Fraunhofer ISI 和萨尔大学在一项新研究中分析了三代量子通信。该研究的定量监测可以深入了解专利发展、预测未来增长并比较国际研究策略。该研究还考察了德国和欧洲在国际背景下的地位。

安全通信是自由社会的基石，对于关键基础设施的可靠运行至关重要。加密方法对于确保这一点至关重要。然而，当今加密过程的安全性受到量子计算机快速发展的威胁。在可预见的将来，这些技术可能能够破解传统加密技术。

这是哪里量子通信基于它的“量子安全”加密策略开始发挥作用。这些建立在量子密钥分发 (QKD) 提供的未来技术基础之上，该技术承诺在物理上安全通讯基于量子力学原理和量子中继器，可以在更远的距离上传输量子态。

在此背景下，弗劳恩霍夫 ISI 和萨尔大学的一项新研究仔细研究了量子通信技术的现状。该研究是德国量子通信伞项目 (SQuaD) 的一部分。除了市场准备情况、优点和缺点之外，还进行了定量监测，以分析出版物和专利活动、增长率和技术资金。

量子通信技术概述

该研究考虑了三代量子通信。第一代量子密钥分发 (QKD) 基于准备和测量原理，通过准备和测量量子态生成安全密钥，然后用于对实际消息进行编码。

攻击者窃听或复制量子态的任何尝试都会导致可检测到的状态变化。准备和测量 QKD 已经是一种面向市场的安全通信技术。然而，其广泛使用目前受到以下因素的阻碍：高成本以及待定的安全证明、认证和批准。

在第二代中，量子密钥分配（QKD）与光子纠缠源，量子力学粒子之间的特殊连接形式保证了安全通信。任何对该链接的干扰或窃听尝试都是可以检测到的。基于纠缠的 QKD 尚未像准备和测量 QKD 那样成熟，目前仅实现较低的密钥速率，但在未来复杂的通信网络中可能具有优势。

第三代包括量子中继器的开发，它可以实现更长距离的纠缠分布。这可以显着增加 QKD 的范围。量子中继器还使分布式量子计算成为可能，这有可能使量子计算机的计算能力成倍增加。

量子中继器可以为未来量子通信网络的发展做出重要贡献，因此在IT安全和关键基础设施的保护方面与社会高度相关。但目前量子中继器对于商业应用还不够成熟，需要进一步研究。

未来年增长率在15%至25%之间

该研究对量子通信专利活动的分析清楚地表明，近期专利申请的最大份额来自欧盟（35%），其次是美国（29%）和中国（15%）。即使工业界在这些专利申请中占据主导地位，所占份额约为。70%，该技术继续受到研究组织（约 30%）的大力推动。

此外，对大量量子通信市场研究的分析表明，该市场在未来几年将强劲增长。分析的市场评估和预测的中位数是 2023 年全球营业额为 17 亿欧元，到 2030 年可能会增加到 58 亿欧元。

大多数分析研究预计年增长率在 15% 至 25% 之间。此外，对国际研究和创新战略的分析表明，除德国和欧盟外，中国、美国、英国、日本和韩国也认识到量子通信的战略重要性，并设立了相关资助计划。

加强技术主权

这项研究由 Fraunhofer ISI 的 Thomas Schmaltz 博士和萨尔大学的 Christoph Becher 教授协调，表明有必要保护德国和欧洲的关键技术：最终，安全通信可以保证国家安全、秘密和隐私的保护以及经济和政治进程的完整性。

为了加强德国和欧洲在量子通信方面的技术主权，并能够在系统层面了解相关技术并开发和生产它们，该研究确定了仍然需要克服的一些挑战。

其中包括降低目前非常高的基础设施成本、进一步开发技术以及提高社会和潜在用户对 IT 安全风险的认识，这反过来又是广泛市场实施的先决条件之一。

技术主权可以通过持续的公共资助、工业最终用户的购买激励、对欧洲基础设施的投资以及公共关系和教育计划来加强。其他至关重要的措施包括促进技术向工业转移、消除审批障碍以及欧盟成员国当局之间的密切合作。