上世紀中葉，現代光學、電子學、凝聚態物理等第一次量子科技革命浪潮興起，激光、半導體等具有劃時代意義的重大科技突破，為現代信息社會的形成和發展奠定了基礎。

二十一世紀，針對粒子的微觀調控技術、設備進一步突破和發展，以利用量子疊加和量子糾纏等量子特性發展第二次量子科技革命即將到來。

全球范圍的廣泛關注和重視

2013年，日本文部科學省成立量子信息和通信研究促進會以及量子科學技術研究開發機構，計劃未來十年內投資 400 億日元（約24億人民幣），支持量子通信和量子信息領域發展。

2014年，英國設立“國家量子技術計劃”投資 2.7 億英鎊建立量子通信、傳感、成像和計算極大研發中心，開展學術與應用研究。

2016年，歐盟推出“量子宣言”旗艦計劃，未來10年投資 10 億歐元。并在上個月正式啟動首批20個研究項目。

近十年來，美國以每年約 2 億美元的投入力度持續支持量子信息各領域研究。今年6月推出，《國家量子行動計劃》法案，并在首個階段（2019-2023年）在原有基礎上每年新增 2.55 億美元投資，共計 12.75 億美元，加快研發與應用。

同樣十年來，我國在量子信息領域的基礎和前沿項目的研究進行大量布局和投入，先后啟動自然科學基金、“863”計劃、“973”計劃和中科院戰略先導專項等國家科技項目。并在2016年起設立國家重點研發計劃——“量子調控與量子信息”重點專項支持量子信息重點技術領域研究。近年來在國際上取得優異成果的同時，進一步籌建量子信息相關領域的國家級實驗室和論證設立新科技項目。

量子計算緊追美國

產學研用力量分散 差距與風險并存

毋庸置疑，通用型量子計算機將成為顛覆社會的催化劑，必將引領未來科技演進，必會在眾多領域帶來改變游戲規則的深遠影響。

近年來量子計算發展加速，逐漸走入大眾視野，但仍處于技術驗證和樣機攻關的關鍵階段。通用量子計算機的確是終極目標，但其實用化將是長期過程，對此，業界預計 2030-2035 年左右逐漸走向技術成熟。

因此，在未來相當長時間內，量子計算都無法完全取代經典計算，兩者將長期并跑、相輔相承。有業內專家表示，量子計算未來或可能成為輔助經典計算的特殊處理器，專注于解決某些特定計算問題。計算任務分解后，適合量子計算的部分交給量子處理器執行，適合經典計算的部分交給經典處理器執行，從而達到最高的計算效率。

目前，我國量子計算以科研機構為主導，盡管取得了一定成績，同美國政府、科研機構、產業和投資力量多方協同的局面相比，我國產研各方力量分散，科研體制較難適應量子計算領域快速變化的新情況。

另外，由于量子計算屬于交叉學科，量子計算機的研制更屬于巨型系統工程，不僅需要多種專業的協同配合，更涉及眾多產業、基礎和工程實現環節。

一方面是量子計算技術仍處于技術攻關和樣機研制的早期發展階段，處理器方向、編碼技術、算法仍有大量問題未能解決，發展方向、模式仍在摸索；

另一方面，我國在高質量材料樣品、結構工藝、制冷設備和測量系統等領域仍落后于領先國家。因此，不僅要面對跨學科合作方面體制機制的壁壘，而且存在關鍵環節受制于人的風險。

▲量子計算專利申請主要公司

量子通信（QKD）表現亮眼

產業基本形成 在融合探索中突破

量子通信技術從研究熱點和實用化角度來看，主要落在量子隱形傳態（Quantum Teleportation，QT）和量子密鑰分發（Quantum Key Distribution，QKD）技術上。

QT可以實現通信雙方的直接信息傳輸（糾纏量子對的接受和測量仍以來傳統通信設備輔助），但目前受制于高品質確定性糾纏光子對的制備和研究，QT的實用化前景，尚不明確。

值得一提的是，QT自由空間傳輸距離最遠記錄——1400公里，正是由中科大潘建偉教授領軍的研究團隊利用“墨子號”量子實驗衛星創下。

而在以QKD為關鍵技術的量子保密通信方面，我國在應用項目數和網絡建設規模以及相關技術專利申請量上已處于全球領先位置。

▲量子通信技術重要公司專利年申請量

2016年12月量子保密通信“京滬干線”技術驗證與應用示范項目（采用可信中繼方案進行密鑰中繼）全線貫通，全長超過 2000 公里，接入北京、濟南、合肥、上海四地量子保密通信城域網絡。

2018年國家廣域量子保密通信骨干網絡建設一期工程開始施工，在“京滬干線”的基礎上，增加武漢和廣州兩個骨干節點，新增“北京-武漢-廣州”線路和“武漢-合肥-上?！本€路，并接入若干已有和新建城域網絡。

并且隨著試點和網建的推進，整個產業得到了初步建立和發展，形成了集基礎研究、設備研發、建設運維和安全應用為一體的產業鏈。

不僅為研發和應用打下了良好的實踐基礎，標準化研究工作亦同步進行。

同時，得益于政務、金融、和關鍵基礎設施領域對安全保障的緊迫需求，技術驗證和測評、系統和現網測試、產業和實用化評估等得到了共同提升，為未來量子保密通信網絡的建設提供了良好的基礎。

量子測量實用化仍待探索

研究與市場未形成閉環 持續投入和成果轉化難度大

量子測量領域研究與應用目前主要集中于慣性導航、磁場測量、重力測量、目標識別和時間基準等五大方向，可以實現量子慣性導航、量子目標識別、量子重力測量、量子磁場測量、量子時間基準等領域的測量傳感，未來發展趨勢主要是高精度、小型化和高集成度。

以量子陀螺儀、量子磁強計、量子重力儀、量子雷達和原子鐘為代表的新型量子測量傳感設備，在工業和信息通信領域具有較高應用價值，有望在關系國家安全和國計民生的重點領域率先應用。

盡管我國在相關論文和專利數量上僅次于美國，但是在研究成果上，仍然遜于歐美等國家。

尤其測量儀器類科研項目的最終工程化與市場應用未形成閉環，在應用落地和市場推廣方面缺乏機制保障和驅動力。

同時，量子測量技術研究應用涉及面廣，對研究環境、設備要求高，技術背景差異大，如何將不同技術方向的研究和應用進行集成融合，如何建立研究機構和企業溝通合作的平臺和機制，如何在補齊差距的基礎上加強科研成果轉化，是接下來我國不得不面對的問題。

【總結】

美國量子在量子測量方面傳統優勢明顯，多個傳感測量子領域均保持世界記錄；量子計算研究也處于領先，未來五年可能在量子計算原理樣機方面率先取得突破；已經開始布局基于量子隱形傳態的量子信息網絡研發。

歐洲在各國研究機構和科技公司具備很強科研實力，國際交流和項目合作密切，但在量子信息技術科研、應用到產業發展的全局層面仍唯美國馬首是瞻。

我國近年來量子信息相關科研團隊、論文數量及從業人員等指標開始進入世界前列，新技術應用推廣具備潛在的政策驅動和市場規模優勢。量子保密通信應用規模和產業發展處于領先，量子計算和量子測量領域的研究與應用水平與美歐相比仍有一定差距。

量子信息技術研究需要通用基礎設施、實驗測控環境、新型芯片軟件等工業領域的基礎配套和短板補齊，同時量子信息技術應用轉化也需要專業化的工藝、工程、軟件、測試團隊的支撐。

不僅要補齊基礎短板，優化工藝、工程、軟件和測試等各項屬性，為量子信息技術科研提供有效支撐；還要探索適合我國的科研機制體制，建立合作平臺，打開創新局面，將政策支持真正、高效地轉化為核心技術優勢。