20160121-华融证券-信息安全专题之量子通信：量子信息的前世今生_1mb

量子通信与量子计算专题总结

核心内容

本报告围绕量子信息的发展历程、应用领域以及相关风险提示，系统梳理了量子通信与量子计算的核心概念、技术突破与产业化前景。

主要观点

1. 量子信息的起源与发展

• 信息熵的概念：1948年香农提出“信息熵”公式，用于度量信息的不确定性，标志着信息论的诞生。
• 量子理论的创立：量子力学的创立经历了从旧量子论到量子力学的近30年发展，包括普朗克量子假说、爱因斯坦光量子论、玻尔原子理论、德布罗意波粒二象性、薛定谔波动方程、海森堡测不准关系等。
• 量子计算的提出：1982年费因曼提出经典计算机无法有效模拟量子系统，1985年多依迟进一步阐述了量子计算机的概念，量子计算机通过量子比特实现信息的编码、存储、传输和逻辑操作，具有突破经典信息技术瓶颈的潜力。

2. 量子计算的发展现状

• 量子算法：量子算法是量子计算的核心，典型代表包括Deutsch-Jozsa算法、Shor因子分解算法、Grover量子搜索算法等，能显著提升在经典问题上的计算效率。
• 量子计算模型：量子线路模型是实现量子算法的主要方式，量子逻辑门（如Hadamard门、受控非门）是其基本单元。
• 物理实现：目前量子计算的物理实现依赖于超导量子比特等技术，D-Wave公司于2011年推出全球首台商用量子计算机D-Wave1，2015年与谷歌、NASA等签订7年商业协议，推动量子计算技术的商业化进程。

3. 量子通信的核心与应用

• 量子通信的原理：基于量子态的特性，如量子纠缠和测不准关系，实现理论上无条件安全的通信。
• 量子通信协议：主要包括量子隐态传输、量子密集编码、量子保密通信三类。其中量子密钥分发（QKD）最为成熟，已被应用于实际通信中。
• 技术发展：随着量子中继技术的突破，量子通信网络正从局域网向广域网乃至全球网络扩展，具有广阔的应用前景，如金融、电信、军事等领域。

关键信息

量子通信与量子计算的共同基础

• 量子信息处理：信息由量子态表征，传输与处理依赖于量子态的操控与演化。
• 量子通信优势：具备无条件安全性和高效性，利用量子纠缠实现信息的保密传输。

技术进展

• D-Wave量子计算机：2011年推出，2015年成为商用最强的量子计算机。
• 量子算法：已应用于经典问题的求解，并衍生出量子遗传算法、量子神经网络等新型算法。
• 量子通信协议：QKD技术已实现实用化，成为量子保密通信的主流。

风险提示

1. 产业化应用低于预期：量子通信技术虽已取得进展，但实际应用仍面临技术成熟度和成本等挑战。
2. 技术瓶颈：量子计算与通信在物理实现、量子态稳定性等方面仍存在技术障碍，可能限制其发展速度。

推荐与投资信息

• 分析师：安静
• 执业证书号：S1490514120001
• 联系人：
  • 彭竑：电话 010-85556202，邮箱 penghong@hrsec.com.cn
  • 牟欣：电话 010-85556166，邮箱 mouxin@hrsec.com.cn
• 投资评级：
  • 强烈推荐：预期未来6个月内股价相对市场基准指数升幅在15%以上
  • 推荐：预期未来6个月内股价相对市场基准指数升幅在5%到15%
  • 中性：预期未来6个月内股价相对市场基准指数变动在-5%到5%
  • 卖出：预期未来6个月内股价相对市场基准指数跌幅在15%以上

图表目录

• 图表1：烽火台的狼烟传递外敌入侵的信息
• 图表2：结绳记事与文字源起
• 图表3：经典比特与量子比特的对比
• 图表4：量子信息计算的研究领域
• 图表5：实验室里的D-Wave计算机
• 图表6：D-Wave量子处理器
• 图表7：量子信息传输的研究领域
• 图表8：窃听将影响量子状态

免责声明

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