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量子信息是我国的关键战略新兴产业，近年来受到产业政策的持续支持。今年政府工作报告强调，要开辟包括量子技术在内的新赛道，并创建一批未来产业先导区，以进一步推动量子信息等新兴产业的快速发展，量子产业为望在未来几年加速迎来黄金发展机遇。
当前量子信息技术的发展与应用已成为大国间的关键战略高地。全球主要国家在量子信息技术领域加速布局。截至2023年10月，29个国家和地区制定和推出了量子信息领域的发展战略规划或法案文件，据公开信息不完全统计的投资总额已超过280亿美元。
全球主要国家量子信息领域战略规模与投资概况：
资料来源：量子信息技术产业发展报告量子信息技术概览
量子信息技术是量子科技的重要组成部分，以量子力学原理为基础，通过对微观量子系统中物理状态的制备、调控和观测，实现信息感知、计算和传输。
在面对计算量快速增长时，量子信息能发挥其独特的巨大优势。
量子信息在提升复杂计算的处理能力、增强信息安全防护都展现了超越传统信息技术的巨大潜力。
量子信息领域主要包括量子计算、量子通信和量子测量三个主要领域。
量子信息技术产业链上游聚焦核心器件研发制造，如量子芯片，奠定技术基础。中游致力于量子计算机、通信系统及精密测量仪器开发，突破关键技术瓶颈，构建高安全性量子通信网络。下游应用涵盖军事、政务、金融、医疗、气候监测等领域。
01 量子通信：信息安全提升
量子通信是量子信息学的重要分支，是一种利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式，正以其绝对的安全性和高效率性，引领着通信市场变革。
常见的三种技术分别是量子密钥分发（QKD）、量子随机数发生器（QRNG）和量子隐形传态（QT）。
量子通信是目前实用化进程最快的领域，产业链包含从上游的基础设施、设备制造，中游的系统集成、建设运营，以及下游对信息安全有刚性需求的终端应用。
量子通信核心设备产业链：
资料来源：中国信通院全球提供量子通信核心设备的厂商主要有ID Quantique、TOSHIBA 、KETS uantumSecurity、QuantumXchange、QuintessenceLabs和Terra Quantum。
中国在量子保密通信技术的产业化方面走在世界前列，在量子通信领域中国的相关企业数量位居首位，并且已经基本全面实现了核心设备全链生产。
国内有国盾量子、国科量子、问天量子、启科量子、九州量子、易科腾、科大国创等专业从事量子通信业务的公司。
中国电信、中国联通等、国家电网、华为、百度、腾讯、中兴通讯、中国电科集团等通信和ICT巨头也成立了相关量子通信研发团队或实验室。
神州信息、亨通光电等行业领军企业参与到量子保密通信网络的建设中；国芯科技和光迅科技等厂商在量子相关光芯片领域有所布局；在量子通信保密安全领域，电科网安、吉大正元、信安世纪等厂商也积极布局。
根据ICV数据，2023年全球量子通信市场规模为10.8亿美元，预计2030年市场规模近200亿美元。
从实际应用案例来看，我国已在城际量子通信网络方面取得了显著地进展，成功建设了国际首条长距离光纤量子保密通信骨干网络——“京沪干线”。
“京沪干线”是世界第一条量子通信保密干线，也是世界上最远距离的基于可信中继方案的量子安全密钥分发干线，标志着我国已实现量子通信核心部件的自主供给。
“京沪干线”项目以服务国家信息安全重大需求为战略目标，于2017年9月正式开通。项目建设目标是连接北京、上海，贯穿济南和合肥全长2000余公里 的量子通信骨干网络，并通过北京接入点实现与“墨子号”的连接，能够实现“天地一体化”的量子保密通信网络。
“京沪干线”可以抵御所有已知的量子黑客攻击方案，网络的密钥分发量可以支持1.2万 以上用户同时使用。
在卫星量子通信领域，我国研制并成功发射了全球首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在国际上率先实现了星地间的量子通信。
“墨子号”的地星量子稳型传态试验可以将通信距离从500km延长到1,400km，其传输效率等同于地面光纤信道的万亿亿倍。
“墨子号”搭载了自主研发的“四种武器”：量子密钥通信机、量子纠缠发射机、量子纠缠源和量子试验控制与处理机。
02 量子计算：算力指数级飞跃
量子计算是一种新型计算模式，利用量子力学原理来实现超越传统计算机的计算能力，目标是实现通用可编程的量子计算机。
量子计算能够在短时间内处理非常复杂的计算任务，这使得它在加密、优化问题求解、药物研发等领域具有巨大的潜力。
相较经典计算机，量子计算机具备“量子优越性”，一旦量子计算机强大到可以完成经典计算机无法执行的计算时，“量子霸权”由此实现。
传统计算机使用二进制位（0 和 1）来进行计算和存储数据，而量子计算机则利用量子比特(QUBIT，又称量子位)来进行计算和存储数据。
量子比特具有量子叠加态和量子纠缠态等特性，这使得量子计算机可以在短时间内处理大规模的并行计算，从而实现超越传统计算机的计算能力。
资料来源：《量子计算与编程入门》量子计算产业链上游包含环境支撑系统、测控系统、各类关键设备组件以及元器件等，是研制量子计算原型机的必要保障；中游主要涉及量子计算原型机和软件，其中原型机是产业生态的核心部分；产业下游涵盖量子计算云平台以及行业应用，仍处在早期发展阶段。
硬件、软件、算法是量子计算技术体系的三大支柱，云平台是集成三者面向用户提供服务的应用与产业生态汇聚点，这些都建立在量子调控、量子纠错等技术基础上。
量子计算技术体系框架：
资料来源：信通院量子计算核心玩家：云厂商+芯片厂商+科研机构强强联合
国内外科技企业、初创企业与研究机构加速布局，为争夺产业生态地位，抢占未来发展先机展开激烈竞争。
众多研究机构和企业发布了不同类型的量子计算云平台，发展迭代迅速。
如Pasqal 推出50中性原子量子计算平台Quantum Discovery，协助用户探索中性原子量子计算应用；日本量子计算联合研究小组启动51基于64位超导量子计算机云平台服务；北京量子院53夸父量子计算云平台上线了具有 136、18 和 10 位量子比特的三个超导量子芯片；中科大54上线 176 比特“祖冲之号”量子计算云平台；中国移动、中国电科等联合发布55“五岳”量子计算云平台；本源量子等多家单位56共同推出量超融合计算平台等。
国内外代表性量子计算云平台发展概况：
国外厂商IBM、谷歌、微软、AWS和D-Wave等企业在量子计算领域具有显著的技术实力和市场影响力。
2023年IBM更新了量子开发路线图，计划到2033年打造出拥有10万量子比特的计算系统，并已在德国埃宁根建成一个新的量子数据中心。
谷歌量子人工智能实验室积极推动量子计算能力的边界，曾宣布其量子计算机Sycamore实现“量子霸权”，此外，谷歌构建Cirq等开源框架工具，支持量子云服务；英伟达提供量子模拟、量子加速计算和量子AI服务；英特尔推出Tunnel Falls芯片，构建全栈商用量子计算系统；微软致力于开发拓扑量子比特计算机，并计划将其整合到Azure云业务中。
“本源悟空”是中国第三代自主超导量子计算机，该量子计算机搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”，是目前先进的可编程、可交付超导量子计算机。
由本源量子团队自主研发，于2024年1月上线运行，截至6月“本源悟空”已吸引全球范围内124个国家和地区超1053万人次访问，共完成23.6万个量子运算任务。
“本源悟空”搭载的超导量子芯片是在中国首条量子芯片生产线上制造的，共有198个量子比特，其中包含72个工作量子比特和126个耦合器量子比特。
搭载的硬件、芯片、操作系统及应用软件均实现 自主可控 ，国产化率超过 80% ，这也标志着我国超导量子计算机产业链基本成型。
我国中科院潘建伟院士等组成的研究团队成功构建了255个光子的量子计算原型机“九章三号”，刷新了光量子信息的技术水平和量子计算优越性的世界纪录。
“九章三号”在百万分之一秒时间内所 处理的最高复杂度的样本，需要当前最强的超级计算机“前沿”（Frontier）花费超过二百亿年的时间。这一成果进一步巩固了我国在光量子计算领域的国际领先地位。
光量子计算的国际竞争态势：
资料来源：中国科学技术大学03 量子测量
量子精密测量是利用量子力学规律，特别是基本量子体系的一致性，对一些关键物理量进行高精度与高灵敏度的测量。
量子精密测量主要依靠量子传感器为科学、技术和工业提供精密测量，主要涉及时间测量、磁场测量、重力测量、惯性测量、目标识别等。
主要应用方向包括国防军事、航空工业、计量测量、生物检测等，产业市场主要涵盖量子时间测量、量子磁场测量、量子重力测量以及其他量子精密测量仪器。
全球量子精密测量市场份额（按技术）：
在量子精密测量技术领域，多国处于领跑地位。中国、美国、加拿大、英国、德国、法国、日本是量子精密测量的主要研究国家。
在量子精密测量仪器领域，国内企业国仪量子具有全球市场占有率领先的优势。国仪量子是国内最早成立的量子精密测量企业之一，其核心技术是以量子精密测量为代表的先进测量技术，为全球范围内企业、政府、研究机构提供以增强型量子传感器为代表的核心关键器件。
国测量子在芯片级原子钟领域掌握了核心技术，并有望将产品应用拓展到数据通信、自动驾驶和近轨卫星等新兴领域。
量子信息行业的特点在于研发周期相对较长，依赖于研发资金的持续投入，具有较高的进入壁垒。目前多数量子信息技术仍然处于产业的初级阶段，正在从基础研究逐步转向应用研究。
