国芯科技：发展新质生产力，量子安全技术创新可期

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2024年政府工作报告中将“大力推进现代化产业体系建设，加快发展新质生产力”列为任务首位，而量子技术作为新质生产力中未来产业的重要组成部分，在政府工作报告中被两次提及：一是在2023年工作回顾中提到，量子技术等前沿领域创新成果不断涌现，肯定了产业取得的成绩；二是在制定未来产业发展规划中提到，开辟量子技术等新赛道。

2024年，国家发展改革委修订发布《产业结构调整指导目录（2024年本）》，在聚焦基础性、战略性、前瞻性关键领域的鼓励类目录中，列入“量子通信设备“以及“量子、类脑等新机理计算机系统研究与制造”。作为未来产业发展的重要方向，在政策引导下，我国量子信息产业有望得到快速推进。

苏州国芯科技股份有限公司（以下简称“国芯科技”，证券代码688262.SH）长期致力于“云-边-端”系列化自主可控高安全、高性能信息安全芯片体系构建，经过多年的努力，已成为国内领先的信创和信息安全芯片及模组研发和供应厂家。同时，国芯科技也是国内较早开展量子技术合作，将量子技术与信创和信息安全芯片进行结合的公司之一。技术研发的提前布局，为国芯科技抓住量子技术发展机遇和未来发展筑下了行稳致远的基础。

量子霸权 全球科技竞争背景下的技术高点

量子信息技术是以量子力学原理为基础的一种实现信息感知、计算和传输的全新信息处理方式。与传统的基于冯诺依曼体系架构的计算不同。量子计算使用量子位（qubits），在当前的信息处理计算过程中，可以取"0"和"1"两个值的比特进行计算，但是作为量子计算机基本元素的量子比特是可以实现"0"和"1"的任意组合叠加。如准备N个量子比特，2的N次方可以表示一个状态的叠加，通过增加量子比特的数量，叠加态的数量呈指数增长。通过对大量的叠加态进行计算，可以实现大规模并行计算，这是量子计算机加速的一个因素条件。此外，量子计算机还利用量子比特的波的特性，通过量子比特之间的相位干涉效应，从大规模并行计算的结果中找出所需的解。因此，量子计算机在理论上能够以传统计算机无法比拟的速度解决某些问题。量子信息技术在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面，具备超越经典信息技术的潜力。

量子霸权，也称为量子优势，这一概念由美国理论物理学家John Preskill于2011年提出，是指量子计算机在计算能力方面超越所有经典计算机的性能。譬如，2020年中国的76个光子的量子计算机原型机“九章”，当求解5000万个样本的高斯玻色取样时，“九章”只需200秒，而当时世界最快的超级计算机“富岳”需6亿年；当求解100亿个样本时，“九章”只需10小时，而“富岳”需1200亿年。2023年10月，中国成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，再度刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。

鉴于量子信息技术相对于经典计算机的巨大优势，量子信息技术的发展与应用已成为大国间开展科技、经济等领域综合国力竞争，维护国家技术主权与发展主动权的战略制高点之一，亦是国家战略的重要组成部分。美国国会2018年通过《国家量子行动计划》，计划五年投资12.75亿美元支持量子科技研究与应用。2021年11月，美国将我国三家量子科技企业列入实体清单。2023年8月，拜登签署对华投资限制行政令，聚焦半导体、量子计算、人工智能三大领域。截至2023年10月，29个国家和地区制定和推出了量子信息领域的发展战略规划或法案文件，据公开信息不完全统计的投资总额已超过280亿美元。

而国内近年来也陆续出台了多项政策，鼓励量子科技产业发展与创新。2016年 8 月，国务院发布的《“十三五”国家科技创新规划》在“科技创新 2030 重大项目”中，“量子通信与量子计算机”为名列第三的重大科技项目。在历届两会中，“量子信息、量子科技”出现次数越来越多，具有风向标意义。2022年12月和2023年2月的两次中央经济工作会议上，会议均强调要加快量子计算等前沿技术研发和应用推广。2024年3月，国家发展和改革委员会主任郑栅洁在2024年的中国发展高层论坛年会上提及，加快布局未来产业，开辟量子技术、生命科学等新赛道，开展“人工智能+”行动。

应对安全挑战 量子通信应用前景广阔

目前量子信息技术主要有三个研究领域：量子通信、量子计算和量子精密测量。其中量子通信是目前量子科技中产业落地相对成熟的一支。

根据咨询机构ICV报告《2024 量子通信与安全产业发展展望》，预计到2030年全球量子通信产业规模将达到196亿美元，拥有广阔的市场前景。其中后量子密码（PostQuantum Cryptography，简称PQC）市场预计为86亿美元，年复合增长率为89%。从行业来看，预计到2030年，量子通信应用占比较高的分别为国防军事、金融、电力、铁路等。

量子计算硬件、软件与量子算法研究的不断进展，使现有的通信安全机制面临着来自量子计算的巨大威胁与挑战。当前经典密码算法大量应用于国家保密系统和大型国防装备，随着量子计算的快速发展，现代密码学基于大整数分解、离散对数问题设计的公钥密码或会被直接攻破，威胁到国家安全。因此，如何应对量子计算机对通信网络安全带来的影响，加强后量子密码等安全技术研究，是需要深入研究和解决的问题。

量子通信不是要替代经典通信方式，而是通过在经典通信中使用量子密钥以提升通信安全性。量子通信目前主要的应用包括后量子密码（PQC）、量子随机数发生器（QRNG）等方向。

后量子密码（PQC），也称抗量子密码（Quantum-resistant cryptography），说的都是一个意思，是能够抵抗量子计算机对现有密码算法攻击的新一代密码算法。所谓“后”，是因为量子计算机的出现，现有的绝大多数公钥密码算法（RSA、Diffie-Hellman、ECC等）能被足够大和稳定的量子计算机攻破，所以可以抵抗这种攻击的密码算法可以在量子计算和其之后时代存活下来。

欧美在PQC产业化方面已经加快推进。2022年5月，拜登政府发布行政令116，提出在2035年前，由国家安全局（NSA）和国家标准与技术研究院（NIST）负责及时完成美国国家信息系统的后量子密码（PQC）升级迁移。2023 年7月，美国电信公司沃达丰与Sandbox AQ合作，为智能手机测试基于量子安全的虚拟私人网络（VPN）。

国芯科技作为国内领先的信创和信息安全芯片及模组研发企业，在后量子密码（PQC）领域已有所布局。在后量子密码（PQC）方向，公司加强后量子密码（PQC）方面的密码工程化实现技术研发，包括高性价比的后量子密码算法IP研发、后量子密码抗侧信道攻击和防护技术研究以及相应IP研发。公司预计在2024年内完成支持后量子密码算法的高端SoC芯片设计验证工作 。

前瞻布局QRNG 国芯科技创新未来可期

量子通信目前另外一个主要应用方向为量子随机数发生器（Quantum Random Number Generation，简称QRNG）。

量子随机数发生器（QRNG）基于量子“不确定性”原理，通过测量量子态的随机塌缩获得“真随机数”。与通过算法产生的“伪随机数”相比，量子随机数发生器（QRNG）产生的随机数具有不可预测性；与通过“掷骰子”等无序行为产生的物理随机数相比，量子随机数发生器（QRNG）产生的随机数具有更严格清晰的随机性度量。因此量子随机数发生器（QRNG）是一种理想的密钥资源，非常适用于本地信息加密。

量子随机数发生器（QRNG）应用领域广泛。在5G/6G时代，大量的移动设备都可以使用量子随机数发生器（QRNG）来增加安全性。三星公司已经连续三年推出带有QRNG芯片的量子5G手机。LG公司也已经开始了量子随机数发生器（QRNG）智能驾驶的应用测试研究。在汽车行业，量子随机数发生器（QRNG）芯片可用于安全通信和加密，增强车辆网络安全。在物联网和边缘设备领域，量子随机数发生器（QRNG）可以为通过互连设备传输的关键信息提供安全保障。根据ICV报告，预计到2030年，全球量子随机数发生器（QRNG）市场将达到34亿美元，年复合增长率71%。

该方向也是国芯科技的重点布局。近年来，公司分别与安徽问天量子科技股份有限公司（以下简称“问天量子”）和合肥硅臻芯片技术有限公司（以下简称“合肥硅臻”）组建了量子芯片联合实验室，围绕着量子随机数发生器、量子密钥分发等量子技术和传统芯片、智能终端行业的有机结合，开发适于“量产”的量子安全智能终端可用芯片及设备。

2022年7月，国芯科技与参股公司合肥硅臻合作成功研发的量子密码卡产品问世。该产品是基于公司CCP903T高性能密码芯片和合肥硅臻QRNG25SPI量子随机数发生器模组设计的一款高速量子密码卡。该量子密码卡遵循国家密码管理局关于PCI密码卡的相关技术规范，具备PCIE、USB OTG和UART等硬件接口，可广泛应用于密码机、签名/验证服务器、安全网关/防火墙等安全设备，以及金融、物联网、工业控制、可信计算和国家重大需求等领域，目前已有多个客户在实际使用。

2023年5月，国芯科技全资子公司天津国芯科技有限公司和问天量子等签署了战略合作协议，各方合作成立量子芯片联合实验室。依托于该联合实验室，国芯科技和问天量子等将共同开展量子密码芯片的研发和产业化应用。近年来，国芯科技和问天量子积极合作，已成功地将量子随机数发生器、量子密钥等技术植入信息安全产品，先后向业界推出了量子密码卡、量子安全TF卡和量子U盾等量子信息安全产品，并获得市场初步应用。

2023年10月，合肥硅臻自主研发的新一代量子随机数发生器芯片“QRNG-10”内部测试成功，该芯片外部尺寸只有4×4毫米，是目前国内公开报道的最小尺寸QRNG芯片，国芯科技配合开展了光后处理电路的研发。该芯片目前已经通过了国家密码管理局商用密码检测中心的密码检测。国芯科技和合肥硅臻于2024年一季度签署了战略合作协议，双方组建智能终端量子安全芯片联合实验室，基于国芯科技系列化智能终端信息安全芯片和硅臻量子随机数发生器芯片QRNG-10联合发展智能终端量子安全芯片技术和产品，共同打造中国智能终端量子安全芯片新技术、新产品。

在量子安全TF卡以及量子安全U盘key方面，该产品用来存储量子会话密钥。量子会话密钥为一次性对称加密密钥，高频次的密钥更新，需要预先在安全TF卡内存储大量的量子会话密钥。量子安全TF卡以及量子安全U盘key可以提供4~32G的存储容量，具有经权威机构认证的鉴权机制来保护密钥的安全，易于插拔使用，是一种低成本的量子密钥分发和实施方案。国芯科技上述多款量子安全芯片及模组已经实现销售，同时被中电信量子和问天量子等多家量子领域的头部企业实际采用。

在这个量子技术迅猛发展的时代，国芯科技的前瞻性布局和创新成果展示了企业的技术实力。随着政府对现代化产业体系建设的重视和对新质生产力的推动，量子信息技术的应用和研究将进一步加速。国芯科技在量子安全通信领域有关产品的突破，不仅提升了我国信息安全保护方面的技术水平，也为公司未来的发展奠定了坚实的基础。