行业主要上市公司：国盾量子 ( 688027.SH ) ;中天科技 ( 600522.SH ) ;亨通光电 ( 600487.SH ) ;科大国创 ( 300520.SZ ) ; 电科网安 ( 002268.SZ ) ;神州信息 ( 000555.SZ ) 等
本文核心数据：市场规模 ; 国产化 ; 竞争格局 ;
量子通信行业关键元器件众多
目前，量子通信的关键元器件有光芯片、激光器、量子随机数发生器、单光子探测器。除此之外，量子通信行业其他关键元器件还包括：量子安全路由器以及量子交换机等。
光芯片，又称光子芯片或光电芯片，是一种重要的集成光电子器件。光芯片按功能可以分为激光器芯片和探测器芯片，其中激光器芯片主要用于发射信号，将电信号转化为光信号，探测器芯片主要用于接收信号，将光信号转化为电信号。激光器芯片，按出光结构可进一步分为面发射芯片和边发射芯片，面发射芯片包括 VCSEL 芯片，边发射芯片包括 FP、DFB 和 EML 芯片 ; 探测器芯片，主要有 PIN 和 APD 两类。从国产化率来看，截至 2023 年国内相关企业仅在 2.5G 和 10G 光芯片领域实现核心技术的掌握，2.5G 及以下速率光芯片国产化率超过 90%;10G 光芯片国产化率约 60%;25Gbs 及以上的光芯片国产化率低，仅有 4%。
2025 年，中国光子芯片产业迎来了产业化和创新体系的重大跃升。以 " 流星 1 号 " 光计算芯片量产、6 英寸薄膜铌酸锂晶圆规模化、超复用光子张量处理器问世为代表的先进技术，正逐步融入华为昇腾等本土算力体系，为 AI 计算、高速通信、量子信息等关键领域构筑了坚实的自主技术基础。
量子精密测量利用量子态的敏感性提升测量精度，其应用涵盖原子钟、量子磁力仪、引力波探测等领域，激光器是这些系统的核心光源。量子级联激光器是一种基于半导体异质结的超小型激光源，其工作原理依赖于电子在量子阱子能带间的跃迁。与传统激光器不同，量子级联激光器通过多级有源区的级联结构实现电子重复利用，从而在单一电子穿过器件过程中产生多个光子，显著提高电光转换效率和输出功率。这种独特的工作机制使其在中红外至太赫兹波段具有较高功率和较窄线宽，为量子通信领域提供了新的可能性。
近年来，由于光纤激光器性能优异，适用性较强，近十年市场份额快速提升，未来光纤激光器将逐步成为激光器市场主导类型。根据 Laser Focus World 数据显示，2018-2024 年，我国在全球激光器市场中所占的比重呈波动上涨趋势，市场规模从 94.5 亿美元增长至 172 亿美元，折合人民币我国激光器市场规模约 1229 亿元。
QRNG ( 量子随机数发生器 ) 通过充分利用量子力学的随机性质，实现了真正的随机数生成，为量子通信系统提供了关键的安全基础。在量子通信中，随机数的生成对于 QKD 协议至关重要。QRNG 通过基于量子态的测量利用不可预测的量子性质，确保了生成的随机数无法被经典计算机所预测或推测。这种真正的随机性为量子密钥的生成提供了坚实的基础，防范了潜在的信息窃听和破解威胁。量子随机数发生器的随机性来源更加清晰，并可采用物理滴理论严格证明其随机性，具有更高的安全性。随机数在社会生活不同方面都有着重要的应用，尤其是如今的计算机、信息安全等领域。更值得注意的是，随机数在量子密钥分发 ( QKD ) 技术中也有着至关重要的地位，是随机密钥安全性的来源，同时在后处理中也是必不可少的。量子随机数的产生包括随机源选择、数字化采样、数据后处理、随机性检验四个步骤：
单光子探测器是一种高灵敏度的光探测器，能够在非常低的光照条件下工作，甚至能够检测单个光子。量子信号在传输过程中会因光纤衰减、散射等因素产生光子损耗。单光子探测器通过精确测量接收端光子的数量，与发射端发射的光子数量进行对比，能准确评估量子信道的损耗情况，为量子通信系统的性能优化提供依据。探测器凭借其高灵敏度和低噪声特性，能够检测到噪声光子，通过对噪声光子的统计分析，评估量子信道的噪声水平，以便采取相应的降噪措施，提高量子通信的质量和可靠性。
目前，常用的单光子探测器件主要有光电倍增管 ( PMT ) 、雪崩光电二极管 ( APD ) 及超导纳米线单光子探测 ( SNSPD ) 等。其中，光电倍增管和雪崩光电二极管都属于传统单光子技术的光电器件。光电倍增管由光窗、光电阴极、聚焦电极、倍增极及阳极等部分组成。雪崩光电二极管是具有内部光电增益的半导体光电子器件，利用载流子的雪崩倍增效应来放大光电信号。随着光电探测技术以及新型结构的发展，出现了基于量子点的单光子探测器、可见光子计数器、基于频率上转换技术的单光子探测器和超导单光子探测器等多种新颖光电探测器。目前，中国单光子探测器的供应商主要有：国盾量子、问天量子、启科量子、国腾量子、九州量子等。
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