隨著資訊科技的飛速發展，傳統密碼學面臨著前所未有的挑戰。量子計算的出現更是讓現有的密碼體系面臨被破解的潛在威脅。在全球量子資訊科技蓬勃發展的浪潮中，作為國內領先的信創和晶片企業，國芯科技正以前瞻性的戰略佈局和紮實的技術積累，初步構建出量子技術生態圈，並在量子安全領域展現出強勁的發展勢頭。
一、量子資訊科技：顛覆傳統的資訊處理新正規化
量子資訊科技是以量子力學原理為基礎的一種實現資訊感知、計算和傳輸的全新資訊處理方式。量子資訊科技主要包括量子計算、量子通訊和量子測量三大領域，在提升計算困難問題運算處理能力、加強資訊保安保護能力、提高感測測量精度等方面，具備超越經典資訊科技的潛力。
與傳統的基於馮諾依曼體系架構的計算不同。量子計算使用量子位元（qubit）。在當前的資訊處理計算過程中，可以取"0"和"1"兩個值的位元進行計算，但是作為量子計算機基本元素的量子位元是可以實現"0"和"1"的任意組合疊加。透過對大量的疊加態進行計算，可以實現大規模平行計算。因此，量子計算機在理論上能夠以傳統計算機無法比擬的速度解決某些問題。
量子通訊利用量子疊加態或糾纏效應，在經典通訊輔助下實現金鑰分發或資訊傳輸，理論層面具有可證明安全性。而量子密碼技術是量子通訊安全的核心技術，是量子通訊技術的基礎。量子密碼技術是指利用量子態作為資訊加密和解密的核心技術，透過利用量子態生成和分發加密金鑰來確保金鑰的安全性。由於量子通訊具有理論上不可破解的安全性，因而在保護敏感資訊方面具有重要意義。目前基於量子金鑰分發（QKD）和量子安全直接通訊（QSDC）等方案的量子保密通訊已初步實用化。
QKD技術已成熟落地，市場規模有望快速增長
量子金鑰分發(Quantum key distribution, QKD) 是基於量子力學基本原理，並結合“一次一密”的加密方式在通訊使用者之間傳輸金鑰，是目前發展最為成熟的量子通訊技術，能夠與現有的光通訊、大資料、雲計算等新型技術進行融合互補，打造服務多種行業，開放靈活、智慧互聯的量子生態體系。
QKD產品技術發展已較為成熟，目前主要集中在產品的升級迭代，以提升效能、最佳化價格應用競爭力、縮小整機尺寸、使用者友好性和產品的可擴充套件性等方面。QKD產品是網路安全領域中一種補充和增強的手段。QKD產品的發展方向將更多地關注於不同領域的深度融合，為安全通訊提供更為全面和創新的解決方案。隨著技術的不斷成熟和市場對高度安全性的需求增加，QKD作為一種補充手段將在網路安全領域發揮越來越重要的作用。
國防軍事領域是QKD當前最主要的應用市場，但未來隨著QKD技術的提升和市場對QKD技術的認可，其他行業應用規模的增加。2023年全球QKD產業規模約為9億美元。隨著全球經濟的增長，QKD的應用場景逐漸清晰與增多等驅動因素，預計未來幾年將是QKD行業快速增長階段。根據機構預測，到2030年，預計產業規模將達到76.8億美元。
QRNG應用領域廣泛，發展潛力巨大
量子隨機數發生器(Quantum Random Number Generator, QRNG) 是一種利用量子力學原理生成真隨機數的器件，是迄今為止唯一在理論上可證的真隨機數發生器，是資訊安全系統中理想的金鑰源。
目前，QRNG在各個領域都有應用，包括汽車、手機、物聯網以及其他市場。在汽車行業，QRNG晶片用於安全通訊和加密，增強車輛網路安全。手機也受益於QRNG晶片，可確保安全交易並保護使用者敏感資料。在物聯網和邊緣裝置領域，QRNG為透過互連裝置傳輸的關鍵資訊提供安全保障。
2023年，全球QRNG產業規模約為8,000萬美元。未來，QRNG將會在金融服務、醫療保健和國防等多個行業中不斷整合，在這些領域中對安全通訊、資料儲存和數字交易的需求將為QRNG產業發展創造豐富的機會，推動QRNG市場規模增長。預計到2030年，QRNG產業規模將達到34億美元。
量子安全事關重大，各國支援政策頻出
由於量子計算機在計算能力方面超越所有經典計算機的效能，量子技術對於國家戰略意義不言而喻。因此量子資訊科技的發展與應用已成為大國間開展科技、經濟等領域綜合國力競爭，維護國家技術主權與發展主動權的戰略制高點之一，亦是國家戰略的重要組成部分。世界各國先後推出量子資訊相關領域的支援政策。截至2023年底，全球有29個國家和地區制定和推出了量子資訊領域的發展戰略規劃或法案檔案，據公開資訊不完全統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）》法案為重要標誌，近年來各國在量子資訊領域的規劃佈局持續加速。2023年6個國家相繼釋出量子資訊相關國家戰略和投資規劃，計劃投資總規模達到67億美元。總體而言，量子資訊領域的國際科技競爭正日趨激烈。
此外，美國也透過一系列法案限制中國量子技術的發展。2021年11月，美國將我國三家量子科技企業列入實體清單。2023年8月，美國簽署對華投資限制行政令，聚焦量子計算、半導體、人工智慧三大領域。
國內近年來也陸續出臺了多項政策，鼓勵量子科技產業發展與創新。2016年 8 月，國務院釋出的《“十三五”國家科技創新規劃》在“科技創新 2030 重大專案”中，“量子通訊與量子計算機”為名列第三的重大科技專案。在歷屆兩會中，“量子資訊、量子科技”出現次數越來越多，具有風向標意義。2022年12月和2023年2月的兩次中央經濟工作會議上，會議均強調要加快量子計算等前沿技術研發和應用推廣。2024年3月，國家發展和改革委員會主任鄭柵潔在2024年的中國發展高層論壇年會上提及，加快佈局未來產業，開闢量子技術、生命科學等新賽道，開展“人工智慧+”行動。另外，地方上去年也共有22個省及直轄市釋出了支援量子發展的相關政策。
二、國芯科技在量子安全領域的佈局
基於自身全面掌握的嵌入式CPU微架構設計技術，以及在開源指令架構下研發出的豐富的CPU IP核，國芯科技長期致力於“雲-邊-端”系列化自主可控高安全高效能晶片體系構建。經過20年的努力，國芯科技已成為國內領先的信創和資訊保安晶片及模組研發企業，在雲安全晶片和端安全晶片的部分細分市場如雲和伺服器高效能安全晶片、金融POS機晶片、指紋識別晶片等領域佔據了國內頭部份額。
厚積薄發，量子安全產品線已具規模
在多年的積澱與發展後，國芯科技已經在信創和資訊保安領域構築出一個堅實的基礎，這個基礎不僅包括了一系列成熟的安全產品，還涵蓋了對具體應用領域的深刻理解以及產業發展趨勢的深切思考。因此，國芯科技是國內較早開展量子技術合作，將信創和資訊保安晶片與量子技術進行結合的公司之一。
早在2022年，國芯科技便與參股公司合肥矽臻合作，基於國芯科技的CCP903T高效能密碼晶片與合肥矽臻QRNG25SPI量子隨機數發生器模組，成功研發了一款高速量子密碼卡。
交加累積，重疊增益。國芯科技充分發揮在晶片和模組設計方面的長處，依靠自身及合作伙伴的具備卓越專業素養和豐富實戰經驗的研發團隊，在物聯網、雲計算、智慧終端等領域持續開展量子安全晶片及模組的研發和產業化工作，不斷推進信創和資訊保安晶片和模組迭代升級。
今年8月份，國芯科技剛進行了量子安全模組產品的“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密碼卡等產品，可適用於PKI認證、數字簽名、資料（實時）加解密等場景，在電力、金融、交通、教育、醫療等領域有廣泛的應用前景。
11月8日，國芯科技釋出公告，披露最新的量子安全晶片A5Q與量子密碼卡CCUPH3Q03內部測試成功。根據公告，量子安全晶片A5Q可應用於量子安全類智慧終端和裝置（如智慧手機、對講機、智慧電錶、影片攝像頭等），結合量子安全技術賦能傳統密碼體系，助力各類智慧終端產品資訊保安技術的全面升級。量子密碼卡CCUPH3Q03則是基於國芯科技CCP907T高效能密碼晶片和合肥矽臻的量子隨機數發生器晶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組認證要求進行設計，已獲得獲得國家密碼管理局商用密碼產品認證證書，可廣泛應用於密碼機、簽名/驗證伺服器、安全閘道器/防火牆等安全裝置以及金融、物聯網、工業控制、可信計算和國家重大需求等雲安全應用領域。
據瞭解，三級密碼卡具有更強的物理安全機制，具有防拆卸、防鑽孔探測的安全遮蔽蓋，具有基於身份的鑑別機制，提供非入侵式攻擊緩解技術的有效性證據和測試方法，有效防止電壓、溫度超出模組正常執行範圍對密碼模組安全性的破壞，具有更高的安全性。
在上述產品中，國芯科技均採用參股公司合肥矽臻晶片技術有限公司研發的量子隨機數發生器進行設計。目前，國芯科技的量子安全晶片產品已實現對外供貨，向國內量子資訊保安領域的多家廠商開展產品銷售，包括中電信量子、問天量子和合肥矽臻等。
相與有成，構建量子技術生態圈
除了豐富的量子安全產品線，國芯科技也持續著力構建量子技術生態圈。公司已經與量子領域的知名企業安徽問天量子及參股公司合肥矽臻分別組建了量子晶片聯合實驗室。依託上述兩個量子晶片聯合實驗室，公司與合作伙伴在物聯網、雲計算、先進儲存、智慧終端等領域，聯合開展量子晶片的研發和產業化工作，實現了信創和資訊保安晶片迭代升級。
在此基礎上，2024年國芯科技先後又與國信量子、圖靈量子、之江量子和信安世紀等多家行業內領先企業簽署戰略合作協議，並進行了密切的技術合作。
之江數安量子基於國芯科技和合肥矽臻合作開發的量子加密板卡，推出了全新純國產量子伺服器密碼機，從CPU、記憶體、硬碟、網絡卡、作業系統、資料庫、管理軟體到整機全國產化，是純國產化的量子伺服器密碼機。該產品已於今年4月15日透過國家密碼管理局商用密碼檢測中心檢測，產品密碼安全等級為二級，可用在等保三級及以內應用場景，適用於政務、電力、交通、醫療、教育、運營商、能源石油石化等行業。
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數為基礎，打造了量子加密閘道器、量子伺服器密碼機和量子金鑰管理系統，可以為客戶提供完整的量子安全應用解決方案。該方案可望在安防、通訊、物聯網、工業網際網路等領域得到應用。
隨著國內資訊保安以及量子安全企業進一步加強在研發和產業化應用的協同，國內有望在近期實現更多量子安全產品的落地，不斷提升公眾、企業及國家應對複雜安全環境的能力。大木百尋，根積深也；滄海萬仞，眾流成也。國芯科技正透過切實提高自身國產量子密碼技術產業鏈應用的核心競爭力，以澎湃的熱情和堅定的決心，為數字化時代裡的安全需求構築更堅實的防線。
