隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)密碼學(xué)面臨著前所未有的挑戰(zhàn)。量子計算的出現(xiàn)更是讓現(xiàn)有的密碼體系面臨被破解的潛在威脅。在全球量子信息技術(shù)蓬勃發(fā)展的浪潮中，作為國內(nèi)領(lǐng)先的信創(chuàng)和信息安全芯片企業(yè)，國芯科技正以前瞻性的戰(zhàn)略布局和扎實的技術(shù)積累，初步構(gòu)建出量子技術(shù)生態(tài)圈，并在量子安全領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展勢頭。

一、量子信息技術(shù)：顛覆傳統(tǒng)的信息處理新范式

量子信息技術(shù)是以量子力學(xué)原理為基礎(chǔ)的一種實現(xiàn)信息感知、計算和傳輸?shù)娜滦畔⑻幚矸绞健Ａ孔有畔⒓夹g(shù)主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領(lǐng)域，在提升計算困難問題運(yùn)算處理能力、加強(qiáng)信息安全保護(hù)能力、提高傳感測量精度等方面，具備超越經(jīng)典信息技術(shù)的潛力。

與傳統(tǒng)的基于馮諾依曼體系架構(gòu)的計算不同。量子計算使用量子比特（qubit）。在當(dāng)前的信息處理計算過程中，可以取"0"和"1"兩個值的比特進(jìn)行計算，但是作為量子計算機(jī)基本元素的量子比特是可以實現(xiàn)"0"和"1"的任意組合疊加。通過對大量的疊加態(tài)進(jìn)行計算，可以實現(xiàn)大規(guī)模并行計算。因此，量子計算機(jī)在理論上能夠以傳統(tǒng)計算機(jī)無法比擬的速度解決某些問題。

量子通信利用量子疊加態(tài)或糾纏效應(yīng)，在經(jīng)典通信輔助下實現(xiàn)密鑰分發(fā)或信息傳輸，理論層面具有可證明安全性。而量子密碼技術(shù)是量子通信安全的核心技術(shù)，是量子通信技術(shù)的基礎(chǔ)。量子密碼技術(shù)是指利用量子態(tài)作為信息加密和解密的核心技術(shù)，通過利用量子態(tài)生成和分發(fā)加密密鑰來確保密鑰的安全性。由于量子通信具有理論上不可破解的安全性，因而在保護(hù)敏感信息方面具有重要意義。目前基于量子密鑰分發(fā)（QKD）和量子安全直接通信（QSDC）等方案的量子保密通信已初步實用化。

QKD技術(shù)已成熟落地，市場規(guī)模有望快速增長

量子密鑰分發(fā)(Quantum key distribution, QKD) 是基于量子力學(xué)基本原理，并結(jié)合“一次一密”的加密方式在通信用戶之間傳輸密鑰，是目前發(fā)展最為成熟的量子通信技術(shù)，能夠與現(xiàn)有的光通信、大數(shù)據(jù)、云計算等新型技術(shù)進(jìn)行融合互補(bǔ)，打造服務(wù)多種行業(yè)，開放靈活、智能互聯(lián)的量子生態(tài)體系。

QKD產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展已較為成熟，目前主要集中在產(chǎn)品的升級迭代，以提升性能、優(yōu)化價格應(yīng)用競爭力、縮小整機(jī)尺寸、用戶友好性和產(chǎn)品的可擴(kuò)展性等方面。QKD產(chǎn)品是網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域中一種補(bǔ)充和增強(qiáng)的手段。QKD產(chǎn)品的發(fā)展方向?qū)⒏嗟仃P(guān)注于不同領(lǐng)域的深度融合，為安全通信提供更為全面和創(chuàng)新的解決方案。隨著技術(shù)的不斷成熟和市場對高度安全性的需求增加，QKD作為一種補(bǔ)充手段將在網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域發(fā)揮越來越重要的作用。

國防軍事領(lǐng)域是QKD當(dāng)前最主要的應(yīng)用市場，但未來隨著QKD技術(shù)的提升和市場對QKD技術(shù)的認(rèn)可，其他行業(yè)應(yīng)用規(guī)模的增加。2023年全球QKD產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為9億美元。隨著全球經(jīng)濟(jì)的增長，QKD的應(yīng)用場景逐漸清晰與增多等驅(qū)動因素，預(yù)計未來幾年將是QKD行業(yè)快速增長階段。根據(jù)機(jī)構(gòu)預(yù)測，到2030年，預(yù)計產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到76.8億美元。

QRNG應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，發(fā)展?jié)摿薮?/strong>

量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器(Quantum Random Number Generator, QRNG) 是一種利用量子力學(xué)原理生成真隨機(jī)數(shù)的器件，是迄今為止唯一在理論上可證的真隨機(jī)數(shù)發(fā)生器，是信息安全系統(tǒng)中理想的密鑰源。

目前，QRNG在各個領(lǐng)域都有應(yīng)用，包括汽車、手機(jī)、物聯(lián)網(wǎng)以及其他市場。在汽車行業(yè)，QRNG芯片用于安全通信和加密，增強(qiáng)車輛網(wǎng)絡(luò)安全。手機(jī)也受益于QRNG芯片，可確保安全交易并保護(hù)用戶敏感數(shù)據(jù)。在物聯(lián)網(wǎng)和邊緣設(shè)備領(lǐng)域，QRNG為通過互連設(shè)備傳輸?shù)年P(guān)鍵信息提供安全保障。

2023年，全球QRNG產(chǎn)業(yè)規(guī)模約為8,000萬美元。未來，QRNG將會在金融服務(wù)、醫(yī)療保健和國防等多個行業(yè)中不斷整合，在這些領(lǐng)域中對安全通信、數(shù)據(jù)存儲和數(shù)字交易的需求將為QRNG產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造豐富的機(jī)會，推動QRNG市場規(guī)模增長。預(yù)計到2030年，QRNG產(chǎn)業(yè)規(guī)模將達(dá)到34億美元。

量子安全事關(guān)重大，各國支持政策頻出

由于量子計算機(jī)在計算能力方面超越所有經(jīng)典計算機(jī)的性能，量子技術(shù)對于國家戰(zhàn)略意義不言而喻。因此量子信息技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用已成為大國間開展科技、經(jīng)濟(jì)等領(lǐng)域綜合國力競爭，維護(hù)國家技術(shù)主權(quán)與發(fā)展主動權(quán)的戰(zhàn)略制高點之一，亦是國家戰(zhàn)略的重要組成部分。世界各國先后推出量子信息相關(guān)領(lǐng)域的支持政策。截至2023年底，全球有29個國家和地區(qū)制定和推出了量子信息領(lǐng)域的發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃或法案文件，據(jù)公開信息不完全統(tǒng)計的投資總額已超過280億美元。

以 2018 年歐盟“量子旗艦計劃”和美國《國家量子倡議（NQI）》法案為重要標(biāo)志，近年來各國在量子信息領(lǐng)域的規(guī)劃布局持續(xù)加速。2023年6個國家相繼發(fā)布量子信息相關(guān)國家戰(zhàn)略和投資規(guī)劃，計劃投資總規(guī)模達(dá)到67億美元?？傮w而言，量子信息領(lǐng)域的國際科技競爭正日趨激烈。

此外，美國也通過一系列法案限制中國量子技術(shù)的發(fā)展。2021年11月，美國將我國三家量子科技企業(yè)列入實體清單。2023年8月，美國簽署對華投資限制行政令，聚焦量子計算、半導(dǎo)體、人工智能三大領(lǐng)域。

國內(nèi)近年來也陸續(xù)出臺了多項政策，鼓勵量子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新。2016年 8 月，國務(wù)院發(fā)布的《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》在“科技創(chuàng)新 2030 重大項目”中，“量子通信與量子計算機(jī)”為名列第三的重大科技項目。在歷屆兩會中，“量子信息、量子科技”出現(xiàn)次數(shù)越來越多，具有風(fēng)向標(biāo)意義。2022年12月和2023年2月的兩次中央經(jīng)濟(jì)工作會議上，會議均強(qiáng)調(diào)要加快量子計算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。2024年3月，國家發(fā)展和改革委員會主任鄭柵潔在2024年的中國發(fā)展高層論壇年會上提及，加快布局未來產(chǎn)業(yè)，開辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，開展“人工智能+”行動。另外，地方上去年也共有22個省及直轄市發(fā)布了支持量子發(fā)展的相關(guān)政策。

二、國芯科技在量子安全領(lǐng)域的布局

基于自身全面掌握的嵌入式CPU微架構(gòu)設(shè)計技術(shù)，以及在開源指令架構(gòu)下研發(fā)出的豐富的CPU IP核，國芯科技長期致力于“云-邊-端”系列化自主可控高安全高性能芯片體系構(gòu)建。經(jīng)過20年的努力，國芯科技已成為國內(nèi)領(lǐng)先的信創(chuàng)和信息安全芯片及模組研發(fā)企業(yè)，在云安全芯片和端安全芯片的部分細(xì)分市場如云和服務(wù)器高性能安全芯片、金融POS機(jī)芯片、指紋識別芯片等領(lǐng)域占據(jù)了國內(nèi)頭部份額。

厚積薄發(fā)，量子安全產(chǎn)品線已具規(guī)模

在多年的積淀與發(fā)展后，國芯科技已經(jīng)在信創(chuàng)和信息安全領(lǐng)域構(gòu)筑出一個堅實的基礎(chǔ)，這個基礎(chǔ)不僅包括了一系列成熟的安全產(chǎn)品，還涵蓋了對具體應(yīng)用領(lǐng)域的深刻理解以及產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢的深切思考。因此，國芯科技是國內(nèi)較早開展量子技術(shù)合作，將信創(chuàng)和信息安全芯片與量子技術(shù)進(jìn)行結(jié)合的公司之一。

早在2022年，國芯科技便與參股公司合肥硅臻合作，基于國芯科技的CCP903T高性能密碼芯片與合肥硅臻QRNG25SPI量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器模組，成功研發(fā)了一款高速量子密碼卡。

交加累積，重疊增益。國芯科技充分發(fā)揮在芯片和模組設(shè)計方面的長處，依靠自身及合作伙伴的具備卓越專業(yè)素養(yǎng)和豐富實戰(zhàn)經(jīng)驗的研發(fā)團(tuán)隊，在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、智能終端等領(lǐng)域持續(xù)開展量子安全芯片及模組的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，不斷推進(jìn)信創(chuàng)和信息安全芯片和模組迭代升級。

今年8月份，國芯科技剛進(jìn)行了量子安全模組產(chǎn)品的“上新”，推出的量子安全UKEY、量子安全PCI-E密碼卡，量子安全mini PCI-E密碼卡等產(chǎn)品，可適用于PKI認(rèn)證、數(shù)字簽名、數(shù)據(jù)（實時）加解密等場景，在電力、金融、交通、教育、醫(yī)療等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。

11月8日，國芯科技發(fā)布公告，披露最新的量子安全芯片A5Q與量子密碼卡CCUPH3Q03內(nèi)部測試成功。根據(jù)公告，量子安全芯片A5Q可應(yīng)用于量子安全類智能終端和設(shè)備（如智能手機(jī)、對講機(jī)、智能電表、視頻攝像頭等），結(jié)合量子安全技術(shù)賦能傳統(tǒng)密碼體系，助力各類智能終端產(chǎn)品信息安全技術(shù)的全面升級。量子密碼卡CCUPH3Q03則是基于國芯科技CCP907T高性能密碼芯片和合肥硅臻的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器芯片推出的一款高速量子密碼卡，按照國家密碼管理局三級密碼模塊認(rèn)證要求進(jìn)行設(shè)計，已獲得獲得國家密碼管理局商用密碼產(chǎn)品認(rèn)證證書，可廣泛應(yīng)用于密碼機(jī)、簽名/驗證服務(wù)器、安全網(wǎng)關(guān)/防火墻等安全設(shè)備以及金融、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)控制、可信計算和國家重大需求等云安全應(yīng)用領(lǐng)域。

據(jù)了解，三級密碼卡具有更強(qiáng)的物理安全機(jī)制，具有防拆卸、防鉆孔探測的安全屏蔽蓋，具有基于身份的鑒別機(jī)制，提供非入侵式攻擊緩解技術(shù)的有效性證據(jù)和測試方法，有效防止電壓、溫度超出模塊正常運(yùn)行范圍對密碼模塊安全性的破壞，具有更高的安全性。

在上述產(chǎn)品中，國芯科技均采用參股公司合肥硅臻芯片技術(shù)有限公司研發(fā)的量子隨機(jī)數(shù)發(fā)生器進(jìn)行設(shè)計。目前，國芯科技的量子安全芯片產(chǎn)品已實現(xiàn)對外供貨，向國內(nèi)量子信息安全領(lǐng)域的多家廠商開展產(chǎn)品銷售，包括中電信量子、問天量子和合肥硅臻等。

相與有成，構(gòu)建量子技術(shù)生態(tài)圈

除了豐富的量子安全產(chǎn)品線，國芯科技也持續(xù)著力構(gòu)建量子技術(shù)生態(tài)圈。公司已經(jīng)與量子領(lǐng)域的知名企業(yè)安徽問天量子及參股公司合肥硅臻分別組建了量子芯片聯(lián)合實驗室。依托上述兩個量子芯片聯(lián)合實驗室，公司與合作伙伴在物聯(lián)網(wǎng)、云計算、先進(jìn)存儲、智能終端等領(lǐng)域，聯(lián)合開展量子芯片的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作，實現(xiàn)了信創(chuàng)和信息安全芯片迭代升級。

在此基礎(chǔ)上，2024年國芯科技先后又與國信量子、圖靈量子、之江量子和信安世紀(jì)等多家行業(yè)內(nèi)領(lǐng)先企業(yè)簽署戰(zhàn)略合作協(xié)議，并進(jìn)行了密切的技術(shù)合作。

之江數(shù)安量子基于國芯科技和合肥硅臻合作開發(fā)的量子加密板卡，推出了全新純國產(chǎn)量子服務(wù)器密碼機(jī)，從CPU、內(nèi)存、硬盤、網(wǎng)卡、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、管理軟件到整機(jī)全國產(chǎn)化，是純國產(chǎn)化的量子服務(wù)器密碼機(jī)。該產(chǎn)品已于今年4月15日通過國家密碼管理局商用密碼檢測中心檢測，產(chǎn)品密碼安全等級為二級，可用在等保三級及以內(nèi)應(yīng)用場景，適用于政務(wù)、電力、交通、醫(yī)療、教育、運(yùn)營商、能源石油石化等行業(yè)。

圖靈量子與國芯科技合作，以國芯科技的PCI-E密碼卡和圖靈量子的全電量子隨機(jī)數(shù)為基礎(chǔ)，打造了量子加密網(wǎng)關(guān)、量子服務(wù)器密碼機(jī)和量子密鑰管理系統(tǒng)，可以為客戶提供完整的量子安全應(yīng)用解決方案。該方案可望在安防、通信、物聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域得到應(yīng)用。

隨著國內(nèi)信息安全以及量子安全企業(yè)進(jìn)一步加強(qiáng)在研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的協(xié)同，國內(nèi)有望在近期實現(xiàn)更多量子安全產(chǎn)品的落地，不斷提升公眾、企業(yè)及國家應(yīng)對復(fù)雜安全環(huán)境的能力。大木百尋，根積深也；滄海萬仞，眾流成也。國芯科技正通過切實提高自身國產(chǎn)量子密碼技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈應(yīng)用的核心競爭力，以澎湃的熱情和堅定的決心，為數(shù)字化時代里的安全需求構(gòu)筑更堅實的防線。