量子信息技术产业发展报告（2023年）

QIA 量子信息网络产业联盟 QuantumInternetIndustryA/liance 量子信息技术产业发展报告 (2023年） 量子信息网络产业联盟 2024年1月 声明 本报告所载的材料和信息：包括但不限于文本、图片、数据观点、建议等，均不构成投资或法律建议，也不应替代律师意见本报告所有材料或内容的知识产权归量子信息网络产业联盟所有（注明是引直其他方的内容除外），并受法律 保护。如需转载需联系本联盟并获得授权许可。转载、摘编 或利用其它方式使用本报告文字、图表或者观点的，应注明“来源：量子信息网络产业联盟”。违反上述声明者，本联盟将道究其相关法律责任。 量子信息网络产业联盟 联系电话：010-62300592 邮箱：qiia@caict.ac.cr 编制说明 量子信息技术是培育末来产业新赛道、构建新质生产力、推动高质量发展的重要方向之一，已逐渐步入科技攻关、工程研发、应用探索和产业培育一体化推进的发展阶段，技术成果亮点纷皇，应用场景探索广泛开展，产业生态培育方兴 未艾。 我国量了信息技术三大领域总体发展态势良好，未来有 望进一步取得更多技术研究与应用探索的新成果。联盟组织 成员单位共同编写了2023年《量子信息技术产业发展报告》， 针对三大领域总体发展态势、技术演进趋势、应用探索转化 前景和产业生态发展情况等进行分析探讨，提出技术产业趋 势展望供业界参考。 编制单位：中国信息通信研究院、科大国盾量子技术股份有限公司、上海图灵智算量子科技有限公司、本源量子计 算科技（合肥）股份有限公司、北京中科弧光量子软件技术 有限公司、中国电子科技集团公司电子科学研究院、合肥幺 正量子科技有限公司、中国信息通信科技集团有限公司、北 京航空航天大学、江苏亨通问天量子信息研究院有限公司、华翊博奥（北京）量子科技有限公司、北京玻色量子科技有 限公司、国开启科量子技术（北京）有限公司、上海交通大学、中国电信集团有限公司、北京量子信息科学研究院、国家电网有限公司信息通信分公司、北京大学、上海循态信息科技有限公司。 编写组：王敬、赖俊森、张萌、姚飞、赵勇、杨林、赵勇杰、楼华哲、韩丙亮、张雪松、韩雁鑫、全伟、赵良圆、杨嵩翔、马寅、 罗乐、唐豪、唐建军、王敏、范琼、吕玉祥、吴腾、周颖明。 前言 近年来，量子信息技术已经成为全球各主要科技国家的关注焦点之一，政策规划与投资支持力度不断加大，量子计算、 展，应用探索持续开展，产业生态逐步构建。 本报告对量子信息技术总体发展态势、三大领域关键技术进展、应用探索前景和产业生态培育情况等进行分析探讨，展望量子信息技术领域发展趋势。 本研究报告共分为六章，相关章节内容安排如下： 第一章：量子信息领域总体发展态势。介绍量子信息领域三大领域发展态势和年度热点事件。 第二章：政策布局投资。分析国内外量子信息领域政策布 局与投资最新情况。 第三章：科研进展成果。介绍三大领域近一年科研攻关的最新进展、重要成果和发展趋势。 第四章：应用场景探索。探讨三大领域近一年应用探索的最新进展、重要成果和发展趋势。 第五章：产业发展分析。介绍三大领域近一年产业培育的 最新进展、重要成果和发展趋势。 第六章：发展趋势展望。总结三大领域发展趋势。 目录 ·，总体发展态势1 （一）三大领域发展态势1 （二）热点话题事件3 二·政策布局投资8 （一）国际政策布局8 （二）国内政策布局15 三.科研进展成果17 （一）量子计算17 （二）量子通信27 （三）量子测量34 四·应用场景探索39 （一）量子模拟助力探索微观系统性质与舰律39 （一）量子组合优化提升搜索最佳方案准确性41 （一）多方合作开展量子保密通信应用探索4.3 （一）首批PQC标准章案发布，应用存在难度44 （一）量子探测成像助力坏环境监测与生物医疗47 （一）量子测量推动调整能源结构与双碳达标48 五·产业发展分析50 （一）量子计算产业生态培育仍处初期阶段50 （二）量子保密通信领域产业化持续探索51 （三）量子测量产业链基本形成，大规模商用仍存挑战54 六·未来趋势展望56 图目录 图1量子计算技术体系框架25 图2美国NIST后量子加密（PQC）算法标准化历程47 图3量了计算产业生态与国内外代表性企业概况 5.3 图3量子通信产业总体视图55 图4量子测量产业链与代表性企业概况58 表目录 表1全球量子信息领域战略规划和投资情况（不完全统计）3 表2国内外代表性量子计算云平台发展概况27 表32023年全球量子信息网络代表性科研成果31 表4量子模拟行业应用探索概况41 表5量子组合优化行业应用探索概况43 量量子子信信息息技技术术产产业发业展发报展告报（告20（232年0）23年） 一一、、总总体体发发展展态态势势 上上世世纪纪量量子子力力学学创创立立和和发发展展，，开开启启了了人人类类对对微微观观物理物世理界世的界认的识认。识。通通过过对对光光电电效效应应、、受受激激辐辐射射光光放放大大、、固固体体能能带带与与能级能跃级迁跃等迁现等象现和象规和规律律的的阐阐释释与与利利用用，，诞诞生生了了以以半半导导体体、、激激光光器器和和传传感器感为器代为表代的表信的息信测息测量量、、传传输输与与处处理理技技术术，，成成为为从从工工业业社会社迈会向迈信向息信社息会社的会核的心核驱心动驱力。动力。本本世世纪纪量量子子调调控控技技术术研研究究和和发发展展，，将将进进一一步步深深化人化类人对类微对观微物观理物世理界世界的的理理解解。。通通过过开开发发新新材材料料、、构构筑筑新新结结构构、、发发现现新新物态物和态研和发研新发测新控测手控手段段，，对对量量子子登叠加加、、量量子子纠纠缠缠、、量量子子隧隧穿穿等等新新颖颖物理物现理象现加象以加利以用利，用并，并与与通通信信、、信信息息、、材材料料和和能能源源等等领领域域交交叉叉融融合合而形而成形的成量的子量科子技科，技有，望有望成成为为未未来来重重大大技技术术范范式式变变革革和和颠颠覆覆式式创创新应新用应的用新的源新泉源。泉。 量量子子信信息息技技术术是是量量子子科科技技重重要要组组成成部部分分，以，以量量子子力学力原学理原为理基为础基：础，通通过过对对微微观观量量子子系系统统中中物物理理状状态态的的制制备备、调、调控控和和观观测，测实，实现现信信息息感知感、知、计计算算和和传传输输。。未未来来，，量量子子信信息息技技术术有有望望在在前前沿科沿学科、学信、息信通息信通和信数和字数字经经济济等等诸诸多多领领域域引引发发颠颠覆覆性性技技术术创创新和新改和变改游变戏游规戏则规的则变的革变性革应性用。应用。 (（一一)三三大大领领域域发发展展态态势势 量量子子信信息息技技术术主主要要包包括括量量子子计计算算、、量量子子通通信信和和量子量测子量测三量大三领大域领：域，在在提提升升计计算算困困难难问问题题运运算算处处理理能能力力、、加加强强信信息安息全安保全护保能护力能、力提、高提传高传感感测测量量精精度度等等方方面面，，具具备备超超越越经经典典信信息息技术技的术潜的力潜。力。 量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现现并并行行计计算算，，能能在在某某些些计计算算困困难难间问题题上上提提供指供数指级数加级速加，速是，未是来未计来算计算 能能力力跨跨越越式式发发展展的的重重要要方方向向。。现现阶阶段段超超导导、离、子离阱子、阱光、量光子量、子硅、半硅导半导体体、、中中性性原原子子等等技技术术路路线线竞竞相相争争鸣鸣，，已已迈迈入入中中等规等模规含模噪含声噪量声子量处子理处理器器阶阶段段，，大大规规模模可可容容错错通通用用量量子子计计算算机机仍仍是是需需要要长期长探期索探和索集和中集攻中关攻关的的目目标标。。量量子子计计算算应应用用场场景景探探索索持持续续升开展展，但，“但杀“手杀级手”应级用”尚应未用出尚未出现现，，产产业业生生态态发发展展稳稳步步推推进进。。 量量子子通通信信基基于于量量子子登叠加加态态或或纠纠缠缠效效应应，在，在经经典典通信通辅信助辅下助实下现实密现密钥钥分分发发或或信信息息传传输输，，理理论论协协议议层层面面具具有有信信息息论可论证可明证安明全安性全。性基。于基量于量子子密密钥钥分分发发和和量量子子安安全全直直接接通通信信等等技技术术方方案案的的量量子子保保密密通通信信系系统统初初步步实实用用化化，，在在新新型型协协议议研研究究和和实实验验系统系研统制研等制方等面方取面得取阶得段阶性段成性果，成果，样样机机产产品品研研制制和和示示范范应应用用探探索索持持续续升开展展，应，应用用探探索与索产与业产发业展发均展面均临面临诸诸多多挑挑战战。。量量子子信信息息网网络络是是未未来来重重点点发发展展方向方之向一之，一国，内国外内在外基在础基科础科研研探探索索和和系系统统原原型型实实验验等等方方面面取取得得一一定定进展进，展但，但距离距实离用实化用仍化有仍较有大较大差差距距。。 量量子子测测量量对对外外界界物物理理量量变变化化导导致致的的微微观观系系统统量量子子态态变变化化进进行行调调控控和和观观测测，，实实现现精精密密传传感感测测量量，，在在精精度度、、灵灵敏敏度度和稳和定稳性定等性核等心核指心标指标相相较较传传统统技技术术具具有有数数量量级级提提升升。。当当前前量量子子测测量量技术技与术应与用应发用展发的展主的要主要方方向向包包括括用用于于薪新一一代代定定位位/导/导航航/授/授时的时光的学光原学子原钟子、钟光、学光时学频时传频输、传输、原原子子陀陀螺螺仪与与重重力力等仪，等以，及以用及于用高于灵高敏灵度敏检度测检与测目与标目识标别识的别光的量光子量子雷雷达达、、磁磁场场精精密密测测量量、、物物质质痕痕量量检检测测等等。。主主要要应应用用场场景景涵涵盖盖国国防防军军工工、、航航空空航航天天、、地地质质//资资源源勘勘测测和和生生物物医医疗疗等等诸诸多多领域领，域多，多类类型量型子量测子量测样量样 机机和和产产品品进进入入实实用用化化与与产产业业化化阶阶段段。。 (（二二)热热点点活话题题事事件件 11..全全球球多多国国发发布布国国蒙家量子量战子略战略 量量子子信信息息技技术术作作为为对对传传统统技技术术体体系系产产生生冲击冲、击进、进行重行构重的构一的项一重项重大大颠颠覆覆性性创创新新，，有有望望在在未未来来引引领领新新一一轮轮科科技技革命革和命产和业产变业革变方革向方，向已，已成成为为全全球球科科技技竞竞争争关关注注焦焦点点之之一一。。 22001188年年，，欧欧盟盟发发布“布量“子旗量舰子计旗划舰”，计美划国”发，布美《国国发家量布子《倡国议家量子倡议 （（NNQQII）)》》法法案案，，这这两两项项战战略略规规划的划推的出推正出式正开式启了开国启家了层国面家支层撑量面子支撑量子信信息息技技术术领领域域发发展展的的序序幕幕，，近近五五年年来来全全球球各各国国在量在子量信子息信领息域领的域规的划规划布布局局持持续续加加速速。。截截至2至0223年02132年月，1已2月有3，0个已国有家3和0地个区国相家继和制定地区相继制定了了量量子子信信息息领领域域的的战战略略规规划划或或法法案案，，总总计投计资投额资已额超已过超28过0亿2美80元亿美元 （（根根据据公公开开信信息息不不完完全全统统计计）），，全全球球量量子子信信息息领领域域战战略略规规划和划投和资投情资情 况况如如表表11所所示示。。2022032年3，年共，有共7有个国7家个相国继家发相布继量发子布信量息子领域信国息家领域国家层层面面的的战战略略规规划划，，计计划划投投资资总总额额达达到6到7亿67美亿元美。元。 时时间间 国国家家/地地区区 战晟略略规规划划/法法案案 投投资资规规模模(（美元美）元） 22010414 英英国国 国国家家量量子子技技术术计计划划 1100年年投投资约资12约.15亿12.15亿 22010818 日日本本 光光量量子子跃跃