2025.9.17计算机行业深度研究

一、量子计算与后量子密码技术概述

1. 量子计算的优势与发展现状

• 量子计算基于量子力学的叠加、纠缠和量子干扰等独特行为，基本信息单位为量子比特，相比传统计算的二进制比特，可存放所有可能状态的叠加，具备更强的并行计算能力、协同处理能力与更低能耗。

• 硬件层面，超导量子计算进展显著，国内与海外科技巨头差距不断缩小；应用层面，量子计算与教育科研、生物医药、化工材料等多领域加速融合，全球科技巨头争相布局，软硬件体系已初具雏形。

• 市场规模方面，据 ICV 数据，2023 年全球量子计算市场规模达 47 亿美元，预计 2023-2028 年年均增长率（CAGR）为 44.8%，2027 年专用量子计算机或实现性能突破，2035 年市场规模有望超过 8000 亿美元。

2. 后量子密码技术的诞生背景与作用

• 随着量子计算技术在硬件、算法等层面突破，其强大计算能力对传统密码体系构成威胁。传统密码学基于大整数分解、离散对数等数学难题，而量子计算的 Shor 算法等可在多项式时间内破解这些难题，现有大量基于大整数分解的加密系统面临失效风险，还会影响依赖传统密码技术的通信协议、数字签名等安全机制。

• 后量子密码技术（PQC，又称抗量子密码技术 QRC）旨在构建抵御量子计算机攻击的新型密码体系，基于量子计算机难以快速解决的数学难题或物理特性，设计安全的加密、签名和密钥交换机制，是保障未来信息安全的重要技术手段。

3. 后量子密码技术的技术路线

• 基于格的密码算法：利用格中最短向量问题和最近向量问题的高计算复杂度保障安全，即便量子计算机也难短时间求解。

• 基于哈希的后量子密码算法：以哈希函数的单向性和碰撞阻力为核心，构建数字签名等机制，规避量子计算冲击下的安全风险。

• 基于编码的密码算法：以纠错码理论为基础，构造特定性质纠错码实现密码功能，解码随机线性码是 NP-Hard 问题，抗量子攻击能力强。

• 基于多变量的后量子密码算法：基于有限域上多变量多项式方程组求解困难性设计，构造复杂多项式系统，无私钥时求解极难，面对量子计算机仍具高安全性。

• 基于同源的后量子密码算法：基于代数几何中椭圆曲线或超椭圆曲线的同源问题构建，利用求解特定同源问题的计算困难性提供安全屏障。

二、后量子密码技术发展现状

1. 美国：全球领先

• 标准化进程：由美国国家标准与技术研究院（NIST）主导，2016 年 12 月向全球征集后量子公钥密码算法，2024 年发布首批后量子密码联邦信息处理标准（FIPS），确定两个密钥封装算法和三个签名算法，未来还将吸纳多元技术路线签名方案。

• 路线图规划：2021 年 10 月 NIST 发布应对量子技术风险路线图，提出 2024 年发布后量子密码算法标准，2030 年前完成向该标准的迁移，政府安全机构与科技企业积极推动技术落地。

• 产业推进：跨国公司和行业巨头加速构建产业生态。产品供给上，IBM 推出 QuantumSafe 整套解决方案，微软推出开源后量子密码项目 liboqs，谷歌创建 ECC/Dilithium 混合签名模式；应用上，2023 年 6 月 SandboxAQ 公司获美国国防信息系统局合同实施后量子加密管理解决方案，2024 年 9 月谷歌更新 Chrome 浏览器后量子加密技术，用 ML-KEM 算法取代实验性 Kyber 算法。

2. 中国：标准完善与产业试点阶段

• 标准化进程：中国密码学会 2019 年组织全国密码算法设计竞赛，非对称算法部分征集 38 个算法，最终评出 14 项优胜算法；2023 年国家标准化管理委员会开展后量子密码标准前瞻研究和规划布局；2024 年部分后量子密码方案在密码行业标准化技术委员会立项；2025 年 2 月商用密码标准研究院面向全球征集需同时抵抗经典与量子攻击的新一代公钥、杂凑、分组密码算法。

• 产业推进：硬件研究与应用探索并行。芯片研究方面，清华大学刘雷波教授团队设计跨数学难题的抗量子密码芯片，华中科技大学研发的后量子密码芯片在 SMIC40nm 工艺下实现 Kyber 算法，但目前市场尚无公开发售的商业后量子密码芯片产品，部分厂商推出的相关产品处于内部测试或试点验证；开源密码库方面，郁昱教授团队开发维护的 PQMagic 支持 FIPS 203-205 标准及国产 Aigis 算法；应用试点方面，华夏银行区块链试点 Dilithium-SM3 混合签名方案，中国电信 5G 核心网部署 “密流量子盾” 系统。

三、国内龙头企业布局情况

1. 三未信安

• 作为密码芯片龙头、商用密码基础设施提供商，产品全面支持国产多种密码算法及抗量子密码算法，为多领域提供密码服务。

• 自主研发涵盖从密码芯片到密码板卡、密码整机、密码系统的全系列抗量子密码产品体系，兼容传统密码技术体系并具备抗量子加固功能，全系支持 NIST 发布的四种标准抗量子密码算法，可实现用户抗量子密码需求全场景覆盖。

2. 天融信

• 2018 年战略投资安徽问天量子科技股份有限公司并达成合作，布局量子计算领域，推出量子网络密码机产品，将多项量子密码相关研究成果应用于多款产品，参与 “宁苏量子干线” 等国家级网络通信建设。

• 2025 年 7 月，其战略股东安徽问天量子科技股份有限公司携手华中科技大学研制出国内首颗后量子密码安全芯片及配套密码卡，采用 “后量子密码 SoC + 量子随机数芯片” 双芯同构架构，兼容 NIST 候选算法体系与国密算法族，已在多关键基础设施领域完成适配验证，天融信有望率先将该芯片集成至主力产品，推出全栈后量子安全解决方案。

3. 电科网安

• 作为以密码为核心的信息安全产品和系统的主要供应商，持续加大后量子密码领域前沿技术研究，覆盖理论、工程实现及应用技术研究，参与国家相关标准制定，与高校、科研院所合作协同创新。

• 硬件方面，2025 年 6 月发布 “量铠” 抗量子密码系列产品，其中 “量铠” 抗量子密码芯片实现抗量子与传统密码算法动态重构敏捷应用，具备多重防护设计，可参与数字安全基础设施建设；应用创新方面，基于全产业链布局优势开展密码应用创新，形成多种解决方案；项目落地方面，中标中国移动研究院量子通信服务项目，实现相关技术成果转化。

4. 吉大正元

• 围绕 “密码” 核心战略，探索新型抗量子密码算法设计，将产品技术延展至量子密码和抗量子密码领域，构建量子安全能力体系。

• 推出后量子 PKI 系统，采用模块化设计，兼容现有 PKI 生态并扩展后量子双证书体系；拥有混合密钥协商与数字签名技术，如 LS 1.3 后量子混合密钥协商组件、多层默克尔树签名系统；推出后量子密码卡 / 密码机、元密一体机等多款后量子密码硬件设备；联合中电信量子公司，采用 “量子密钥 + 后量子算法” 双重防护架构，通过 QKD 技术实现业务密钥抗量子安全传输。

5. 国盾量子

• 作为我国量子信息产业化的开拓者、实践者和引领者，构建涵盖量子通信、量子计算、量子精密测量领域的全产品矩阵，依托技术积淀推进国产化产业链发展，支撑后量子密码技术商业化落地。

• 2025 年 5 月，与中电信量子等单位合作实现全球首例基于融合量子密钥分发（QKD）和后量子密码（PQC）的分布式密码体系，基于该体系成功接通北京到合肥横跨 1000 公里的跨域量子密信电话，推动 “QKD+PQC” 量子安全解决方案从可行性验证走向规模化商用。

6. 格尔软件

• 以技术研发为核心驱动力，提前布局抗量子技术，2024 年完成全线密码产品抗量子能力升级，兼容 NIST 抗量子算法及中国多种抗量子算法，2024 年 6 月发布量子安全 PKI 基础设施、量子安全密钥管理系统等抗量子产品，格尔安全认证网关成为首家通过中国信息通信研究院抗量子技术验证的网关产品，构建全套量子安全相关产品体系。

• 积极参与抗量子科研课题试点工作，在银行、证券等行业应用项目中立项并通过权威机构验收，其证券行业抗量子解决方案具备算法兼容性突破、迁移成本最优、场景化防护体系三大核心优势。

7. 国芯科技

• 聚焦国产自主可控嵌入式 CPU 技术研发和产业化应用，前瞻性布局量子技术，与量子领域知名企业合作，推动信创和信息安全芯片迭代升级，与安徽问天量子科技股份有限公司、合肥硅臻芯片技术有限公司分别组建量子芯片联合实验室，开展量子安全芯片研发和产业化工作，多款产品被中电信量子、问天量子等企业采用并应用于电力等关键领域。

• 2025 年 5 月 6 日公告，与参股公司郑州信大壹密科技有限公司合作研发的抗量子密码芯片 AHC001 在内部测试中成功，实现信息安全芯片产品抗量子化提升，完善信创与信息安全芯片产品布局，推出 CCUPHPQ01 抗量子密码卡，支持多种经典密码算法与 NIST 发布的 PQC 抗量子密码算法及可重构相关算子。

四、风险提示

1. 量子计算技术发展不及预期：当前量子计算技术处于起步阶段，技术路线复杂，无法确定不同技术路线落地的确定性，若相关公司选择错误技术路线，可能导致产品竞争力下滑，进而对业绩产生不良影响。

2. 行业竞争加剧：量子计算领域市场潜力大，吸引力强，若行业竞争加剧，可能会对相关公司的利润率水平造成不良影响。