通信行业：诺贝尔奖花落量子领域，催化量子通信概念

仅供机构投资者使用证券研究报告|行业研究周报 2022年10月07日 诺贝尔奖花落量子领域，催化量子通信概念 评级及分析师信息 行业评级：推荐行业走势图 33%24%16% 7% -1% -10% 2019/112020/022020/052020/082020/ 通信沪深300 分析师：宋辉邮箱：songhui@hx168.com.cnSACNO：S1120519080003分析师：柳珏廷邮箱：liujt@hx168.com.cnSACNO：S1120119060016 通信行业 1、北京时间2022年10月4日下午5点48分，2022年诺贝尔物理学奖重磅公布，AlainAspect、JohnF.Clauser和AntonZeilinger获奖，以表彰他们对纠缠光子进行的实验，证明了对贝尔不等式的违反和开创性的量子信息科学。 2、量子通信：最成熟，实用的量子信息科学产业 按照不同技术分类，可以把量子通信产业分为：（1）量子密钥分发（QKD）；（2）量子随机数发生器（QRNG）；（3）量子隐形形态（QT）。目前已应用的量子保密通信技术，仍依赖于经典通信。量子密码尤其是量子密钥分发发展最为成熟，正迅速走向实用化。量子密集编码技术仍处于基础研究阶段，实验条件尚不成熟。 3、量子密钥分发：“无条件安全”通信方式 从信息安全理论上讲，所有依赖于计算复杂度的传统加密算法在原则上都会随着计算能力提升而逐步破解。而量子通信的安全性基于量子力学基本原理，单光子不可分割性和量子态的不可复刻性从原理上保证了信息的不可窃听和不可破解，从根本上，永久性解决信息安全问题。 138173 我国量子保密通信产业发展迅速，处于世界领先水平。2016年，我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”发射升空；2017年，连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络正式开通，并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接，是实现覆盖全球的量子保密通信网络的重要基础。2021年1月7日，中科大潘健伟团队宣布， 中国科研团队实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化量子通信网雏形。未来我国量子通信产业仍将加快部署节奏。 4、产业链分析： 量子通信产业主要分为上、中、下游。上游为元器件和核心设备；中游主要是网络干线，系统平台、建设运维；下游主要是安全应用。 硬件设备仍是决定因素，下游应用有望持续扩容。目前来看，核心设备以及解决方案仍是产业链关键，在量子基础通信网络基础设施建设中，一些提供核心设备、基础设施建设、通信运维、系统解决方案的公司有望持续受益。此外，目前量子保密通信仍局限于国防，银行，政务等领域，随着软硬件技术不断成熟，量子通信下游商业化应用也值得期待。 5、量子通信产业趋势展望及投资逻辑： 请仔细阅读在本报告尾部的重要法律声明 目前量子密钥分布(QKD)技术发展时间最长，市场规模占比最大，整体市场已经比较成熟，但仍然有其他技术路线例如量子直接通信QSDC，后量子密码PQC等正在强势发展。从发展趋势上讲，未来量子通信产业将赋能更多下游场景，随着QKD组网技术成熟，终端设备趋于移动化，小型化，QKD应用将扩展到电信网，企业网，个人家庭网等领域；高比特远距离传输仍是未来量子通信网络重点攻关方向之一，从短期看，需要在量子存储，量子中继等领域实现技术突破。 我们认为，随着国家网络安全受到持续重视，量子通信网络建设政策高度不断提高，包括国家骨干网，城域网建设等，未来量子通信网络建设仍将持续进行。量子通信网络基础设施建设，核心产品及服务供应商，下游应用等领域有望持续受益： （1）传统光通信网络上游供应商：亨通光电（承担量子通信干线建设），华工科技（研发服务于国家量子通信系统的量子点激光器），国讯量子芯科技（国盾量子合资公司，布局上游核心器件）。 （2）量子通信核心设备，系统平台及解决方案：国盾量子，问天量子，神州信息。 6、通信板块本周持续推荐： 1）低估值、高股息，必选消费属性强的电信运营商（A+H）板块：中国移动、中国电信、中国联通；2）低估值成长依旧的主设备：紫光股份（华西通信&计算机联合覆盖）、中兴通讯； 3）东数西算产业链中IDC、光模块板块：光环新网、奥飞数 据、新易盛、天孚通信、中际旭创等；4）高成长物联网模组及能源信息化板块：移远通信、朗新科技 （华西通信&计算机联合覆盖）、威胜信息等； 5）10G-PON及家庭宽带设计产业链：平治信息、天邑股份等； 6）其他个股方面：海格通信（北斗三号渗透率提升）（华西通信&军工联合覆盖）、TCL科技（面板价格触底）（华西通信&电子联合覆盖）、七一二（军工信息化）、金卡智能（华西通信&机械联合覆盖）等 7、风险提示 量子通信相关技术突破不及预期；量子通信网络建设不及预期；量子通信下游应用推广不及预期；政策推动不及预期。 1.诺贝尔奖花落量子科学，相关产业有望迎来蓬勃发展 北京时间2022年10月4日下午5点48分，2022年诺贝尔物理学奖重磅公布，AlainAspect、JohnF.Clauser和AntonZeilinger获奖，以表彰他们对纠缠光子进行的实验，证明了对贝尔不等式的违反和开创性的量子信息科学。 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。 从最新的发展来看，量子信息学一般可以分为以下三个大的研究领域：1.量子计算，以研究量子计算机、量子模拟和相应的量子算法为主；2.量子通信，以研究量子保密通信、量子密集编码等为主；3.量子精密测量，以研究利用量子资源实现超越经典方法的测量精度为主。 1.1.量子通信：最成熟，实用的量子信息科学产业 传统通信领域主要运用光子，从光源产生到激光探测的整个技术流程已非常成熟，且光的指向性较好，传输损耗相对低，所以在目前通信上采用光子形式较多。 而针对光量子通信产业，主要可以分为三个层次：（1）单个光子传递信息，主要用作加密领域，用量子方式使用密钥传递、分发。（2）量子纠缠，即由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，利用纠缠的信息传递方式实现远距离通讯。（3）量子隐形形态（QT），也是被认为是真正意义上的量子通信，即不依赖经典信道，目前仍存在量子纠缠，光量子存储及量子中继等技术难点。 按照不同技术分类，可以把量子通信产业分为：（1）量子密钥分发（QKD）；（2）量子随机数发生器（QRNG）；（3）量子隐形形态（QT）。目前已应用的量子保密通信技术，仍依赖于经典通信。量子密码尤其是量子密钥分发发展最为成熟，正迅速走向实用化。量子密集编码技术仍处于基础研究阶段，实验条件尚不成熟。 1.2.量子密钥分发：“无条件安全”通信方式 量子密钥分发利用量子物理原理实现远程密钥交换或协商并保障密钥交换的安全性，是最先实用化的量子信息技术，可以提升加密通信体系的长期安全性，在国际上得到了广泛的认同和大力推广。量子密钥分发的主要优势在于安全性，无论攻击者具有怎样的计算分析能力、乃至任意的量子计算分析能力，量子密钥分发都是安全的。 图1点对点QKD系统模型 资料来源：国盾量子招股说明书（2020），华西证券研究所整理 从信息安全理论上讲，所有依赖于计算复杂度的传统加密算法在原则上都会随着计算能力提升而逐步破解。而量子通信的安全性基于量子力学基本原理，单光子不可分割性和量子态的不可复刻性从原理上保证了信息的不可窃听和不可破解，从根本上，永久性解决信息安全问题。 图2量子通信不可破解内在原理 资料来源：公开资料，华西证券研究所整理 在量子密钥分发产业应用方面，延长光量子密钥分发直接传输的安全距离是解决制约广域量子保密通信网络部署和应用的关键所在。2021年，无中继光纤量子密钥分发实现了最远距离833公里，向实现千公里陆基量子保密通信迈出重要一步。 2022年4月，清华大学龙桂鲁团队首次实现通信距离达到100公里的量子直接通信新系统，这是目前世界上最长的量子直接通信距离，有助于实现无中继条件下城际量子直接通信。 图32021年全球量子密钥分发主要进展 资料来源：ICV咨询，华西证券研究所 量子中继，卫星中转等方法助力远距离量子通信。由于光子在光纤中的传输中存在无法避免的损耗，使用量子直接通信目前最大距离仍只在百公里左右。为了提高量子密钥分发的安全距离，就需要采用量子中继或卫星中转的方法。2016年，我国自主研制的世界上首颗空间量子科学实验卫星“墨子号”发射升空；2017年，连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长2000余公里的量子通信骨干网络正式开通，并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接，是实现覆盖全球的量子保密通信网络的重要基础。未来量子通信产业仍将加快部署节奏。 图4“墨子号”亮相2022年诺贝尔物理奖图52000余公里的量子通信骨干网络-京沪干线 资料来源：公开资料，华西证券研究所资料来源：公开资料，华西证券研究所 2021年1月7日，中科大潘健伟团队宣布，中国科研团队实现了跨越4600公里的星地量子密钥分发，标志着我国已构建出天地一体化量子通信网雏形。 图6我国空地一体化量子网络示意图（2021） 资料来源：潘建伟等《Anintegratedspace-to-groundquantumcommunicationnetwork over4,600kilometres》2021，华西证券研究所 2.量子通信产业链逐渐清晰 2.1.量子通信产业链及市场规模 总的来说，量子保密通信产业链基本形态已经清晰，未来随着技术迭代会有更多动态发展。尽管量子通信产业应用仍处于早期阶段，中国量子保密通信技术实际应用走在国际前列。 量子通信产业主要分为上、中、下游。上游为元器件和核心设备；中游主要是网络干线，系统平台、建设运维；下游主要是安全应用。 图6量子通信产业链 资料来源：ICV咨询，华西证券研究所 硬件设备仍是决定因素，下游应用有望持续扩容。目前来看，核心设备以及解决方案仍是产业链关键，在量子基础通信网络基础设施建设中，一些提供核心设备、基础设施建设、通信运维、系统解决方案的公司有望持续受益。此外，目前量子保密通信仍局限于国防，银行，政务等领域，随着软硬件技术不断成熟，量子通信下游商业化应用也值得期待。 根据ICV预测，2021年，全球量子通信市场规模约为23亿美元，预计到2025年，增长到153亿美元，到2030年，增长到431亿美元，2021-2030CAGR约为34%。 图7全球量子通信市场规模预测 资料来源：ICV咨询，华西证券研究所 其中，产业链的核心价值部分为量子通信核心设备，主要是量子光源、单光子探测器、QKD设备、量子路由器、量子交换机、量子随机数发生器、量子卫星地面站等设备。 提供量子通信核心设备的厂商主要有IDQuantique、TOSHIBA、KETSQuantumSecurtiy、QuantumXchange、QuintessenceLabs和TerraQuantum。其中，IDQuantum已经满足了欧洲、美国等大多数国家的核心设备供应。中国厂商主要包括国盾量子、易科腾、问天量子、启科量子、中创为量子、九州量子等。目前中国在量子保密通信技术走在国际前列，基本全面实现了核心设备全链生产。 2.2.量子通信产业下游应用 下游应用方面，在国家信息安全建设的总体框架下，建设以密码基础设施为底层支撑的新安全环境，加强对基础信息网络、重要信息系统、重要工业控制系统和政务信息系统等的保护，符合世界网络安全和信息化发展趋势，而基于量子密钥分发技术构建的量子保密通信网络，与该要求和趋势高度吻合。 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。主要体现在以下几个领域： （1）政务领域： 我国政务办公网络由外网和内网两套物理隔离的网络组成，具有不同的功能，承载不同的内容。根据相