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以量子计算、量子通信、量子测量为代表的量子信息技术是量子科学技术的重要组成部分,也是培育未来产业、构建新的质性生产力、推动高质量发展的重要方向之一。 经过40多年的发展,量子信息领域已进入科技研究、工程研发、应用探索和产业培育的发展阶段。 近年来,量子信息三大领域的科研和应用探索成果凸显,产业生态培育成为各方关注的热点,技术标准布局和研究取得阶段性成果。 我国高度重视量子信息的发展,在政策布局、基础科学研究、工程研发、应用探索、生态培育等方面取得了许多重要进展。
2023年12月28日,在中国信息通信研究院(以下简称“中国信息通信研究院”)举办的“2024年中国信息通信研究院ICT深度观察报告”成果发布会上,《量子信息技术发展与应用研究报告(2023)》正式发布,中国信息通信研究院技术与标准研究所姚飞博士通信技术对报告进行了深入解读。
自2018年以来,中国信息通信研究院持续编制出版《量子信息技术发展与应用研究报告》,成为管理部门和行业各方掌握国内外发展趋势和趋势的重要参考。 本报告重点介绍全球量子信息领域的整体发展趋势、最新研究与应用进展、近一年行业热点趋势,希望继续为行业发展共识贡献力量。
报告的主要内容。
1.量子信息技术是挑战人类调节微观世界能力极限的世纪系统工程,既是量子科学技术的重要组成部分,也是未来产业布局和发展的重点方向之一,将引领新一轮科技革命和产业变革。 量子信息技术进入科技研究、工程研发、应用探索与产业培育一体化发展的关键时期,世界主要国家加强战略规划和投资布局,国际竞争日趋激烈。
2.量子信息各个领域的科研和技术创新保持快速发展,量子计算是最大的热点。 中国和美国在量子信息研究**和专利申请数量方面位居前两位,美国在量子计算、量子测量和后量子加密(PQC)领域处于领先地位。 近十年来,全球量子信息领域的企业数量和投融资规模经历了一轮爆发式增长,近两年增长趋势有所放缓。 在量子计算和量子测量领域,欧美企业集中度最高,占全球的60%以上,而我国量子计算和量子测量企业数量仅为美国的一半,PQC领域企业数量差距明显。
3.在量子计算技术体系中,硬件、软件、算法是三大支柱,云平台是融合三者为用户提供服务的应用和产业生态的交汇点。 近年来,量子计算的主要技术路线竞争激烈,比特数(光子数和原子数)和量子体积指标持续增加。 随着样机开发、软件研发、应用探索和云平台服务的快速发展,国内外涌现出一大批各类量子计算初创企业,应用行业企业不断加盟,量子计算领域的产业链初具规模。 量子计算云平台将量子计算与经典云服务融合在一起,通过网络提供量子算力,是未来量子计算用户服务的主要形式,功能架构可分为基础设施层、平台层、服务层以及配套的运维管理和安全服务功能。
4.在量子通信领域,TF-QKD已成为业界公认的下一代长距离、高安全性QKD技术解决方案,2023年系统实验光纤传输极限距离将突破1000公里。 CV-QKD在中短距离具有密钥码率优势,在系统集成度和链成熟度方面更具竞争力,是未来城域QKD应用的主流。 2023 年 8 月,NIST 发布了三份 PQC 标准草案以征求意见。 随着PQC标准初具规模,欧美也加快了PQC的产业化,以抓住机遇。
5.量子测量领域的基础研究成果亮点满满,量子优势越来越明显。 量子定位、导航和授时(PNT)技术具有突出的战略价值,已成为各国的热点。 量子测量产业链初具规模,规模化仍面临挑战。
6.新兴技术和未来产业的培育和发展,需要战略规划和政策引导、公共研发资金投入支持、学术界科研突破、行业技术创新推动、产业应用和业务转化等多重因素的共同支撑。 面对全球量子信息技术的飞速发展和日益激烈的国际竞争,中国不进退就退,退之慢。 未来要完善政策体系布局,强化战略科技力量,加快关键技术攻关,确保自主供给能力,加强产学研应用协同,促进未来产业培育等,进一步聚焦加快发展,争取更多技术。 应用和产业化成果。
报告目录。 1.量子信息技术总体发展趋势。
1)量子信息技术是未来工业发展的重要方向之一。
2)全球主要国家量子信息政策布局进一步加强。
3)量子信息三大领域的科研和技术创新持续活跃。
4)量子信息企业数量增速和投融资规模放缓。
2、量子计算领域的研究与应用进展。
1)硬件与多技术路线并行发展,创新成果不断涌现。
2)量子纠错突破平衡点,环境测控系统仍存在瓶颈。
3)软件和云平台正在快速迭代发展,成熟度有待提高。
4)应用探索广泛开展,组合优化可能率先实用。
5)量子计算产业链初具规模,标准化为布局热点。
3.量子通信领域的研究与应用进展。
1)QKD科研成果亮点满满,实验体系指标有所提高。
2)QKD的应用不断探索,标准制定取得了阶段性成果。
3)量子信息网络关键核心技术研究取得一定进展。
4)欧美正在积极推进量子信息网络组网技术的实验验证。
5)第一批PQC算法标准发布,应用推广还有很长的路要走。
4. 量子测量领域的研究与应用进展。
1)基础研究成果亮点满满,量子优势越来越明显。
2)量子PNT战略价值突出,已成为各国关注的热点。
3)量子探测成像灵敏度高,应用前景广阔。
4)探索量子测量在能源领域的应用,助力实现双碳标准。
5)量子测量产业链的形成和规模化商业化仍存在挑战。
5 量子信息技术及应用前景.
1)三大领域研究发展迅速,应用探索进一步拓展
2)培育量子信息的未来产业,需要加强政、产、学、研、应用的协同。
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