的某个物理量的量子态作为信息编码的载体，通过量子信道将该量子态进行传输到达传递信息目的，是量子信息科学的重要研究分支。其核心在于以量子态来编码信息并传输，其通信过程服从量子不确定性原理、量子相干叠加和量子非定域性等量子力学的基本物理原理。量子通信主要包含量子密码（Quantum Cryptography）、量子隐形传态（Quantum Teleportation）、量子密集编码（Quantum Dense Coding）、量子信息论等研究分支。

目前，量子密集编码技术处于基础研究阶段，实验条件尚不成熟；量子隐形传态技术近期取得突破性进展，但离实用尚有距离；量子密码发展最为成熟，正迅速走向实用化。

量子密码，也被称为量子保密通信技术，其包含量子密钥分发（QKD）、量子安全直接通信（QSDC）、量子秘密共享（QSS）、量子认证（QA）、量子公钥加密（QPKC），量子保密查询等研究方向。其中，QKD技术在理论和实验上发展最完善，是当前最重要、最主流的量子保密通信技术。

2、本报告的目标和范围

本报告主要关注的是量子通信技术中发展最成熟的量子保密通信技术，文章重点论述了最接近实用化的量子密钥分发技术（QKD）和量子通信网络，下文中以QKD技术代指量子密钥分发技术。

本报告所统计量子保密通信市场规模，不包括传统光纤网络的投资建设费用。

1、量子密钥分发（QKD）

1949年，信息论的创始人香农（Claude Shannon）发表论文《保密通讯系统理论》，他证明如果密钥长度与明文长度一样长，且只使用一次，那么加密的信息是绝对无法破译的，俗称一次一密。但在密钥分发过程中仍是存在风险的。

量子密钥分发（QKD）则不同，它应用了量子力学的基本特性，确保任何企图窃取传送中的密钥都会被合法用户所发现。窃听者如果要窃听量子密码，必须进行相应的测量，而根据不确定性原理和量子不可克隆性，他的测量必定会对量子系统造成影响，从而改变量子系统的状态。

这样，窃听者窃听到的就不是原来的信息了，通信双方也能立即觉察到窃听者的存在，即刻中止通信。

目前，实现量子密钥分发有两种形式：离散变量量子密钥分发（DV-QKD）和连续变量量子密钥分发（CV-QKD），其中CV-QKD技术出现时间相对较晚，近十几年来凭借其先天优势得到了迅速的发展。

1999年，澳大利亚科学家Ralph首次提出CV-QKD的想法。CV-QKD技术编码信息在光场的正则分量上，系统只需要普通的相干激光器、平衡零差检测器，成本低、实用性强，且在同等条件下其输出的密钥率远高于DV-QKD技术，与传统光通信网络融合性高。

但是，目前CV-QKD技术在安全传输距离方面还不如DV-QKD技术。因此，DV-QKD技术和CV-QKD技术各有其应用侧重方向，可以形成很好的互补关系，具备了构建商业化系统的条件。

（1）DV-QKD

离散变量（DV）QKD协议通常采用弱相干光源作为量子光源，通过对产生的离散的光脉冲进行偏振调制或者相位调制等方式制备需要发送的量子态，常见的离散变量QKD协议包括Bennett和Brassard提出的BB84协议以及后来改进的B92协议等。

BB84协议与B92协议的安全性已经得到了系统的证明，在证明过程中要求系统中采用理想的单光子源。但在实际QKD系统通常采用弱相干光源来替代单光子源，弱相干光源产生的激光脉冲中含有的光子数符合Poisson分布。

图 1 弱相干光源产生n光子的概率分布

1984年，IBM的Charles Bennett和蒙特利尔大学的Gilles Brassard提出了第一个实用型量子密钥分发协议——BB84，正式标志量子保密通信的诞生。

BB84协议的基本原理是，收发双方的信息内容是可以被编译成光子偏振的，发送方Alice利用随机偏振发送信息，接收方Bob发现并记录下信息。然后，Alice在公频告知Bob偏振频率，双方按照正确的偏振比对选择的信息部分。

如下图所示，Alice有四种偏振片，包括水平和垂直方向（组成一组正交基）、－45°和+45°方向（组成一组正交基），因此可以制备四种不同偏振方向的光子。与此同时，Bob有两种测量基，第一种可以接收和测量水平或垂直方向的光子，判断是0还是1，为直线机；同理第二种能接收和测量-45°或+45°的光子，判断是0还是1，为对角机。

图 2

在测量的时候，我们只能随机选择直线机和对角机中的一种来看光子是否通过。如果刚好选对了，那么测得的结果100%准确，如果选错了，只有50%的可能性是正确的。因为检测器是随机选择的，所以，测得的结果的准确率应该是放对的50%，再加上放错的一半中仍有一半的概率正确（25%），最后得到75%。

然后，就可以建造一个基于QKD的量子保密通信系统了。如下图所示，其中上路负责密钥分发，下路负责传输加解密数据。在上路中，量子信道负责传输量子密钥，而经典信道负责传输测量基等额外需要的信息。所谓经典通道是指无线电或互联网等常用的信息发送通道。

图 3

现在我们就来看看，Alice发送了0和1组成的信息串之后，Bob这方接收的情况。

首先，Bob收到一串由量子比特构成的信息后，将每一个量子比特随机地放进两种检测机中的一种，并将记录下来的测量结果和自己选择的检测机器顺序，从经典通道发回给Alice。

然后，Alice通过比较Bob接收到的和她自己发送时的数据，算出Bob测量结果的正确率。如果这个数值大约是75%，说明信息没有被窃听。于是，Alice就把原来数据中Bob用对了机器的那些量子比特的序号挑选出来并通过经典通道发送给Bob，这些量子比特就作为通信的密钥。

然而，如果量子比特在传输中途被窃听了的话，这个量子比特就因为被窃听者测量过而改变状态了。因此，窃听者的存在将给Bob得到的最后结果引入误差。这样，Alice比对自己与Bob的数据之后，发现正确率偏离了75%，就能知道有窃听者存在，她便会丢弃这次传输的数据不用，而立即换用另一个量子通道。

继BB84协议后，1991年，牛津大学的Artur Ekert提出了一个利用EPR纠缠关联进行密钥分发的Ekert91协议。

1992年，通过数学证明发现Ekert91协议与BB84协议是等价的。同年，Bennett和Brassard提出了BB84协议的简化版本——B92协议。区别于BB84协议中四种量子态的使用，B92协议只使用两种量子态。

至此，形成了量子保密通信的三大主流QKD协议。基于此三大协议，各国学者提出了诸如六态协议、正交态协议等各种衍生的QKD协议。

作为最早出现的量子密钥分发技术，到目前为止，离散变量QKD取得了瞩目的成就。但也存在一些局限性：

1）理想单光子源制作成本昂贵，且理想的单光子也很难被制备。DV-QKD采用弱相干光源来替代单光子源。采用弱相干光源作为BB84协议的量子光源，其产生的激光脉冲中含有的光子数符合Poisson分布，可能含有光子，也可能不含光子，含有几个光子都有可能，导致密钥分发效率较低。

2）单光子探测器制作成本高。

3）密钥生成速率较低。在制备单光子时候，会出现一些空脉冲，致使无效数据很多，加之传输过程中会有不可避免的损耗，导致最终密钥生成速率较低。

攻击者可以通过光子数分束攻击（Photon number splitting attack，简称PNS攻击）窃听部分密钥信息而不被发现。为了抵御PNS攻击，2003年W-Y. Hwang提出诱骗态（Decoy）QKD协议的思想。

他建议在BB84协议中，发送方Alice在产生量子光脉冲的同时随机产生不同强度的诱骗态脉冲，接收方Bob通过分析收到的不同强度的脉冲被探测的概率，判断是否受到第三方的攻击，从而确保双方协商生成安全密钥。

2005年，H. K. Lo和 X. B. Wang等人提出了诱骗态BB84协议改进方案，并给出了严格的安全性证明。中国量子“京沪干线”采用的QKD协议就是诱骗态BB84协议。

（2）CV-QKD

连续变量（CV）QKD采用相干激光作为光源，通过在光场的连续正则分量上面编码信息来实现。

澳大利亚学者Ralph在1999年和2000年先后从实验角度首先提出了利用连续变量进行量子密钥分发的概念。由于连续变量量子保密通信避免了单光子通信的诸多问题，迅速成为量子保密通信的研究热点。

2000年，M. Hillery把光场的正则振幅(X)和正则相位(P)作为量子信号的载波，提出了一个基于压缩态的连续载波离散调制QKD方案。

2002年，F. Grosshans和P. Grangier提出了一个基于相干态的、采用正向协调的高斯调制CV-QKD方案，即GG02协议，并且，证明了在单独攻击下的此协议的安全性。

图 4 高斯调制量子密钥分发协议（GG02协议）流程

然而正向协调限制了在信道损耗大于3dB时无法实现安全的密钥分发。为此，F. Grosshans和C. Silberhorn分别设计了逆向协调及后向选择协调，使得信道在任何衰减环境下均可实现安全密钥分发。

与DV-QKD不同，CV-QKD可以采用较高的平均光子数，同时采用平衡零差探测方式可以使得探测频率轻易达到GHz，易于设计实现高速的QKD系统。具有高速率、抗干扰能力强和易于与经典光纤网络集成等特点。具体而言：

1）量子光信号的制备容易。CV-QKD技术采用相干态，所以使用普通的相干激光器，然后通过衰减就可以制备而成。此外，由于采用该种信号源，使得存在于实际DV-QKD系统中的PNS攻击将不复存在。

2）光信号的调制方式易与经典相干光通信进行结合。CV-QKD技术采用高斯调制对光信号的相位和振幅进行调制，这就与经典的正交振幅调制（QAM）技术非常类似。要知道经典光通信技术的研究已经非常成熟了。

3）光信号的检测手段非常经典。CV-QKD技术采用散粒噪声极限下的平衡零差（Homodyne）或者平衡外差（Heterodyne）探测器对光信号的量子态进行探测。这类探测器相比于单光子探测器，成本低、实用性强，而且更加安全。

4）密钥率更高。由于CV-QKD技术采用相干光，受到经典光信号的干扰会降低很多，这样就可以很好的利用波分复用技术和经典光进行融合，提高通信容量；此外，平衡探测器自身具有滤频的作用，这样就可以保证只有量子信号波段可以通过，同时也可以滤除掉拉曼噪声。

但是CV-QKD实用化进程中仍旧还存在一些问题或者瓶颈需要解决：

1）提高传输距离。相比较DV-QKD系统的传输距离，CV-QKD系统的传输距离虽然目前已达到150Km，但是仍显不足。而且如果要很好的和现有通信系统进行结合，提高安全传输距离势在必行。

2）提高系统稳定性。虽然相比单光子而言，CV-QKD技术采用了相干态光源，但是仍属于微弱光子数级别，也非常容易受到外界环境的干扰。光源的不稳定、偏置电压抖动、光纤的双折射效应、以及相位的漂移等都会对实际系统的长时间稳定运行造成影响，从而阻碍系统实用化的进程。

3）提高系统实际安全性。任何一个实际的系统都会存在有不完美性，那么为了使其更好的步入实际应用，增强CV-QKD系统的实际安全性十分重要。此外，通过对实际系统的漏洞和攻防手段的研究，也可以发现和提出一些更加优秀的CV-QKD协议。

（3）MDI-QKD

理论上QKD可以为通信双方提供信息论安全的密钥，但是实际的QKD系统很难满足安全协议证明中假设的各种理想化的模型。

实际QKD系统的设计实现往往会泄露一定程度的侧信道信息。攻击者Eve可以利用侧信道获取一部分的密钥信息，从而降低系统的安全性和可用性，常见的侧信道攻击方式包括时移攻击、伪态攻击、强光致盲攻击等。

针对上述问题，A. Acín等人提出全设备无关（Device independent, DI）QKD协议，不需要了解QKD设备工作的详细情况，基于Bell不等式可以证明其安全性。然而，由于要求通信双方具有极高的探测效率且能够容忍的量子密钥误码率（QBER）较低，DI-QKD系统难以在实际应用场景中发挥作用。

2012年，多伦多大学的H. K. Lo等人提出了测量设备无关（Measurement-Device-Independent, MDI）的QKD协议，可以消除探测器侧信道漏洞，同时可以极大的增大通信距离。

在MDI-QKD中发送方Alice和接收方Bob分别随机制备BB84弱相干态，然后发送给一个不可信的第三方Charlie进行贝尔态测量，根据Charlie公布的贝尔态测量结果Alice和Bob建立安全的密钥。

2、量子隐形传态（QT）

QKD应用了量子通道，但传输的仍是经典信息，而不是将信息编码在量子比特上，在量子通道上将量子比特从甲方传给乙方，直接实现信息的传递。

1993年，Bennett和Brassard等六人提出了隐形传态协议（teleportation protocol），并利用两个经典比特信道和一个缠绕比特实现了一个量子比特的传输。

这个传输过程利用的是量子纠缠态。先是制备两个有纠缠的量子（粒子）对A和B，Alice和Bob各持一个。然后，Alice对需要传送的量子态X和她手中的A做贝尔测量。贝尔测量是一种特殊的测量，要让两个粒子陷入纠缠。测量后，X的量子态坍缩了，但它的状态信息隐藏在A中，使A也发生变化（但并非坍缩）。

图 5 

因为A和B互相纠缠，A的变化立即影响B，让B也发生变化。不过这个时候Bob还不能观察B，直到从经典通道得到Alice传来的信息。

Alice将测量结果（即A发生的变化）告诉Bob，然后，Bob对B进行相应的变换处理，就能使B成为和原来的X一模一样的量子态。这个传输过程完成之后，虽然X坍缩了，但X所有的信息都传输到了B上，因而称之为“隐形传态”。

1997年，奥地利Zeilinger小组首次成功实现了量子隐形传态通信；同年，还在奥地利留学的潘建伟和荷兰学者波密斯特等人合作，首次实现了未知量子态的远程传输。

2004年，潘建伟小组在国际上首次实现五光子纠缠和终端开放的量子态隐形传输，此后又首次实现6光子、8光子纠缠态；2011年，在国际上首次成功实现了百公里量级的自由空间量子隐形传态和纠缠分发，解决了通讯卫星的远距离信息传输问题。

近年来，QT研究在空、天、地等平台上积极开展实验探索。2017年，中科大基于“墨子号”卫星，实现星地之间QT传输，低轨卫星与地面站采用上行链路实现量子态信息传输，最远传输距离达到1400公里，成为目前QT自由空间传输距离的最远记录。

2018年，欧盟量子旗舰计划成立了量子互联网联盟（QIA），采用囚禁离子和光子波长转换技术探索实现量子隐形传态和量子存储中继，计划在荷兰四城市之间建立全球首个光纤QT实验网络，基于纠缠交换实现量子态信息的直接传输和多点组网。

2019年，中科大潘建伟、陆朝阳等和奥地利维也纳大学Zeilinger小组合作，在国际上首次成功实现高维度量子体系的隐形传态。自1997年实现二维量子隐形传态实验以来，科学家第一次在理论和实验上把量子隐形传态扩展到任意维度，为复杂量子系统的完整态传输以及发展高效量子网络奠定了基础。

3、量子通信网络

量子保密通信网络核心设备包括QKD产品、信道与密钥组网交换产品等。目前能够实现的量子保密通信网络，包括局域网、城域网和骨干网。

其中局域网实现一个单位或一处地点内多个终端的接入，对距离要求不高；城域网负责城市范围内不同区域的连接，上联骨干网，下联局域网；而骨干网实现跨省、跨城的连接（包括地面光纤和卫星-地面站两种实现方式），现阶段以地面光纤为主，对距离要求高。

图 6 域域网拓扑结构示意图

中国早已实现百公里量级无中继密钥分发，因此普通的QKD产品就能满足局域网、城域网的连接。

但随着距离增加，传输损耗会越来越大，因此骨干网的建设就要用到高速QKD产品，比如高速偏振编码QKD、时间-相位编码QKD，拥有集成工作频率最高达GHz量级的量子信号发射或接收模块，能够满足高速远距离的量子密钥分发需求。

最后，建设骨干网不可或缺的还有可信中继站，其作用是在骨干网可信节点间完成量子密钥分发，再利用“一次一密”方式对量子密钥进行加密传输，以实现更远距离的密钥分发。

通过可信中继的方式，中国之前已经在量子保密通信京沪干线上，实现了距离2000公里的量子密钥分发，“墨子号”也完成了7600公里的洲际量子密钥分发。比如，京沪干线上的中继节点有32个。

但是可信中继的安全性依赖于人为因素，其安全程度不会超越现有的传统加密。例如，如果墨子号被别人控制了，那么就存在密钥泄露的风险。远程量子通信确保安全性，需要“量子中继”，而量子中继的研制依赖于高速确定性纠缠光源和可实用性量子存储器的研究，但是所有这些核心器件仍然处于基础研究阶段，离实际应用还很远。

还有一种方法是扩大无中继密钥分发的距离，2020年6月15日，中科院宣布，墨子号量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。将以往地面无中继量子密钥分发的空间距离提高了一个数量级。

在实验中，卫星作为纠缠源，只负责分发纠缠，本身并不掌握密钥的任何信息，这样所生成的密钥不依赖可信中继，进一步提升了量子保密通信的现实安全性。

1、全球量子通信网络建设情况

2016年，英国政府办公室发布的“量子时代的机会”研究报告中描绘了量子通信应用发展趋势。目前处在量子保密通信的应用阶段，包括政务、国防等特殊领域的安全应用。

图 7

在量子密钥分发和量子保密通信试点应用领域，美国起步最早。2003年美国DARPA资助哈佛大学建立了世界首个量子密钥分发保密通信网络。此后，美欧日等多个国家和地区相继建成了瑞士量子、东京QKD和维也纳SECOQC等多个量子通信实验网络，演示和验证了城域组网、量子电话、基础设备保密通信等应用。

1）美国量子通信网络

DARPA量子通信网络

2002年开始，由DARPA资助以及BBN公司、哈佛大学和波士顿大学联合开发，美国在剑桥开始建造第一个量子通信网络。2005年5月之前，该网络共运行6个节点。2005年5月后不久，节点则增加到了10个，其中4个节点之间使用基于弱相干态相位编码BB84的光纤量子密钥分发技术，采用光开关切换连接构成无中继网络。此外，其他链路通过中继接入，包括两条自由空间链路和一条基于纠缠的量子密钥分发链路。

图 8 美国DAＲPA网络拓扑结构

美国首个商用量子加密通信网络

2012年，美国伯特利公司和瑞士IDQuantique公司合作，开始着手建立美国首个商用量子加密通信网络——伯特利量子通信网络。

2013年10月，在IDQuantique公司的帮助下，伯特利公司成功建立起了全长约为12英里的量子保密通信网络。2014年初，伯特利量子网络的第一阶段已经完成。

Battelle量子通信网络

2013年，美国Battelle公司公布了环美量子通信网络项目，计划采用瑞士IDQ公司设备，基于点对点量子密钥分发结合可信节点中继的组网方式，为谷歌、微软、亚马逊等互联网巨头的数据中心提供具备量子安全性的通信保障服务。

“量子环路”

2020年，美国能源部阿贡国家实验室（ArgonneNationalLaboratory）和芝加哥大学的科学家们在芝加哥郊区创建了一个52英里（83公里）的“量子环路”，建立了美国最长的陆基量子网络之一，该网络将与能源部费米实验室连接，建立一个80英里的三节点试验台。

2）欧盟SECOQC量子通信网络

2006年开始，欧盟成立了包括英国、法国、德国、意大利、奥地利和西班牙等国40个相关领域的研究组在内的SECOQC工程。2008年10月，SECOQC在奥地利维也纳现场演示了一个包含6个节点的量子通信网络，集成了单光子、纠缠光子、连续变量等多种量子密钥分发系统，建立了西门子公司总部位于不同地点的子公司之间的量子通信连接，包括电话和视频会议等。该网络在组网方式上完全基于可信中继方式，使用了多种量子密钥分发协议，演示了可信中继方式组网的兼容性。该网络中包含基于COW协议的量子密钥分发设备、IDQ公司的即插即用式量子密钥分发设备、东芝欧研所的弱相干态量子密钥分发设备、基于纠缠分发的量子密钥分发设备、连续变量量子密钥分发设备以及一条80m的自由空间链路。

图 9 欧洲SECOQC网络拓扑结构

3）瑞士日内瓦量子通信网络

2009年3月，瑞士日内瓦量子通信网络完成建设并在之后运行了超过一年半的时间。该网络共有3个节点，测试了商用环境下量子密钥分发的长期可靠性，开发了密钥管理层来管理网络产生的量子密钥，最终用户通过应用层请求并获取该网络中的量子密钥。

4）西班牙马德里量子通信网络

西班牙研究人员在2009年报道了他们在马德里建立的城域量子通信网络试验床，包括骨干网和接入网。该网络集成于现有的光通信网络中，尽可能多的使用工业级技术，研究在已有网络中部署量子通信网的流量、限制和成本。该量子网络的骨干网是一个环形结构，量子信道使用1550nm波长，经典信道使用两个波长，为1510nm和1470nm。接入网使用GPON(Gigabit Passive Optical Network)标准。

5）南非德班量子通信网络

2010年5月，南非德班市建成了一条量子密钥分发链路，连通德班市内的两个地点。该链路两点间的通信使用分发的量子密钥结合AES算法加密，加密后的经典通信速率可达1Gb/s。该链路在南非世界杯期间成功运行，用于前方和后方的新闻传输。

6）日本量子通信网络

东京量子通信网络

2010年10月，日本NICT主导，联合NTT、NEC、三菱电机、东芝欧研所、瑞士IDQ公司和奥地利AllVienna共同协作在东京建成了6节点城域量子通信网络。该网络也是一个基于多种量子密钥分发协议的混合展示，集中了当时欧洲和日本在量子通信技术上开发水平最高的公司和研究机构的最新技术，最远通信距离为90km，并在全网络上演示了视频通话。

图 10 日本东京QKD网络拓扑结构

10000用户量子通信网络

2020年，东芝、NEC和三菱电机等十几家公司和研究机构正在领导一个全球量子密码通信网络研究项目，计划用5年时间创建一个由100个量子密码设备和10000个用户组成的网络。

7）英国量子通信网络

QCH量子通信网络

2014年，英国QCH项目计划建立高码率的量子密钥分发链路，并在剑桥和布里斯托建设量子通信网络。计划将量子密钥发送端系统芯片化、接收端系统半芯片化，并开展手持式量子密钥分发系统和微波量子密钥分发系统分析与验证。2016年11月，剑桥到布里斯托的量子密钥分发链路已经搭建完成，下一步计划搭建剑桥和布里斯托的量子通信网络。

8用户域域量子通信网络

2020年9月，由英国布里斯托大学领导的一个国际研究小组在布里斯托建立了一个可扩展的城域量子网络来共享加密信息的密钥。这个网络能够连接8个或更多用户，跨越17公里的距离。

8）韩国量子通信网络

3节点量子通信网络

2015年，韩国SKT宣布计划建设总长约256km连接盆塘、水原和首尔的星型量子保密通信网络，并计划在2025年建成全境量子保密通信网络设施，推广量子安全加密服务。

首尔量子通信网络

2016年，SKT报道了其在韩国首尔已经建成的量子通信网络，量子密钥分发链路长35km，连通了SKT在首尔的两处研发机构，通过该链路将一个无线局域网接入SKT的互联网骨干网。SKT自行研发了量子密钥分发设备，设备所采用的机箱平台近似于传统的电信通信设备，其量子密钥分发模块可以在50km距离下达到10kb/s量子密钥成码率。

政府量子通信网络

2020年11月，IDQ和韩国电信媒体服务提供商SK宽带宣布，他们已被选中来建设韩国48个政府组织的通信网络。韩国将建成除中国以外世界上最大的运营QKD网络。

9）俄罗斯喀山量子通信网络

2016年，俄罗斯喀山量子中心与圣光机大学设计并在喀山建有多枢纽量子通信网络。该量子通信网络目前连接了4个节点，利用了Tattelecom电信公司的光纤通信链路，其中2个节点位于卡赞卡河不同侧的Tattelecom机房中，另外2个节点位于喀山量子中心不同地理位置的机房中，节点之间的距离约为10km。

10）其他

荷兰宣告创建量子网络

由荷兰代尔夫特理工大学（TUDelft）和国家应用科学研究院（TNO）合作的量子计算与量子互联网研究中心QuTech宣布与KPN（移动电信公司）、SURF（荷兰教育和研究机构的合作协会）和OPNT（电信设备供应商）发起一项合作，将在荷兰中西部兰斯塔德大都会区内创建一个量子网络，包括阿姆斯特丹、鹿特丹、代尔夫特、海牙和乌得勒支等城市。这项工作是一个TKI（知识和创新顶级联盟）高科技系统与材料项目。

QuTech、KPN、SURF和OPNT四方各自贡献各自的专业领域，目的是利用高速光纤连接建立第一个功能齐全、可编程的量子网络。除了根据量子理论提供安全通信外，项目的重点是通过荷兰网络连接相距很远的不同量子处理器。

加拿大宣告创建量子网络（CQN）

2020年11月，光量子计算领导者Xanadu宣布与MaRS（加拿大初创企业孵化器）和创造性破坏实验室（CDL）合作创建加拿大量子网络（CQN）。

CQN是加拿大的第一个量子网络。第一步是在多伦多创建一个三节点网络，三个节点分别位于Xanadu、MaRS和CDL，通过光缆连接，预计到2021年投入使用。CQN将为合作组织提供一个量子试验平台，以访问和开发量子密码、通信和计算方面的新型应用。

中俄等国将建设金砖国家量子通信项目

俄罗斯技术国家集团的设瓦别控股公司（ShvabeHolding）与金砖国家联合研究公司（BRICSRresearch）宣布了一个与量子通信有关的项目。

这个项目计划首次利用宏观光纤等最新元件，建立洲际卫星量子通信信道，覆盖距离将超过1万公里。

项目资金是通过俄罗斯政府和其他四国拨出，俄政府代表设瓦别控股公司、科学和生产协会Vavilov国家光学研究所资助这项计划。

此外，由南非、印度、中国和俄罗斯的专家组成的一个国际科学联合会正在开展建立基于光纤和卫星通信技术的混合量子通信信道设备和基础设施实验部件的工作。量子通信项目融合了金砖国家的多个成员国和世界各地的教育设施。南非是该项目的主要执行国，印度将负责光纤通信的建模，中国将致力于卫星量子通信的路径。

2、中国量子通信网络建设情况

图 11 中国典型QKD网络架构

1）京－津量子通信网络

2004年，中国科学技术大学郭光灿团队完成了从北京望京－河北香河－天津宝坻的量子密钥分发，所用的商用光纤长度可达125km。

2）北京星型量子通信网络

2007年，中国科学技术大学郭光灿团队在北京成功搭建了四用户星型量子通信网络。该网络基于诱骗态方案实现量子密钥分发，网络中最长商用光纤链路可达42km。

3）合肥量子电话网

2008年10月，中国科学技术大学潘建伟团队实现了基于可信中继方式的量子电话网。该网络基于商用光纤搭建，包括3个节点，分别位于杏林、中国科学技术大学、滨湖，有2条点对点量子密钥分发链路，平均链路长度约为20km。

4）芜湖量子政务网

2009年5月，中国科学技术大学郭光灿团队在安徽芜湖建成了一个7节点的量子通信网络。该网络中有4个节点由基于波分复用的被动式路由器连接，构成无中继干网。该网络链路长度可达10km，量子密钥成码率约0.49kb/s。

5）合肥全通型量子电话网

2009年8月，中国科学技术大学潘建伟团队在合肥建成了一个星型5节点全通型量子电话网，实现了基于一次一密的安全保密通话功能。该网络采用全通型光交换机作为组网设备，利用波分复用技术实现了量子信号和同步信号的共纤传输。

6）合肥城域量子通信网络

2012年2月，合肥城域量子通信网络建成。该网络包括46个节点，采用基于集控站的组网方式，三个集控站组成环形网络，通过集控站中的矩阵型光量子交换机实现星型网络拓展，并保留了全通型光量子交换机下挂用户的结构，从而构成混合型网络拓扑。整个网络使用光纤约1700km，借助量子密钥分发技术，能够实现高安全等级的实时语音通信、文件传输等功能。

7）金融信息量子通信网

2012 年 2 月，新华社和中国科大合作建设的金融信息量子通信验证网在北京开通，建成了连接新华社新闻大厦和新华社金融信息交易所的“金融信息量子保密通信技术验证专线”，包括四个节点、三个用户，形成了世界上第一个金融信息领域的量子通信应用网络。

8）济南量子通信网络

2013年11月，济南城域量子通信网络建成并投入使用。该网络具有56个节点，接入20多家单位的90余个用户。该网络能够提供基于量子密钥加密的语音、视频电话以及数据通信服务，并且在网络中初步实现了设备管理、性能监控、拓扑管理等网络管理能力。主干网采用集控站组网的方案，接入网采用了全通型光量子信道交换机进行链路汇聚。全网共有437条量子密钥分发链路动态工作，经过长期测试工作稳定。

9）京沪干线量子通信网络

2017年9月，“京沪干线”量子通信网络正式开通，该干线开通后，实现了连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长2000多公里的光纤量子通信骨干网络。该网络沿线一共设置了北京、济南、合肥、上海等32个可信中继站点，全线路量子密钥成码率大于20kb/s，已在交通银行、工商银行京沪间远程应用。

10）星地一体化量子通信网络

2017年9月，“京沪干线”与“墨子号”量子科学实验卫星成功对接，在世界上首次实现了洲际量子通信。这意味着全球首个星地一体化的量子通信网络已初具雏形。该网络已实现北京、上海、济南、合肥、乌鲁木齐南山地面站和奥地利科学院6点间的洲际量子保密通信视频会议。

11）武汉量子通信网络

2017年10月，武汉市量子通信网络一期建成并开始运营。该网络是采用“经典－量子波分复用技术”的商用网络。用户的业务数据通信和量子密钥分发可以用一根光纤承载，减少了对光纤资源的占用。该网络完全建成后将覆盖60个用户节点，目前主要面向政务领域提供服务。

12）‘星地一体’环岛量子保密通信网络

2020年10月，海南省“‘星地一体’环岛量子保密通信网络”项目签约。量子保密通信网络将为海南自贸港政务、金融、交通、能源等领域提供高等级的安全服务。该项目还将在海南文昌建设实用化量子卫星地面站，实现与“墨子号”的对接，从而将环岛量子保密通信网络接入到国家骨干网，实现海南和北京、上海、广州等重要城市的跨域数据安全流通。

表 1 主要量子通信网络对比表

3、全球量子通信行业规模

随着量子信息技术的发展，量子通信网络及其应用不断演进。目前，量子保密通信的应用主要集中在利用 QKD 链路加密的数据中心防护、量子随机数发生器，并延伸到政务、国防等特殊领域的安全应用；未来，随着 QKD 组网技术成熟，终端设备趋于小型化、移动化， QKD 还将扩展到电信网、企业网、个人与家庭、云存储等应用领域；长远来看，随着量子卫星、量子中继、量子计算、量子传感等技术取得突破，通过量子通信网络将分布式的量子计算机和量子传感器连接，还将产生量子云计算、量子传感网等一系列全新的应用。

从基础设施建设到下游行业应用，量子通信市场空间广阔。以电力领域为例，国家电网公司共有27家省电力公司、上百家地市电力公司及多个信息灾备中心，南方电网公司共有5家省电力公司及多家地市电力公司，全国百万千瓦装机容量以上的发电厂超过300座。

不过，中国量子通信行业仍存在诸多短板，由于国内芯片企业发展不足，导致量子通信上游关键器件FPGA、单光子源、雪崩二极管等仍有部分高端元器件需要依赖国外进口。而且目前量子保密通信标准化体系处于建设阶段，产品处于大规模商业化应用的推广阶段。

但产业化的信心从未消失。正如中科大教授、本源量子创始人郭国平所说：“当蒸汽机只有0.01马力时，是比不过马匹的，但有何意义？它代表着时代发展的方向。”

过去很长一段时间，中国科学研究多是跟随式的，大多数是“从1到100”，而量子通信是中国为数不多“从0到1”的基础研究。虽然这个过程步履维艰，但只要沿着正确的方向坚持走下去，自然水到渠成。

全球量子保密通信市场在过去数年一直保持着较慢的市场发展速度，科研和实验性投资居多，市场化应用占比较少。2020年，全球量子保密通信市场规模达到14.81亿美元，预计到2025年，这一数字将达到143.55亿美元，未来五年，全球市场将进入快速增长阶段。

图 12 全球量子保密通信行业规模（2015-2025年）

数据来源：光子盒

注：以上数据统计不含光纤光缆规模

我国量子通信技术的快速发展得益于国家的提前布局和支持。十三五期间，如安徽、山东、北京、上海、江苏、浙江、广东、新疆等众多省份将发展量子信息技术、建设量子通信网络，在十四五阶段，中国量子保密通信市场也将迎来快速发展阶段。2020年，中国量子保密通信网络市场规模为2.96亿美元，预计到2025年将达到37.32美元，处于全球产业增长的领先地位。

图 13 中国量子保密通信行业规模（2015-2025年） 

数据来源：光子盒

注：以上数据统计不含光纤光缆规模

1、产业链结构

尽管量子通信产业仍处在发展的相对应用的早期阶段，但是中国量子通信产业链已日趋完善。我国的量子保密通信技术已经逐渐走到了世界前列，产业化更是先行于世界，初步形成了一条探索型产业链，涉及基础研究环节、设备研发环节、建设运维环节、安全应用环节。

产业链的上游主要是元器件供应商和核心设备制造商，且已基本实现自主可控。上游元器件包括器件、芯片和雪崩二极管，器件又包括单光子探测器件、频率转换器件和量子随机器件等；芯片包括信号处理芯片、光学芯片及量子光源等。上游元器件目前国内基本可以做到完全自主供给。

量子通信的核心设备制造，包括量子制备、存储、交换等，具体包括量子密钥分发设备、量子交换机、量子网关、量子网络站控、量子随机数发生器等，以及中游的量子设备与解决方案提供环节，这是整个量子通信产业链的核心环节，目前国内供应商主要是国盾量子、问天量子、九州量子等量子通信核心设备商；此外，量子保密通信还会用到经典通道，因此华为、中兴等通信设备商也在产业链中。

产业链的中游主要是量子通信网络的传输层和平台层，传输层依靠现有光纤通信网络即可，目前国内量子保密通信网络的建设包括了三个层级：国家骨干网（一级干线）、省骨干网（二级干线）和城域网。与现有的通信网络类似，量子保密通信网络除了设备商还需要运维商，唯一的不同是，量子网络的运维不是垄断行业，不仅是量子网络公司可以参与，还有神州信息、中国通服等传统运维商。比如“京沪干线”的建设，提供传输干线服务的公司是中国有线电视网络有线公司，提供系统集成服务的公司是神州数码系统集成服务有线公司（神州信息子公司）、中国通信建设集团有线公司（中国通服子公司）等。

平台层包括了经典网络管理子系统、量子网络管理子系统、量子密钥分发子系统、综合网络监控子系统、备份与容灾子系统、量子密钥管理子系统等。

量子通信产业链下游主要是各种行业应用，包括金融、军事、政务、商务等领域，这些领域对保密通信的需求较大。以国盾量子参建的项目为例：

济南市党政机关量子通信专网是中国首个已建成的应用于党政机关实用化的量子保密通信网络。网络覆盖济南地区的7区3县及高新区，提供基于量子通信技术的高安全级别语音通话业务，同时为市直及各级党政机关单位提供高速率的数据传输业务。

2018年，阿里巴巴与国盾量子、中兴通讯等合作在华东地区成功部署OTN量子安全加密通信系统。该加密通信的传输速率达到200Gbps，可服务于数据中心间的大容量数据加密传输。基于国盾量子提供的QKD设备，实现了物理层加密、分钟级密钥更新频率，形成了低成本、低延时、高速率的数据中心间量子安全加密通信方案。

金融方面，基于国盾量子的产品平台，工行成功地将量子通信技术应用到了其“两地三中心”架构下的京沪异地广域网应用中，实现了网上银行京沪异地数据的量子加密传输。这是全球银行业首次应用千公里级量子通信技术。

图 14  量子保密通信产业链

2、产业链上游分析 

量子通信产业链上游主要是信号处理芯片、雪崩光电二极管（APD）等元器件及各类核心设备，是支撑起量子通信的技术和硬件基础。与欧美发达国家相比我国存在先天的发展弱势，国内能够提供核心设备的公司并不多，呈现寡头格局，主要包括国盾量子（浙江东方参与出资成立）、问天量子和神州量通（都飞通信控股51%）。国外厂商主要包括瑞士IDQ公司、美国Bennet公司等。

量子保密通信作为前沿新兴技术，其发展壮大所需的产学研支撑目前还不够均衡，企业参与量子保密通信底层核心技术研究的力量不足；掌握产品研发核心技术的企业数量较少，供应能力有限；部分核心元器件的国产供应能力还不足，特别是高性能元件选择较少；产品和应用缺少全面、体系化的解决方案。这些产业链环节的建设和培育需要多个方向的协同和积淀，包括量子保密通信行业上下游队伍的壮大、与现有电信网络的融合、产品体系的丰富等。

同时，由于量子通信行业具有较高的技术及人才壁垒，导致行业竞争者数量较少，量子通信的核心技术掌握在国盾量子等少数企业手中，A股公司更多是与核心企业合作，拓展相关业务。值得注意的是，近年来我国又新增了一批由科研机构转化或海外归国人才创立的QKD设备供应商，并且在技术路线上呈现多元化发展态势。更多公司加入QKD设备供应商行列，并与传统通信设备和系统进行整合，探索为信息网络中的加密通信和安全增值服务提供解决方案。

表 2 国内量子通信核心元器件主要供应商

表 3 QKD研究机构及设备主要供应商

3、下游用户市场分析

量子通信产业链下游主要是各种行业应用，如金融、军事、政务、商务等领域。提供的产品包括量子电话、基于量子保密技术的IDC、量子白板等。由于量子通信行业目前整体处于寡头垄断市场，供应商具有较强的议价能力，再加上当前相关产品的生产成本较高，产品售价较传统通信方式昂贵很多，从而限制了产品的大范围应用。

由于下游行业和领域对信息安全刚性需求，从而有力地支撑量子保密通信行业发展。量子保密通信是现阶段量子通信最主要的应用体现方式，而量子通信在军事、国防、金融等信息安全领域有着重大的应用价值和前景，不仅可用于军事、国防等领域的国家级保密通信，还可用于涉及秘密数据、票据的政府、电信、证券、保险、银行、工商、地税、财政等领域和部门，由于我国量子通信技术相对成熟，故未来市场容量极大。

信息安全产品的下游用户群体拥有大量重要信息和敏感数据，信息安全需求强烈。如在政务领域，需依托本地的量子保密通信城域网，可方便地对政务办公网络进行量子安全优化升级。在金融领域，年，中国人民银行将量子通信作为重点新兴技术写入《中国金融业信息技术“十三五”发展规划》，可用于各种金融数据的加密传输等。

未来，量子通信的下游应用主要仍然为政务领域，其次为金融、国防等领域。并随着云计算、大数据、物联网等新一代信息技术的加深应用，对信息安全的重视将不断提高，量子保密通信作为抵御窃听和破译挑战的持续有效手段，正是未来信息安全的基础和方向之一，量子通信在各细分领域的应用也将加强。

1、ABB(收购Keymile)

网址：https://new.abb.com/cn

ABB集团是全球500强企业之一，总部位于瑞士苏黎世，在苏黎世、斯德哥尔摩和纽约证券交易所上市交易。

2017年，ABB收购了KEYMILE的网络业务，现在能够为关键基础设施提供量子安全通信解决方案。通过在设备和网络之间安装SECU1加密卡之类的设备，可以确保通信安全，而不会增加延迟。

02 ABB的SECU1加密卡使用量子物理学创建加密密钥

2、国盾量子(中国)

网址：http://www.quantum-info.com/

国盾量子发源于中国科学技术大学，自2009年5月创办以来已成长为全球领先的量子通信设备制造商和量子安全解决方案供应商。2020年7月，国盾量子在科创板上市，截至今日市值256.6亿元。

2015年12月，中科院、中科大、国盾量子、阿里巴巴、中兴通讯等机构共同发起组建的中国量子通信产业联盟在北京成立。

全资子公司

山东量子科学技术研究院有限公司

北京国盾量子信息技术有限公司

广东国盾量子科技有限公司

上海国盾量子信息技术有限公司

安徽国盾量子云数据技术有限公司

新疆国盾量子信息技术有限公司

核心人员

彭承志 董事长

中科院“量子科学实验卫星”（墨子号）科学应用系统总师和卫星系统副总师。现任中科大微尺度物质科学国家研究中心研究员和博士生导师，国家自然科学基金委员会“杰青”，国家重点研发计划首席科学家，美国光学学会会士。

核心产品

1）量子保密通信网络核心设备

城域QKD产品

骨干网QKD产品

量子卫星地面站产品

信道与密钥组网交换产品

2）量子子安全应用产品

固网加密应用产品

移动加密应用产品

3）管控软件

4）核心组件

单光子探测器

量子随机数源

核心器件

5）科学与科研仪器

教学系统

科研仪器

承建项目

量子通信保密“京沪干线”，以及济南、武汉、北京、上海、贵阳等多个城域网。

3、问天量子(中国)

网址：http://www.qasky.com/

融资：战略融资，芜湖建设投资

问天量子成立于2009年，总部位于安徽芜湖市，系由芜湖市建设投资有限公司、中国科学技术大学共同投资成立，注册资金5500万元，是我国首批从事量子信息技术产业化的高新技术企业，同时也是密标委指定的量子密码标准制订工作组牵头单位。

公司起源于中科院量子信息重点实验室，建设有合肥、芜湖两大研发中心以及省级量子安全工程技术研究中心、院士工作站等量子信息研发平台，可提供完全自主可控的量子信息安全系统整体解决方案，处于国际领先地位。

核心人员

韩正甫教授

公司董事长，我国最早从事量子信息技术研究的几个研究者之一。他带领团队研发的国内外专利技术是今天问天公司的核心技术，目前主要负责公司的发展战略和核心技术走向。

首席科学家蔡吉人院士

公司院士工作站进站院士，我国著名密码学家，负责推动量子密码与传统密码技术的融合与应用，我国计算机信息安全领域的主要学术带头人，国家重点基础研究发展计划“信息与网络安全”项目首席科学家。

学术带头人郭光灿院士

中国科学院院士，中国科学技术大学理学院创院者之一，中国量子信息学科界鼻祖，国家科技部中长期规划“量子调控”重大项目——“量子密码通信与量子计算的物理实现”首席科学家。

核心产品

量子密钥分配终端

量子信息教育创新平台

量子密钥分配实验系统

量子密码通信应用设备

量子密码网络运维保障产品

激光器

探测器

时钟发生器

符合计数仪

时间数字转换器（TDC)

延时信号计数器

多通道时间数字转换器（TDC)

承建项目

2009年，在芜湖建成了世界上第一个“量子政务网”。与亨通光电合设研究院，于2017年合作完成首个广域网项目——“宁苏量子干线”，是全球首条相位编码长距离广域商用量子干线。

4、ID Quantique (瑞士)

网址：https://www.idquantique.com/

ID Quantique (IDQ)是量子安全加密解决方案的世界领导者，旨在保护数据的长期未来。该公司为全球金融行业、企业和政府机构提供量子安全网络加密、安全量子密钥生成和量子密钥分发解决方案和服务。

IDQ还将量子随机数发生器商业化。此外，IDQ是光学仪器产品的领先供应商，最著名的是光子计数器和相关电子产品。该公司的创新光子解决方案用于商业和研究应用。

核心产品

①量子随机数生成器

新一代Quantis QRNG PCIe

高性能PCIe量子随机数发生器，具有符合NIST标准的嵌入式后处理

Quantis QRNG芯片

适用于汽车，计算，关键基础设施，物联网，移动和安全应用的片上系统

旧式Quantis QRNG PCIe和USB

Quantis设备2.0

用于安全应用和在线游戏的量子随机数字生成器

②量子保密通信

量子网络安全加密

量子密钥分配

量子密钥生成

③量子感测

红外光子计数器

可见光子计数器

承建项目

2020年6月，ID Quantique和SK Telecom宣布在韩国建立第一个量子安全智能工厂，通过用5G量子密码技术，为其网络提供超高安全性。

2020年7月，ID Quantique (IDQ)、日内瓦公用事业公司日内瓦服务工业公司(SIG)、ID和安全开放光网络解决方案的领导者ADVA宣布实施第一个量子加密数据中心互连。

2020年9月，IDQ和韩国电信媒体服务提供商SK宽带宣布，他们已被选中来建设韩国48个政府组织的通信网络。

11月，ID Quantique和韩国电力科学研究院宣布他们已经完成了韩国首个由量子密码术保护的电力通信网络的建设，他们已经建立了一个以量子密码为特征的电力通信网络。量子密钥分配（QKD）用于保护忠清南道Anmyeon变电站和Taean变电站之间40公里的网络。为了防止黑客入侵或网络攻击，这是在韩国的光纤地线（OPGW）上首次实施QKD，以保护网络安全。

5、KETS Quantum Security (英国)

网址：https://kets-quantum.com/

融资：通过公共资助项目和种子股权融资筹集了200万英镑。

KETS公司成立于2016年，热衷于利用量子技术的独特优势来解决现实世界的安全问题。

基于布里斯托大学十多年来开发的技术，正与包括电信、政府、国防和金融在内的多个行业的组织合作，帮助他们利用量子安全加密解决方案保护其系统和数据的安全。

2017年，KETS公司是加入英国Facebook和英国电信TIP生态系统加速中心(TEAC)的三家初创企业之一。

2018年，在欧洲信息安全峰会上被评为英国最具创新性的小型网络安全公司，并入围最佳技术初创企业类别和商业领袖大奖。

核心产品

①量子密钥分配

②量子随机数生成器

承建项目

2020年12月，KETS Quantum Security公司入选英国国家量子技术展上宣布的八个加拿大-英国量子技术项目之一，这些项目是由InnovateUK和加拿大(NSERC)国家科学和工程研究委员会联合选择的。这些项目遵循了两国在2017年签署的一项协议，该协议旨在通过学术和商业合作分享量子专业知识。

该项目名为“构建标准化的量子安全网络架构”。在英国，该项目由KETS Quantum Security公司领导，与布里斯托大学量子计算实验室密切合作，而加拿大方面由滑铁卢大学量子计算研究所领导，与Crypto4a、Rhea集团、QEYNet和其他合作伙伴合作。

6、KPN(荷兰)

网址：https://www.kpn.com/

荷兰皇家电信（Royal KPN N.V.）成立于1989年，是一家国际服务供应商，业务范围包括邮政，电信，电缆和多媒体领域。在全球拥有2000多万移动用户，被评为全球最值得投资的十大电信运营商之一。

在其位于海牙和鹿特丹的KPN数据中心之间的网络中实施了端到端量子密钥分发（QKD），这种技术可以实现更安全的通信。KPN也与专门从事量子加密的瑞士公司ID Quantique合作。

7、MagiQ Technologies（美国)

网址：https://www.magiqtech.com/

2003年，MagiQ推岀了全球第一套商业化量子通信系统“Navajo”。2004年，MagiQ生产了世界上第一个商业量子密码产品。该公司迅速利用他们的早期成功，开始扩展其在RF处理以及量子和光学传感领域的解决方案组合。

如今，MagiQ Technologies 通过开发经过验证的光学传感应用（用于射频干扰消除，量子密码学和用于高级能量勘探的光学监视），进一步推动量子创新。MagiQ已授予50项专利，62项申请已提交或待批。最近申请批准了一项专利(申请USSN 14/262089)，保护RLG架构的快光增强型陀螺仪。

核心团队

Bob Gelfond 董事长兼创始人

Audrius Berzanskis博士 首席执行官

Michael LaGasse博士 工程副总裁

Caleb Christensen博士 首席科学家

核心业务

①国防通信

②电信

③网络安全

承建项目

量子联盟计划（QAI）已针对量子密钥分配（QKD）和量子随机数生成器（QRNG）技术开发了一套推荐的全球标准。MagiQ Technologies是QAI标准研究制定者之一。

8、三菱电机(日本)

三菱电机是制造和销售电气与电子产品和系统的世界领先品牌企业之一，其产品和系统在众多领域和应用中得到广泛使用。

三菱电机声称其已经开发出了世界上第一个「one-time pad software」——一种用于移动电话的先进加密技术，以确保电话通信保持机密。此外，该公司已经参与到由日本情報通信研究机构主导的一个项目中，以实际应用其技术以测试在量子安全网络上移动通信的可行性。

2020年，日本将启动一个大规模量子密码通信研发计划，该计划将有东芝（Toshiba）、NEC、东京大学、以及日本国立信息通信研究所等12家企业和大学等机构参与。三菱电机也是其中之一。

9、诺基亚(芬兰)

2013年，有消息传出诺基亚将与布里斯托大学合作，尝试开发用于移动电话的量子密码技术，以进一步保护通信。

2016年，诺基亚贝尔实验室、德国T-Labs和慕尼黑工业大学共同推出了新的数据传输技术，再次刷新了世界纪录。诺基亚这项技术的传输速度可达1TB每秒，这就意味着，一秒钟就可以下载几十部蓝光高清电影。同时，这项技术在理论上已经将光纤的物理潜力发挥到了极限，几乎要突破香农极限了。

2018年，韩国最大移动通讯运营商SK Telecom的电信网络上实现了IDQ的QKD系统和诺基亚的光传输系统之间的互联，使得诺基亚的安全光传输方案能够使用量子密钥来加密。

2019年，微软和诺基亚宣布再度达成战略合作关系，通过云计算、人工智能(AI)和物联网(IoT)等新兴技术帮助企业和通信服务提供商(CSP)加速转型和创新。

通过将微软的云计算解决方案和诺基亚在任务关键型网络方面的专业知识相结合，这两家公司都将获得独特地位，以帮助企业和通信服务提供商实现业务转型。两家公司的共同设想是，帮助CSP为智能城市、物流、医疗保健和交通运输等行业提供新的服务和构建物联网产品。

10、NTT(日本)

网址：http://www.ntt.com.cn/

日本电报电话公司（简写为NTT）成立于1976年，是日本最大电信服务提供商--日本电信电话株式会社的全资子公司。由于依托NTT研究所及其对其研究成果的技术转让方面的成功经验，公司得到了迅速发展。

研究部门

量子研发方面：

日本电报电话公司（NTT）已经实现了电子自旋共振（ESR）光谱。

日本电报电话公司（NTT）、大阪大学的研究小组、富山大学和多伦多大学的理论研究小组合作，首次通过实验证明了全光子量子中继器的关键组成部分-时间反向自适应贝尔（TRA Bell）测量，这是全光子量子中继器的首次原理验证实验。

日本电报电话公司（NTT），韩国科学技术高等研究院（KAIST）和英国国家物理实验室（NPL）在亚太赫兹状态下，观察到了硅晶体管中的量子力学电子运动，该运动远远超过了最新的测量尺度。

日本电报电话公司（NTT）与东京大学合作成功实现了高性能量子光光源，这对于将来在室温下运行的通用光学量子处理芯片将是必不可少的。

国立情报学研究所（NII）、日本电报电话公司（NTT）、大阪大学、日法情报学实验室（JFLI）和东京科学大学的研究人员发现，时间晶体可用于模拟复杂的量子网络。

承建项目

2020年，日本NTT将在日本首次部署单波800G的数据中心互连(DCI)光通信系统，以适应5G、游戏和云服务的快速增长需求。此次升级部署800G 波分复用（DWDM）系统，NTT Com将采用Ciena公司的WaveLogic 5 Extreme 光平台。

11、神州国信

网址：

http://www.dcits.com/lzzt/jsjs.html

神州国信量子成立于2018年5月，A股公司神州信息的控股子公司，国盾量子参股。神州信息自2012年抢先进入量子通信产业，8年来，从量子通信的网络建设、产品及行业应用解决方案、网络运维及服务三方面展开部署，推进量子通信产业化落地。

核心产品 

承建项目

金融行业应用案例：

央行乌鲁木齐中心支行量子保密通信项目

央行营管部量子保密通信项目

上海农商行人民币跨境支付系统量子保密通信建设

上海银行rcpmis量子通信项目

政府行业应用案例：

枣庄高新区政府量子保密通信电话项目

济南量子党政网安全项目

贵阳电子政务外网应用量子保密通信一期项目

宿州云平台量子项目

12、Nucrypt(美国)

网站：http://www.nucrypt.net/

NuCrypt成立于2003年，开发光子、电子和量子技术接口产品。公司的主要目标是为研发社区提供光子仪器，以提高最终用户的生产力。公司出售能够产生、分发和测量纠缠光子的唯一完整的量子光学仪器系列。除了面向量子的产品外，NuCrypt还生产专门的光子和光纤系统，如脉冲发生器和脉冲选择器，这些系统的设计便于使用并集成到复杂系统中。

核心团队

Prem Kumar博士

Kumar博士创立了NuCrypt并担任10年的首席执行官。他是AT&T公司电子工程和计算机科学系的信息技术教授和西北大学光子通信与计算中心主任。Kumar是美国光学学会、电气与电子工程师协会（IEEE）、英国物理学会和美国物理学会等多个组织的成员，还获得了著名的国际量子通信奖。目前，Kumar担任DARPA项目经理。

Gregory Kanter博士

Kanter博士于2004年加入NuCrypt，曾担任多个管理职位，包括目前的CEO职位。Kanter博士在光通信系统、量子光学和光子仪器等领域进行研究或领导产品开发。他拥有电气工程博士学位、工程管理硕士学位，并拥有十几项专利。他还担任西北大学的副教授。

技术

NuCrypt拥有一系列与光子/电子系统设计和实现相关的知识产权。公司的专利、设计和一般专业知识可以通过咨询和许可协议或定制的OEM解决方案进行转让。核心技术如下：

1）单光子探测技术

NuCrypt在SPD系统和应用方面拥有广泛的专业知识。例如，利用GHz门控单光子探测器来执行高速激光雷达成像：CPDS-1000和CPDS-2000产品专为实验室使用而设计，可记录多个SPD之间的各种探测器统计数据，核心部件可集成在OEM系统中。

2）纠缠光子的产生与测量

NuCrypt在产生相关光子对、偏振纠缠光子和时间仓纠缠光子方面具有专长。公司已经开发出了能够远距离纠缠分发并处理或存储结果数据以供分析的产品。

3）光信号产生与控制

NuCrypt提供各种光子和激光相关产品供实验室或OEM使用。公司的脉冲发生器产品套件可以配置可编程（脉冲宽度、重复频率和时间延迟）光学/电气输出。

公司其他技术包括校准光纤偏振控制，以确定地产生任何所需的偏振变换，以及网络化光学误码率（BER）测试仪，该测试仪可以从任意节点的多个双向DWDM链路测量误码率。

产品

NuCrypt是世界领先的量子光学仪器公司，提供一系列产品来产生、操纵和检测光子，包括光纤耦合的纠缠对。每个单独的组件都可以独立使用，而与系统控制软件一起使用时，可以执行完整的测量，例如量子态层析成像，并以图形方式近乎实时地呈现给用户。我们的设备包括多种功能，解决了以前难以分发量子纠缠的各种实际问题。

1）纠缠光子源

NuCrypt提供了一个易于使用的1550nm波段光纤耦合偏振纠缠光子源。EPS-1000产生偏振纠缠信号惰轮对以及偏振对准信号，以帮助对准后续测量设备。

2）相关光子探测系统（CPDS）50 MHz | 1.25 GHz

相关光子探测系统（CPDS）由多个单光子探测器（SPD）组成，可以进行电子处理，分别测量每个探测器的计数率以及各个探测器之间的相关性。探测器数字输出之间的可编程延迟导致信号光子和闲置光子之间的光纤长度不同。公司提供了门速率为50MHz和1.25GHz的型号。这两种型号都包括内部存储器，因此用户可以离线处理原始探测器数据。

3）偏振分析仪（PA-1000）

PA-1000是一种光纤耦合偏振分析仪，可用于测量光的偏振纠缠态时选择所需的基态。结合纠缠光子源（EPS-1000）和相关光子探测系统（CPDS-1000/CPDS-2000），PA-1000将测量双光子干涉条纹或进行量子态层析成像。

4）量子系统控制软件

NuCrypt的量子系统控制软件允许自动量子测量。它通常与偏振分析仪（PA-1000）和相关单光子探测系统（CPDS-1000/CPDS-2000）配对，以实现自动量子状态层析成像（QST）或双光子干涉（TPI）条纹测量。图形用户界面计算并绘制有用的输出指标，如状态保真度。

融资

NuCrypt是一家私人有限责任公司。主要通过联邦和州政府的拨款和合同为当前的运营提供资金。

13、Quantum Xchange (美国)

网站：https://quantumxc.com/

Quantum Xchange成立于2018年，提供了美国第一个量子密钥分发网络。利用成熟的安全量子密钥分发(QKD)方法及其专有的可信节点技术，Quantum Xchange的数据传输基础设施解决了现代加密固有的缺点。被马里兰州网络安全协会提名为2020年网络安全公司，入选2020年全球CyberTech100名单。

顾问

Whitfield Diffie博士

1976年，Whitfield Diffie和Martin Hellman在论文《密码学的新方向》中首次提出了非对称公钥密码体制的思想，在此基础上提出了Diffie-Hellman密钥交换协议。2015年，因对现代密码学的基本贡献而获得图灵奖。

产品

Quantum Xchange的Phio是一个动态的、灵活的加密解决方案，可确保客户的数据和通信网络的安全性。

1）Phio可信交换（Phio TX）

Phio TX是一个开创性的量子安全密钥分发系统，为组织在量子就绪的道路上提供了选择和可扩展性。这种首创的技术支持所有格式的量子密钥——PQC、QKD、QRNG——提供真正的加密灵活性。使用其正在申请专利的带外对称密钥传送技术，Phio-TX可以立即增强现有加密基础设施的安全性。Phio TX是世界上首个不需要专用光纤就可以将量子密钥跨越任何距离传送到多个传输点的技术。

2）Phio量子密钥（Phio QK）

Phio QK是量子密钥分发（QKD）技术。Phio QK与Phio TX结合克服了QKD以往的距离和传送限制，可以部署在任何网络介质上——无线、铜缆、卫星或光纤——因此不需要购买专用光纤。

3）Phio托管服务

公司的专家将帮助客户评估其风险承受能力，确定客户的数据安全要求，然后实施适合客户业务的定制解决方案。

项目

2018年10月，Quantum Xchange与通信基础设施提供商Zayo Group达成协议，在美国部署第一个量子密钥分发（QKD）网络。Zayo提供从波士顿到华盛顿特区的800公里长的现有光纤。Quantum Xchange支持从纽约到新泽西的量子密钥分发服务，并继续向全国扩展。

2019年1月，Quantum Xchange宣布参与哈德逊研究所的量子联盟倡议(QAI)，为量子密钥分发（QKD）和量子随机数生成器（QRNG）技术制定全球标准。

融资

种子轮1000万美元

14、Qubitekk(美国)

Qubitekk于2012年在加州成立，为新兴的量子传感、量子密码和量子计算市场开发组件和系统。Qubitekk将量子技术交到科学家、工程师和开发者手中。

2020年1月28日，英国跨国国防技术公司QinetiQ与Qubitekk签署了一项协议，将其全部量子密钥分发（QKD）专利组合出售给Qubitekk公司。

核心团队

Duncan Earl博士 总裁兼首席技术官

Earl博士是Qubitekk公司创始人，在橡树岭国家实验室（ORNL）工作了18年，研究国家安全应用的先进技术，包括新兴智能电网的量子加密解决方案。

Warren Grice博士 研发副总裁

Grice博士是一位拥有20多年经验的量子光学专家。他于1998年在罗切斯特大学获得光学博士学位，在加入Qubitekk团队之前是橡树岭国家实验室的研究科学家。

产品

Qubitekk为机器对机器（M2M）通信市场开发了量子密码解决方案。随着黑客变得越来越老练，计算能力也越来越强，保护关键基础设施通信（电网、石油和天然气管道等）的加密技术必须更新。然而，对于许多M2M应用，目前还没有商业的、量子安全的替代方案。

Qubitekk与加州两家公用事业公司密切合作，正在开发和测试一种量子密码解决方案，将为该领域的自动化设备提供量子安全认证和加密。

1）面向工业控制系统（ICS）的QKD

专门为工业控制系统（ICS）开发的，是唯一一种使用量子纠缠光子来保证篡改检测并提供加密安全以抵御量子计算攻击的量子加密解决方案。

Qubitekk的独立量子发射器和接收器使用传统的SMF-28e光纤进行通信。100kbps的密钥率可在20km的光纤上实现超安全的一次性加密。较低的密钥率可以在较长的距离内建立，并与AES256加密一起用于更高带宽(即> 1Gbps)的应用。带有Modbus协议的串行接口支持在量子收发器和兼容的第三方网关或定制的加密设备之间密钥和配置设置的传输。

QUANTUM KEY DATALOC™服务器1570NM

2）面向研发的QKD演示器

为了帮助演示QKD所涉及的协议和测量方法，Qbitekk创建了QKD演示器，用于演示偏振纠缠QKD以及重新配置以探索新的量子密码实现。量子接收器的HDMI输出将在监视器上显示两个接收器之间建立的量子密钥以及量子误码率（QBER）。

QKD演示器使用特殊的保偏光纤，传输距离限制在1公里以内。该系统在1公里的光纤上实现1kbps的密钥传输速率。该系统利用FPGA实现低层功能，同时使用可配置的Raspberry Pi3作为设备的I/O接口。还包括用于编程Raspberry pi3和从QKD演示器提取/传输密钥的Python代码。

 QUANTUM KEY DATALOC™服务器810NM

项目

2014年8月，Qubitekk获得美国能源部（DOE）300万美元的拨款，以加快开发不可破解的量子加密技术，保护国家电网免受网络攻击。

2019年1月，Qubitekk参与哈德逊研究所量子联盟倡议(QAI)，为量子密钥分发（QKD）和量子随机数生成器（QRNG）技术制定全球标准。

2019年12月，Qubitekk获得空军小型企业创新研究（SBIR）计划的奖项，以研究保护空军基地网络的量子技术解决方案。

融资

208.5万美元

15、QuintessenceLabs(澳大利亚)

QuintessenceLabs于2008在澳大利亚堪培拉成立，是量子增强网络安全领域的领导者。产品包括集中化的企业密钥和策略管理、高速真实随机数生成器、集成的硬件安全模块，以及在不受控制的环境中对数据进行高度安全的加密。入选2020年全球CyberTech100名单。

核心团队

Vikram Sharma 创始人兼首席执行官

拥有澳大利亚国立大学（ANU）计算机科学硕士和量子物理学博士学位，也是斯坦福大学的Sloan Fellow。在QuintessenceLabs之前，他在信息技术服务和硬件领域建立了三家成功的初创企业。

John Leiseboer 首席技术官

在通信和信息安全领域工作超过35年，曾在多家从事商业和军事领域的技术公司担任高级职务，在将传统、经典密码学以及前沿量子密钥分发技术应用于创新安全产品设计方面拥有丰富的经验。目前负责密钥管理、通信安全和信息安全产品的研究、设计和开发。

Andreas Baumhof 量子技术副总裁

负责公司的战略技术方向，补充量子密码技术领域的世界级研究成果以及市场领先的密钥和策略管理套件。

产品

1）qStream™量子随机数发生器（QRNG）

2）qRand™量子熵增强器

3）qCrypt™加密密钥和策略管理器

4）qClient™软件开发工具包（SDK）

5）qOptica™量子密钥分发（QKD）

6）qProtect™虚拟归零

对不受控制的环境中易受攻击的数据提供独特的保护，具有一次性密码加密和自动密钥销毁功能。

7）数据安全解决方案

·面向VMware虚拟机的解决方案

·面向银行的解决方案

·面向云存储的解决方案

项目

2020年6月，Quintessence Labs从澳大利亚国防工业部获得了一份170万美元的合同，开发一个能够将多个IT系统合理整合到一个在线环境中的系统。如果成功，该技术可以在物理空间和电源选择都受到限制的情况下使用。

16、雷神(美国)

雷神技术公司于2020年通过雷神公司和联合技术公司航空航天业务的合并而形成，为全球商业、军事和政府客户提供先进的系统和服务。该公司拥有19.5万名员工，正在拓展航空电子、网络安全、定向能源、电力推进、高超音速、量子物理等领域。

公司的量子信息处理小组一直致力于量子信息科学（QIS）在计算、通信和传感领域的应用研究和开发。

核心团队

Hari Krovi，拥有南加州大学物理学博士学位，研究量子游走算法、傅立叶分析算法和绝热算法。致力于量子通信、量子密钥分发和量子成像。对使用超导量子比特实现量子算法以及使用量子光学实现通信和成像方案感兴趣。

Boulat Bash，马萨诸塞大学计算机科学博士，研究LPD/LPI通信、量子密钥分发系统以及隐蔽和安全通信的信息理论和信号处理方面。

Jon Habif，罗切斯特大学应用物理学博士，美国国防部高级研究计划局（DARPA）资助的多个研究项目的首席研究员，研究方向包括经典通信和成像、自由空间和光纤中的量子安全光通信以及用于经典和非经典应用的集成纳米光子技术。

Zachary Dutton，哈佛大学理论物理博士，目前的研究主要集中在量子增强光学遥感、量子网络、量子受限通信接收器和编码、超导量子电路和量子计算等方面。

17、SK电讯(韩国)

SK电讯（SKT）成立于1984年，是韩国最大的移动运营商。2011年，SKT成立量子技术实验室，2016年，SKT向IDQ投资了200万美元。2017年，基于IDQ的授权技术，SKT开发了世界上最小的量子随机数发生器。2018年以6500万美元的价格收购IDQ超过50%的股权。

产品

2020年5月，SK电讯、三星和IDQ联合推出了全球首款配备量子随机数生成器（QRNG）的5G智能手机：Galaxy A Quantum。

Galaxy A Quantum手机配备了全球最小的QRNG芯片组，其尺寸为2.5mm×2.5mm。这个QRNG芯片组可以生成真正的不可被黑的随机数字，从而保证用户在使用手机应用服务时绝对安全可靠。 

项目

2020年11月，SK宽带（SK电讯子公司）和IDQ被选中来建设韩国48个政府组织的通信网络，这些政府组织包括就业和劳工部、经济和财政部以及教育部和地方政府。

国家融合网络项目是韩国内政和安全部发起的一个大型项目，旨在加强安全性和稳定性，并提高国家机构的运作效率和预算。将建成除中国以外世界上最大的运营QKD网络。

18、东芝(日本)

东芝公司是日本最大的半导体制造商，也是第二大综合电机制造商，主要从事能源系统解决方案业务和其他业务。

2020年10月，东芝宣布将开始提供量子密钥分发（QKD）平台，并在2020财年第四季度开始部署系统集成业务。该公司预计到2035财年，QKD市场将增长到约200亿美元，东芝将占25%的市场份额。现已与美国的Verizon和英国的BT Group进行QKD试点项目合作。

项目

2020年1月，日本东北大学与东芝公司宣称，他们实现了世界上首次使用量子密码技术术来传输基因组序列数据的方法，使用量子密码技术传输了24个人的完整基因组序列数据。

2020年7月29日，东芝宣布日本总务省已将其指定为该项目的牵头承包商，计划建设一个广域网，可容纳全球100多个量子密码装置和1万个用户。东芝表示，该项目第一年的计划预算为14.4亿日元，到2024财政年度结束。

19、中兴通讯(中国)

中兴通讯成立于1985年，是全球领先的综合通信信息解决方案提供商。

2016年9月，中兴通讯推出首个基于光传送网（OTN）设备实现量子加密传送方案，成功实现了将量子通道与经典通道共纤传输，该方案具备适应性广，实用性强，绝对安全可靠等特点。

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