量子网络新时代！英国科学家开发出新型特种光纤：能在节点本身实现量子计算【附光纤光缆技术赛道观察图谱】

瞻观前沿

近日，英国巴斯大学物理学家开发出新一代特种光纤，以应对未来量子计算时代出现的数据传输挑战。该成果有望推动大规模量子网络的扩展。研究成果发表在新一期《应用物理快报·量子》上。

量子技术备受期待之处，在于它能以前所未有的计算能力使人们解决复杂的逻辑问题、开发新药，同时，量子技术还能通过提供牢不可破的加密技术，为人们带来更安全的通信。然而，由于光纤的实心芯，当今在全球范围内传输信息的有线网络，并不适合未来的量子通信。

此次，巴斯大学研究人员从光纤技术的角度分析了量子互联网的相关挑战，提出了一系列实现稳健、大规模量子网络可扩展性的解决方案，包括用于长距离通信的光纤和允许量子中继器的特种光纤。新制造的特种光纤与标准电信光纤不同，其具有微结构芯，由沿光纤整个长度分布的复杂气穴图案组成。这些图案使人们可操纵光纤内部光的特性，创建纠缠光子对，改变光子的颜色，甚至捕获光纤内部的单个原子。

研究团队介绍说，特种光纤通过充当纠缠单光子源、量子波长转换器、低损耗开关或量子存储器容器，能在节点本身实现量子计算。同时，特种光纤可直接集成到网络中，极大延长了可运行距离。新型光纤还能生成更多奇特的光量子态，应用于量子计算、精密传感和信息加密，这也为未来的量子计算机大规模应用奠定了基础。

图片来源：卡梅隆·麦克嘉里/英国巴斯大学

技术价值观察

光纤光缆的上游主要有光纤预制棒(由光纤材料如四氯化锗、特种气体等加工而成)、光纤涂料(主要应用于光纤预制棒后的拉丝工艺中)、光纤束管料(束管式光纤材料)、聚乙烯(光缆产品内外护套材料)、光纤光缆生产设备等，其中预制棒是重要原材料;产业中游是光纤光缆的生产与解决方案的提供;下游应用领域包括通信行业、汽车行业、能源行业、轨道交通行业、海洋经济领域等。

英国巴斯大学物理学家开发出新一代特种光纤，以应对未来量子计算时代出现的数据传输挑战，该成果有望推动大规模量子网络的扩展。因此，从光纤光缆产业链上看，该技术处于产业链的下游应用环节。

宏观市场观察

——光缆为光纤光缆行业终端产品

光纤是一种传输光束的细而柔软的媒质。多数光纤在使用前必须由几层保护结构包覆，包覆后的缆线即被称为光缆。所以光纤是光缆的核心部分，光纤经过一些构件极其附属保护层的保护就构成了光缆。

光纤光缆是新一代的传输介质，与铜质介质相比，光纤无论是在安全性、可靠性还是网络性能方面都有了很大的提高。光纤传输的带宽大大超出铜质线缆，而且支持的最大距离达两公里以上。光纤光缆具有抗电磁干扰性好、保密性强、速度快、传输容量大等优点。

——全球光纤光缆市场规模

对更高带宽和更快连接速度的需求不断增长，促进了光缆市场规模的进一步提升。另外，由于越来越多地使用互联网进行视频通话、游戏、在线购物和社交媒体，企业和个人对高带宽的需求也出现激增。根据Research And Markets数据，2021年全球光纤光缆行业市场规模约为665.4亿美元。

——康宁、古河和长飞为全球光纤光缆前三企业

根据网络电信信息研究院《2021全球光通信最具竞争力企业10强》榜单评选结果，全球光纤光缆榜单中，10强企业由4个国家占据，分别是来自美国(康宁)、意大利(普睿司曼)、日本(古河电工/OFS、住友电工、藤仓)、中国(长飞、亨通、烽火通信、中天、富通)，其中，中国企业占据半壁江山。市占率前三的企业分别为康宁、古河电工和长飞。

——我国光缆线路长度不断增长

随着社会需求的增加，光缆网络规模持续扩大，2014-2021年，我国光缆长度呈不断增长趋势，由2014年的2046万公里增长至2021年的5488万公里，增长幅度超1.6倍。2021年，我国新建光缆线路长度319万公里，全国移动通信基站总数达996万个，全年净增65万个。

——光缆产量出现回暖

我国经济持续、快速发展，在“宽带中国”、“三网融合”等国家政策驱动下，5G、物联网、电子、军事等各领域对光纤光缆的市场需求持续增长。2017-2019年，随着全国光缆覆盖面的不断提高，光缆产量呈微幅下降趋势。但2020年以来，“千兆宽带”及“互联网+”浪潮兴起，光缆产量出现回升。

根据国家统计局的数据显示，2016-2019年，中国光缆产量走势呈下降趋势，由2016年的32949万芯千米下降至2019年的26516万芯千米。2021年，全年光缆累计产量32181.6万芯千米，光缆产量累计增长11.6%。

——价格、寿命、产能和维护制约了行业发展

虽然光纤光缆的未来需求仍然较高，但市场竞争激烈，政策和技术面临不确定性，在发展的过程中存在一定风险。同时，光纤光缆产品使用寿命有限，且维护困难，是行业发展难以避免的痛点。另外，在供需和售价方面对行业中企业同样有所挑战。

——企业竞争：长飞光纤、亨通光电和烽火通信为龙头企业

光纤光缆行业中，技术创新能力、下游客户广度、净资产等指标都对企业影响较大。根据中国通信学会光通信委员会公布的《2021年中国光纤光缆最具竞争力企业10强》，从诸多指标综合来看，我国光纤光缆行业竞争力前五名分别为长飞光纤、亨通光电、烽火通信、富通股份和中天科技，另外，特发信息、通鼎互联、永鼎股份、通光线缆和法尔胜光科也有较强竞争力。

——光纤光缆行业发展趋势

光纤网络具备绿色低碳、远距离、高带宽、低时延、抗干扰、易升级等特点，是新一代数字基础设施的“最佳底座”。预计光纤光缆行业呈现如下发展趋势：

除了支持互联网发展以外，对光纤光缆需求有拉动作用的还有海缆和数据中心。例如，智慧海洋系统解决方案依托强大的海洋信息系统，以完善的海洋信息采集与传输体系为基础，运用工业大数据和互联网大数据技术，实现海洋资源共享、挖掘新需求，实现海洋数据处理与共享广泛应用，是未来的重点发展方向。另外，光纤预制棒是光纤光缆产品生产过程中重要的部件，技术壁垒高但产品依附度高，对光纤预制棒的研发过程必不可少。

中国光纤光缆技术赛道热力图

根据前瞻产业热力图显示，与光纤光缆关键技术强关联的城市集群主要集中在华北、华南和西北地区，并且以天津、广东和陕西地区为重点发展区域，未来布局光纤光缆技术及其他相关技术的发展路径，极大可能性在于华东华南优先导入，其中可重点关注天津市河东区、广东省深圳市福田区及陕西省西安市雁塔区所处光纤光缆的相关企业，以及该地方对于光纤光缆的产业发展投资环境、供给市场的潜力空间。

前瞻经济学人APP资讯组

更多本行业研究分析详见前瞻产业研究院《中国光纤光缆行业深度调研与投资战略规划分析报告》。

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