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 (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 一、总体发展态势一、总体发展态势 上世纪量子力学创立和发展,开启了人类对微观物理世界的认识。通过对光电效应、受激辐射光放大、固体能带与能级跃迁等现象和规律的阐释与利用,诞生了以半导体、激光器和传感器为代表的信息测量、传输与处理技术,成为从工业社会迈向信息社会的核心驱动力。本世纪量子调控技术研究和发展,将进一步深化人类对微观物理世界的理解。通过开发新材料、构筑新结构、发现新物态和研发新测控手段,对量子叠加、量子纠缠、量子隧穿等新颖物理现象加以利用,并与通信、信息、材料和能源等领域交叉融合而形成的量子科技,有望成为未来重大技术范式变革和颠覆式创新应用的新源泉。上世纪量子力学创立和发展,开启了人类对微观物理世界的认识。通过对光电效应、受激辐射光放大、固体能带与能级跃迁等现象和规律的阐释与利用,诞生了以半导体、激光器和传感器为代表的信息测量、传输与处理技术,成为从工业社会迈向信息社会的核心驱动力。本世纪量子调控技术研究和发展,将进一步深化人类对微观物理世界的理解。通过开发新材料、构筑新结构、发现新物态和研发新测控手段,对量子登加、量子纠缠、量子隧穿等新颖物理现象加以利用,并与通信、信息、材料和能源等领域交叉融合而形成的量子科技,有望成为未来重大技术范式变革和颠覆式创新应用的新源泉。 量子信息技术是量子科技重要组成部分,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。未来,量子信息技术有望在前沿科学、信息通信和数字经济等诸多领域引发颠覆性技术创新和改变游戏规则的变革性应用。量子信息技术是量子科技重要组成部分,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。未来,量子信息技术有望在前沿科学、信息通信和数字经济等诸多领域引发颠覆性技术创新和改变游戏规则的变革性应用。 (一)三大领域发展态势(一三大领域发展态势 量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域,在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面,具备超越经典信息技术的潜力。量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域:在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面,具备超越经典信息技术的潜力。 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并行计算,能在某些计算困难问题上提供指数级加速,是未来计算现并行计算,能在某些计算困难间题上提供指数级加速,是未来计算 能力跨越式发展的重要方向。现阶段超导、离子阱、光量子、硅半导体、中性原子等技术路线竞相争鸣,已迈入中等规模含噪声量子处理器阶段,大规模可容错通用量子计算机仍是需要长期探索和集中攻关的目标。量子计算应用场景探索持续开展,但“杀手级”应用尚未出现,产业生态发展稳步推进。能力跨越式发展的重要方向。现阶段超导、离子阱、光量子、硅半导体、中性原子等技术路线竞相争鸣,已迈入中等规模含噪声量子处理器阶段,大规模可容错通用量子计算机仍是需要长期探索和集中攻关的目标。量子计算应用场景探索持续升展,但“杀手级”应用尚未出现,产业生态发展稳步推进。 量子通信基于量子叠加态或纠缠效应,在经典通信辅助下实现密钥分发或信息传输,理论协议层面具有信息论可证明安全性。基于量子密钥分发和量子安全直接通信等技术方案的量子保密通信系统初步实用化,在新型协议研究和实验系统研制等方面取得阶段性成果,样机产品研制和示范应用探索持续开展,应用探索与产业发展均面临诸多挑战。量子信息网络是未来重点发展方向之一,国内外在基础科研探索和系统原型实验等方面取得一定进展,但距离实用化仍有较大差距。量子通信基于量子登加态或纠缠效应,在经典通信辅助下实现密钥分发或信息传输,理论协议层面具有信息论可证明安全性。基于量子密钥分发和量子安全直接通信等技术方案的量子保密通信系统初步实用化,在新型协议研究和实验系统研制等方面取得阶段性成果,样机产品研制和示范应用探索持续升展,应用探索与产业发展均面临诸多挑战。量子信息网络是未来重点发展方向之一,国内外在基础科研探索和系统原型实验等方面取得一定进展,但距离实用化仍有较大差距。 量子测量对外界物理量变化导致的微观系统量子态变化进行调控和观测,实现精密传感测量,在精度、灵敏度和稳定性等核心指标相较传统技术具有数量级提升。当前量子测量技术与应用发展的主要方向包括用于新一代定位/导航/授时的光学原子钟、光学时频传输、原子陀螺仪与重力仪等,以及用于高灵敏度检测与目标识别的光量子雷达、磁场精密测量、物质痕量检测等。主要应用场景涵盖国防军工、航空航天、地质/资源勘测和生物医疗等诸多领域,多类型量子测量样机和产品进入实用化与产业化阶段。量子测量对外界物理量变化导致的微观系统量子态变化进行调控和观测,实现精密传感测量,在精度、灵敏度和稳定性等核心指标相较传统技术具有数量级提升。当前量子测量技术与应用发展的主要方向包括用于薪一代定位/导航/授时的光学原子钟、光学时频传输、原子陀螺与重力等,以及用于高灵敏度检测与目标识别的光量子雷达、磁场精密测量、物质痕量检测等。主要应用场景涵盖国防军工、航空航天、地质/资源勘测和生物医疗等诸多领域,多类型量子测量样机和产品进入实用化与产业化阶段。 (二)热点话题事件(二热点活题事件 1.全球多国发布国家量子战略1.全球多国发布国蒙量子战略 量子信息技术作为对传统技术体系产生冲击、进行重构的一项重大颠覆性创新,有望在未来引领新一轮科技革命和产业变革方向,已成为全球科技竞争关注焦点之一。量子信息技术作为对传统技术体系产生冲击、进行重构的一项重大颠覆性创新,有望在未来引领新一轮科技革命和产业变革方向,已成为全球科技竞争关注焦点之一。 2018年,欧盟发布“量子旗舰计划”,美国发布《国家量子倡议(NQI)》法案,这两项战略规划的推出正式开启了国家层面支撑量子信息技术领域发展的序幕,近五年来全球各国在量子信息领域的规划布局持续加速。截至2023年12月,已有30个国家和地区相继制定了量子信息领域的战略规划或法案,总计投资额已超过280亿美元(根据公开信息不完全统计),全球量子信息领域战略规划和投资情况如表1所示。2023年,共有7个国家相继发布量子信息领域国家层面的战略规划,计划投资总额达到67亿美元。2018年,欧盟发布“量子旗舰计划”,美国发布《国家量子倡议(NQI)》法案,这两项战略规划的推出正式开启了国家层面支撑量子信息技术领域发展的序幕,近五年来全球各国在量子信息领域的规划布局持续加速。截至2023年12月,已有30个国家和地区相继制定了量子信息领域的战略规划或法案,总计投资额已超过280亿美元(根据公开信息不完全统计),全球量子信息领域战略规划和投资情况如表1所示。2023年,共有7个国家相继发布量子信息领域国家层面的战略规划,计划投资总额达到67亿美元。 全球各国量子信息战略规划具有普遍共识和共性举措。一是在量子信息三大领域中,均以量子计算为头号发展目标。二是均在科研、应用、产业、供应链、人才和生态等方面开展全方位布局。三是在科研、应用、产业化等方面提出分阶段目标和推进举措。全球各国量子信息战略规划具有普遏共识和共性举措。一是在量子信息三大领域中,均以量子计算为头号发展目标。二是均在科研、应用、产业、供应链、人才和生态等方面开展全方位布局。三是在科研、应用、产业化等方面提出分阶段目标和推进举措。 总体而言,量子信息领域从基础科研探索,转向集科研攻关、工程研发、应用开发、产业培育为一体的体系化竞争。量子信息领域的国际科技