我國量子信息技術發展問題及建議

近年來，量子信息技術發展迅速，成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。量子信息技術主要包括量子精密測量、量子通信和量子計算，其通過量子特性突破經典技術瓶頸，量子精密測量提升測算精度，量子通信保證通信安全，量子計算提升算力算速。國際政界及高端智庫對量子信息技術和產業研究高度重視加大投入，其發展會深刻改變未來網絡基礎架構，對未來網絡安全甚至國家安全帶來重大影響。

一、國內外量子信息技術發展狀況

全球來看，量子信息技術應用與產業化仍處于探索階段，蘭德公司發布報告預測，量子精密測量可能在未來5年內向產業轉化，量子通訊和量子計算需要10年以上的孵化周期。

（一）技術應用與產業發展正在起步

量子精密測量由于不涉及目前難以掌控的量子糾纏特性，未來幾年量子測量可能達到商業上的成熟，在生物醫學成像、增強成像、通信雷達和精密導航等領域具有廣泛的潛在應用；量子通信網絡相關的量子隱形傳態、超低溫環境、操控粒子數量和操控精度等技術瓶頸尚未突破，量子通信網絡難以實際部署，大規模量子計算機聯網，多年內都難以商業化；量子計算領域關鍵技術目前遠未成熟，量子存儲器、量子中繼和量子算法等關鍵環節都處于實驗室研發階段，大規模商業化部署幾無可能，產業化發展比較遙遠。

（二）各國加大投入，重心各有不同

美國擁有谷歌、IBM、霍尼韋爾、微軟等眾多巨頭企業，聯合政府部門、科研院所和初創企業形成合力，在基礎理論、量子處理器和應用探索等方面占據優勢地位；歐盟很早就意識到量子信息技術潛力，2010年發布量子信息處理和通信專題報告，提出未來發展目標，致力加強成員內部協調發展；英國積極提升量子信息戰略地位，2014年發布國家量子信息技術計劃，投資2.7億英鎊建立量子信息技術研發中心，搭建產學研用機制，致力在未來量子信息技術市場搶占先機；我國在量子加密網絡領域發展迅速，發射世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”，部署建設全球最大的量子密鑰分發（QKD）網絡，星地量子通信研究和示范應用探索處于領先地位。2023年10月，255個光子的“九章三號”量子計算原型機成功構建，再度刷新光量子信息技術世界紀錄。

（三）量子密鑰分發的建設應用是主要分歧

量子密鑰分發技術是采用特定算法加密，借助經典信道傳輸實現保密通信，由于在產生分發密鑰中不涉及量子糾纏特性，被認為是量子通信的初步階段。當前，我國建設范圍廣泛的量子加密網絡，利用量子不確定性、不可克隆性保證信息傳輸安全，支持政府機關、金融機構等領域的加密通訊，防止惡意攔截和破壞。部分國家則認為量子密鑰分發具有一定風險，通信鏈路過于復雜存在潛在漏洞，轉而致力研發新型加密算法，用于未來量子通信網絡的部署應用。

二、我國量子信息技術發展存在問題

量子信息技術潛力巨大，未來發展直接威脅目前應用廣泛的公開密鑰加密技術，但是目前實現路徑未到技術收窄階段，大范圍產業規模和應用場景尚未出現。我國量子信息技術創新體系仍不完善，孵化培育有待加強，在芯片制造、超低溫環境、新材料研發等方面存在短板，同時還應考慮可能遭遇的外部打壓。

（一）技術攻關體系仍不完善

多數量子應用的商用條件極其苛刻，如量子通信網絡的加密芯片需要極其嚴苛的溫度控制，相關基礎研究和技術攻關有待突破。量子信息的應用落地需要商用軟件、標準體系、支撐設備的全面支撐，目前的配套體系和標準規范有待完善。材料器件方面，量子信息技術研發依賴的設備材料，如半導體、新材料和超低溫設備等主要依賴進口，技術研究和產品研發的供應鏈條存在薄弱環節。

（二）協同攻關和培育體系薄弱

一是技術研發協同攻關未形成規模體系。量子科技屬于前沿領域，實驗裝置昂貴且精密，當前企業研發多依托高校開展，缺少通用有效的技術交流平臺，校企共同探索和溝通合作范圍有限，科研成果難以有效轉化。二是研發布局應加強統籌規劃。各省份量子信息發展程度相差較大，北京、上海、合肥等地依托重點高校和龍頭企業發展較快，但部分地區發展緩慢，未來應依托國內成熟產業集聚區，匯集資源形成基礎技術研發合力。三是人才缺口較大。量子信息技術是新興科技領域，準入門檻高，研發難度大，僅有少數高校開設量子信息相關專業，多數企業處于前期投入和探索階段，理論研究、工程實踐和設備研發人才稀缺。

（三）量子信息技術可能遭遇外部打壓

事關未來網絡通信甚至影響國家安全，量子信息技術成為外部勢力重點打壓對象的可能性較大。2021年11月，美國商務部工業與安全局修訂《出口管理條例》，將來自我國的12家實體列入清單，包括合肥微尺度物質科學國家研究中心、科大國盾量子、上海國盾量子等，理由為“試圖獲取美國原產物品以支持軍事應用”。2024年5月，美國實體清單新列入22家中國量子科技研發機構，包括中國科學技術大學、中國科學院物理研究所、中國科學院量子信息重點實驗室、合肥量子信息科學國家實驗室、本源量子、北京量子信息科學研究院，以及中國電科集團旗下多家研究所等，幾乎囊括國內一線量子科研機構。因此，國內在建設量子加密網絡時，遵循技術研發、設備終端和市場要求的產品創新實現路徑，與以往需求倒逼研發的進展模式存在差別，更應注重自主研發和創新。

三、我國量子信息發展的措施建議

（一）加強協同合作與定向研發

發揮地域優勢，在粵港澳、長三角等成熟的產業集聚區，整合科研院所、企業機構和高等院校現有力量，細分技術路線和研究領域，聚焦量子算法、量子編程語言和編譯器、量子計算機操作系統、量子芯片研發等關鍵技術領域，統籌規劃，深度融合各方資源，形成高效聯動的研發協作機制。

（二）建設量子信息技術研究機構

依托量子信息發展優勢地區、重點企業和高等院校，規劃建設量子科技研發機構，在量子光科學、量子精密測量、量子存儲和量子中繼等方面加大研發投入，尋求重點領域技術突破。依托具有專業能力的研究機構，建立量子信息技術發展聯盟，匯聚優秀資源、技術力量和專家團隊，舉辦技術研討會、產品供需會和創新競賽等活動。

（三）梳理量子信息技術研發生產現狀

系統梳理量子芯片研發和加密網絡等領域生產鏈條，明晰關鍵節點和薄弱環節，增強抗擊打壓能力。研究分析國內科研院所、企業機構和高等院校量子信息技術研發的科研設備、技術實現與產品現狀，對關鍵設備及材料來源進行細致摸查，對芯片制造、新材料研發、超低溫環境等生產鏈條詳細梳理，做到心中有底，謀劃提升抗壓能力。

（四）培育骨干和中小企業

支持量子信息骨干企業擴大生產規模和提升研發能力。培育專注于細分市場、成長性好的中小企業，促進企業做精做專，提高產品生產工藝和性能。吸引國內外行業專家、頂尖人才組建專家智庫，打造量子科技創新隊伍。鼓勵科研院所、重點高校和骨干企業開展聯合培養，提升技術研發和產品研制復合人才的供給能力。支持骨干企業、研究機構建立量子信息技術人才激勵機制，按照相關政策享受配套服務。

作者單位：工業和信息化部電子第五研究所、廣東省數字電網技術企業重點實驗室