Fraunhofer ISI 和薩爾大學在一項新研究中分析了三代量子通訊。該研究的定量監測可以深入了解專利發展、預測未來成長並比較國際研究策略。該研究也考察了德國和歐洲在國際背景下的地位。

安全通訊是自由社會的基石，對於關鍵基礎設施的可靠運作至關重要。加密方法對於確保這一點至關重要。然而，當今加密過程的安全性受到量子電腦快速發展的威脅。在可預見的將來，這些技術可能能夠破解傳統加密技術。

這是哪裡量子通訊基於它的「量子安全」加密策略開始發揮作用。這些建立在量子金鑰分發 (QKD) 提供的未來技術基礎之上，該技術承諾在物理上安全通訊基於量子力學原理和量子中繼器，可以在更遠的距離傳輸量子態。

在此背景下，弗勞恩霍夫 ISI 和薩爾大學的一項新研究仔細研究了量子通訊技術的現狀。該研究是德國量子通訊傘計畫 (SQuaD) 的一部分。

量子通訊技術概述

該研究考慮了三代量子通訊。第一代量子金鑰分發 (QKD) 基於準備和測量原理，透過準備和測量量子態產生安全性金鑰，然後用於對實際訊息進行編碼。

攻擊者竊聽或複製量子態的任何嘗試都會導致可偵測到的狀態變化。準備和測量 QKD 已經是一種面向市場的安全通訊技術。然而，其廣泛使用目前受到以下因素的阻礙：高成本以及待定的安全證明、認證和批准。

在第二代中，量子密鑰分配（QKD）與光子糾纏源，量子力學粒子之間的特殊連接形式保證了安全通訊。任何對該連結的干擾或竊聽嘗試都是可以檢測到的。基於糾纏的 QKD 尚未像準備和測量 QKD 那樣成熟，目前僅實現較低的密鑰速率，但在未來複雜的通訊網路中可能具有優勢。

第三代包括量子中繼器的開發，它可以實現更長距離的糾纏分佈。這可以顯著增加 QKD 的範圍。量子中繼器也使分散式量子運算成為可能，這有可能使量子電腦的運算能力倍增。

量子中繼器可以為未來量子通訊網路的發展做出重要貢獻，因此在IT安全和關鍵基礎設施的保護方面與社會高度相關。但目前量子中繼器對於商業應用還不夠成熟，需要進一步研究。

未來年增率在15%至25%之間

該研究對量子通訊專利活動的分析清楚地表明，近期專利申請的最大份額來自歐盟（35%），其次是美國（29%）和中國（15%）。即使工業界在這些專利申請中佔據主導地位，所佔份額約為。70%，該技術繼續受到研究組織（約 30%）的大力推動。

此外，對大量量子通訊市場研究的分析表明，該市場在未來幾年將強勁成長。分析的市場評估和預測的中位數是 2023 年全球營業額為 17 億歐元，到 2030 年可能會增加到 58 億歐元。

大多數分析研究預計年增長率在 15% 至 25% 之間。此外，對國際研究和創新戰略的分析表明，除德國和歐盟外，中國、美國、英國、日本和韓國也認識到量子通訊的戰略重要性，並設立了相關資助計畫。

加強技術主權

這項研究由 Fraunhofer ISI 的 Thomas Schmaltz 博士和薩爾大學的 Christoph Becher 教授協調，表明有必要保護德國和歐洲的關鍵技術：最終，安全通訊可以保證國家安全、秘密和隱私的保護以及經濟和政治進程的完整性。

為了加強德國和歐洲在量子通訊方面的技術主權，並能夠在系統層面了解相關技術並開發和生產它們，該研究確定了仍需要克服的一些挑戰。

其中包括降低目前非常高的基礎設施成本、進一步開發技術以及提高社會和潛在用戶對 IT 安全風險的認識，這反過來又是廣泛市場實施的先決條件之一。

技術主權可以透過持續的公共資助、工業最終用戶的購買激勵、對歐洲基礎設施的投資以及公共關係和教育計劃來加強。其他至關重要的措施包括促進科技向工業轉移、消除審批障礙以及歐盟成員國當局之間的密切合作。