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1、量子信息技术产业发展报告（2022 年）1 一、量子信息概况 量子信息技术是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、计算和传输的全新信息处理方式，是量子科技的重要组成部分。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，量子信息三大领域的原理特性与发展目标定位如图 1 所示。量子信息技术未来有望成为突破经典信息技术极限，拓展未来科学技术新疆域，推动信息技术和数字经济发展演进的新动能。图 1 量子信息技术三大领域原理特性与发展目标(一一)

2、概念概念原理原理分类分类 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，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。量子计算量子信息技术产业发展报告（2022 年）2 机硬件研发多种技术路线并行发展各具优势，超导和光量子路线实现量子计算优越性验证，离子阱路线量子体积（QV）指标领先，中性原子路线可能成为量子模拟重要平台，多条技术路线各具优势并相互竞争，尚未出现技术收敛与融合的明确趋势。量子纠错编码取得较多实验成果但仍有待进一步的理论方案创新和验证，已成为业界集中攻关的下一阶段性目标。量子计算编译开发与算法应用软件领域百家争鸣，多类型编程框架、开发平台、模拟器和算法软件工具通过开源

3、社区开放竞争，科技巨头在软件和用户生态构建方面占据优势。量子计算与模拟的应用探索在各行业领域广泛开展，业界期待未来在材料与生物医药化学模拟、以及复杂系统建模与优化等领域，率先实现实用化量子计算应用并验证优越性。量子通信利用量子叠加态或纠缠效应，在经典通信辅助下进行量子态信息传输或密钥分发，理论协议层面具有信息论可证明安全性，部分协议可实现经典信息传输。基于量子密钥分发（QKD）、量子随机数发生器（QRNG）和量子安全直接通信（QSDC）等方案的量子保密通信与量子加密应用初步实用化，在科研领域持续探索新型协议系统和提升技术水平，应用探索和标准化研究取得阶段性成果，产业发展水平持续提升。基于量子纠

4、缠操控、量子隐形传态、量子中继和量子态转换等技术，构建量子信息网络是量子通信领域未来的重要发展方向，近年来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。量子信息技术产业发展报告（2022 年）3 量子测量对外界物理量变化导致的微观粒子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、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术带来数量级提升。当前量子测量技术与应用发展的主要方向包括：基于量子时间频率基准的授时定位，如光晶格原子钟与时频传输；基于量子陀螺的自主姿态控制与导航，如冷原子干涉或无自旋交换弛豫原子自旋（SERF）陀螺；基于量子微弱磁场测量的金属目标探测或生物磁信号

5、成像，如心/脑磁图和分子级磁共振谱；基于量子绝对重力仪或重力梯度仪的地质及地下结构勘测；基于单光子探测和光量子雷达的目标成像与环境质量监测等。此外近年来探测物理量的广度逐步拓展，痕量检测等领域取得一定成果。多种类型量子测量技术产品已实现初步商用化，并在航天、国防、医疗、环保和科研等领域开展应用探索。(二二)热点话题事件热点话题事件 1.诺贝尔物理学奖授予量子信息科学开拓者诺贝尔物理学奖授予量子信息科学开拓者 2022年度诺贝尔奖的物理学奖授予法国物理学家Alain Aspect、美国理论和实验物理学家 John F.Clauser 和奥地利物理学家 Anton Zeilinger，以表彰他们在

6、纠缠光子实验中验证违反贝尔不等式，以及为量子信息科学研究做出开创性贡献，如图 2 所示。授奖公告1指出，量子力学中的独特现象正在从理论走向技术与应用，已经形成 1 https:/www.nobelprize.org/prizes/physics/2022/press-release/量子信息技术产业发展报告（2022 年）4 包括量子计算机、量子网络和量子加密通信等在内的量子信息技术领域。此外，科学突破奖也连续两年授予量子信息相关研究成果。2023 年度科学突破基础物理奖2，授予 Charles H.Bennett、Gilles Brassard、David Deutsch 和 Peter S