中国信通院：量子信息技术发展与应用研究报告（2022年）_71页_5mb

量子信息技术发展与应用研究报告（2022年）总结

核心内容

量子信息技术作为量子科技的重要组成部分，涵盖量子计算、量子通信和量子测量三大领域。其在提升计算能力、增强信息安全和提高测量精度等方面展现出超越经典信息技术的潜力。全球多国将量子信息技术纳入政策布局与投资热点，推动其科研、应用和产业生态构建。中国在该领域具备良好基础，近年来在基础研究、样机研发和应用推广方面取得显著进展。

主要观点

• 量子计算、量子通信和量子测量是量子科技的核心领域，具有广阔的发展前景。
• 量子计算在硬件研发、软件平台和云服务方面进展迅速，但应用尚未成熟，存在泡沫争议。
• 量子通信在量子密钥分发（QKD）和量子信息网络研究方面取得突破，但仍需加强标准和测评体系。
• 量子测量技术在多个行业应用中展现出巨大潜力，与AI等技术融合推动智能化发展。
• 量子信息技术的发展需多要素协同，包括政策支持、科研突破、产业合作和人才培养。

关键信息

一、量子信息技术总体发展态势

1. 量子信息技术是量子科技的重要组成部分
   量子计算、量子通信和量子测量构成了量子科技的核心，具有改变未来技术格局的潜力。

2. 量子信息成为全球多国政策布局与投资热点
   2022年全球量子信息领域投资总额超过160亿美元，美国、欧盟、加拿大、日本、以色列和澳大利亚等国家均成立产业联盟，推动量子技术发展。

3. 量子信息三大领域科研与技术创新快速发展
   量子计算在专利申请数量和科研论文数量上增长显著，量子通信和量子测量在专利数量上占据全球领先地位。

4. 量子信息技术与产业生态培育受到多方重视
   量子计算、通信和测量的产业联盟和平台建设正在加速，成为各国构建未来产业竞争力的重要手段。

二、量子计算领域研究与应用进展

1. 样机研发多路线竞相争鸣，研究进展亮点纷呈
   超导、硅半导体、离子阱和光量子等多种技术路线在量子计算样机研发方面取得突破，如IBM、谷歌、阿里、百度等均发布新一代量子处理器。

2. 量子纠错成业界关注热点，将是下一个里程碑
   量子纠错技术是实现可容错量子计算的关键，当前研究聚焦于表面码、逻辑门操作和纠错阈值的提升，但仍面临技术挑战。

3. 基准测评为性能表征和行业观察提供重要参考
   量子计算的基准测评体系正在建立，涵盖硬件、软件和应用等多个层面，为技术发展提供客观评估。

4. 软件与云平台发展迅速，构建用户生态是关键
   量子计算软件和云平台是推动技术应用的重要基础，IBM、Google、微软等科技巨头在该领域占据主导地位，国内企业也在逐步布局。

5. 应用探索广泛开展但尚未落地，泡沫争议浮现
   量子计算应用探索在金融、材料、医药等领域广泛开展，但尚未实现大规模落地，存在夸大宣传和行业泡沫争议。

三、量子通信领域研究与应用进展

1. 量子密钥分发科研活跃，实验系统性能获提升
   双场（TF）协议显著提升了QKD系统的传输距离和成码率，如中科大实现830公里和658公里无中继传输，但实际应用仍面临安全性和成本挑战。

2. 量子信息网络持续研究，使能技术仍有待突破
   量子信息网络是量子通信的重要发展方向，涉及纠缠制备、量子存储、中继和转换等关键技术，但整体系统尚未达到实用化水平。

3. 空间量子通信将成为科研与应用发展重要方向
   基于卫星的空间量子通信具有独特优势，如“墨子号”卫星在QKD、量子隐形传态和时频传输等方面取得重要突破，为未来天地一体化量子网络奠定基础。

4. 量子保密通信探索应用，标准测评验证须加强
   量子保密通信在理论层面具备信息论安全性，但在实际系统中仍需加强标准和测评体系，确保其现实安全性。

四、量子测量领域研究与应用进展

1. 多种量子测量技术并存，样机工程化水平提升
   量子测量技术在授时定位、导航、生物磁信号检测和地质勘测等领域取得进展，推动工程化和商业化。

2. 助力生命科学研究，实现可穿戴与非侵入检测
   量子测量在生命科学领域应用广泛，如心/脑磁图和分子级磁共振谱等，为医疗健康提供新的检测手段。

3. 赋能垂直行业应用，成为加速产业升级催化剂
   量子测量技术在航天、国防、环保和科研等领域探索应用，成为推动行业升级的重要工具。

4. 量子测量与其他技术领域融合，向智能化发展
   量子测量与AI、物联网等技术融合，推动智能化量子传感器的发展。

5. 量子测量商用发展迅速，产业价值链初步形成
   量子测量技术在多个行业形成商业化应用，初步构建了产业价值链，为未来规模化发展奠定基础。

五、量子信息技术与应用前景展望

1. 三大领域研发持续推进，应用与产业前景各异
   量子计算、通信和测量在应用前景和产业成熟度方面存在差异，需根据各自特点推动发展。

2. 发展量子信息技术，开启下一轮技术创新周期
   量子信息技术作为新一轮科技革命的重要组成部分，将推动新一轮技术创新周期，提升全球科技竞争力。

未来展望

量子信息技术的发展仍处于早期阶段，需要长期投入和多方协作。未来发展方向包括：

• 量子计算：提升硬件性能、加强纠错技术研究、推动应用落地。
• 量子通信：完善QKD和量子信息网络的安全性、标准化和实用化。
• 量子测量：深化在生命科学和垂直行业的应用，推动技术融合与智能化发展。

各国在量子信息领域的竞争与合作将加速技术突破和产业生态构建，量子技术有望成为未来科技与产业变革的重要驱动力。