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

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

全球范圍的廣泛關(guān)注和重視

2013年，日本文部科學(xué)省成立量子信息和通信研究促進會以及量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機構(gòu)，計劃未來十年內(nèi)投資 400 億日元（約24億人民幣），支持量子通信和量子信息領(lǐng)域發(fā)展。

2014年，英國設(shè)立“國家量子技術(shù)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(fā)中心，開展學(xué)術(shù)與應(yīng)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(xù)支持量子信息各領(lǐng)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(chǔ)上每年新增 2.55 億美元投資，共計 12.75 億美元，加快研發(fā)與應(yīng)用。

同樣十年來，我國在量子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)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(xué)基金、“863”計劃、“973”計劃和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項等國家科技項目。并在2016年起設(shè)立國家重點研發(fā)計劃——“量子調(diào)控與量子信息”重點專項支持量子信息重點技術(shù)領(lǐng)域研究。近年來在國際上取得優(yōu)異成果的同時，進一步籌建量子信息相關(guān)領(lǐng)域的國家級實驗室和論證設(shè)立新科技項目。

量子計算緊追美國

產(chǎn)學(xué)研用力量分散 差距與風(fēng)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(lǐng)未來科技演進，必會在眾多領(lǐng)域帶來改變游戲規(guī)則的深遠影響。

近年來量子計算發(fā)展加速，逐漸走入大眾視野，但仍處于技術(shù)驗證和樣機攻關(guān)的關(guān)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(yè)界預(yù)計 2030-2035 年左右逐漸走向技術(shù)成熟。

因此，在未來相當長時間內(nèi)，量子計算都無法完全取代經(jīng)典計算，兩者將長期并跑、相輔相承。有業(yè)內(nèi)專家表示，量子計算未來或可能成為輔助經(jīng)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(wù)分解后，適合量子計算的部分交給量子處理器執(zhí)行，適合經(jīng)典計算的部分交給經(jīng)典處理器執(zhí)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(gòu)為主導(dǎo)，盡管取得了一定成績，同美國政府、科研機構(gòu)、產(chǎn)業(yè)和投資力量多方協(xié)同的局面相比，我國產(chǎn)研各方力量分散，科研體制較難適應(yīng)量子計算領(lǐng)域快速變化的新情況。

另外，由于量子計算屬于交叉學(xué)科，量子計算機的研制更屬于巨型系統(tǒng)工程，不僅需要多種專業(yè)的協(xié)同配合，更涉及眾多產(chǎn)業(yè)、基礎(chǔ)和工程實現(xiàn)環(huán)節(jié)。

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

另一方面，我國在高質(zhì)量材料樣品、結(jié)構(gòu)工藝、制冷設(shè)備和測量系統(tǒng)等領(lǐng)域仍落后于領(lǐng)先國家。因此，不僅要面對跨學(xué)科合作方面體制機制的壁壘，而且存在關(guān)鍵環(huán)節(jié)受制于人的風(fēng)險。

▲量子計算專利申請主要公司

量子通信（QKD）表現(xiàn)亮眼

產(chǎn)業(yè)基本形成 在融合探索中突破

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

QT可以實現(xiàn)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(tǒng)通信設(shè)備輔助），但目前受制于高品質(zhì)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(lǐng)軍的研究團隊利用“墨子號”量子實驗衛(wèi)星創(chuàng)下。

而在以QKD為關(guān)鍵技術(shù)的量子保密通信方面，我國在應(yīng)用項目數(shù)和網(wǎng)絡(luò)建設(shè)規(guī)模以及相關(guān)技術(shù)專利申請量上已處于全球領(lǐng)先位置。

▲量子通信技術(shù)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(shù)驗證與應(yīng)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(wǎng)絡(luò)。

2018年國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)建設(shè)一期工程開始施工，在“京滬干線”的基礎(chǔ)上，增加武漢和廣州兩個骨干節(jié)點，新增“北京-武漢-廣州”線路和“武漢-合肥-上海”線路，并接入若干已有和新建城域網(wǎng)絡(luò)。

并且隨著試點和網(wǎng)建的推進，整個產(chǎn)業(yè)得到了初步建立和發(fā)展，形成了集基礎(chǔ)研究、設(shè)備研發(fā)、建設(shè)運維和安全應(yīng)用為一體的產(chǎn)業(yè)鏈。

不僅為研發(fā)和應(yīng)用打下了良好的實踐基礎(chǔ)，標準化研究工作亦同步進行。

同時，得益于政務(wù)、金融、和關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域?qū)Π踩Ｕ系木o迫需求，技術(shù)驗證和測評、系統(tǒng)和現(xiàn)網(wǎng)測試、產(chǎn)業(yè)和實用化評估等得到了共同提升，為未來量子保密通信網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)。

量子測量實用化仍待探索

研究與市場未形成閉環(huán) 持續(xù)投入和成果轉(zhuǎn)化難度大

量子測量領(lǐng)域研究與應(yīng)用目前主要集中于慣性導(dǎo)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(xiàn)量子慣性導(dǎo)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(lǐng)域的測量傳感，未來發(fā)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(shè)備，在工業(yè)和信息通信領(lǐng)域具有較高應(yīng)用價值，有望在關(guān)系國家安全和國計民生的重點領(lǐng)域率先應(yīng)用。

盡管我國在相關(guān)論文和專利數(shù)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(yīng)用未形成閉環(huán)，在應(yīng)用落地和市場推廣方面缺乏機制保障和驅(qū)動力。

同時，量子測量技術(shù)研究應(yīng)用涉及面廣，對研究環(huán)境、設(shè)備要求高，技術(shù)背景差異大，如何將不同技術(shù)方向的研究和應(yīng)用進行集成融合，如何建立研究機構(gòu)和企業(yè)溝通合作的平臺和機制，如何在補齊差距的基礎(chǔ)上加強科研成果轉(zhuǎn)化，是接下來我國不得不面對的問題。

【總結(jié)】

美國量子在量子測量方面?zhèn)鹘y(tǒng)優(yōu)勢明顯，多個傳感測量子領(lǐng)域均保持世界記錄；量子計算研究也處于領(lǐng)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(jīng)開始布局基于量子隱形傳態(tài)的量子信息網(wǎng)絡(luò)研發(fā)。

歐洲在各國研究機構(gòu)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(shù)科研、應(yīng)用到產(chǎn)業(yè)發(fā)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(guān)科研團隊、論文數(shù)量及從業(yè)人員等指標開始進入世界前列，新技術(shù)應(yīng)用推廣具備潛在的政策驅(qū)動和市場規(guī)模優(yōu)勢。量子保密通信應(yīng)用規(guī)模和產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于領(lǐng)先，量子計算和量子測量領(lǐng)域的研究與應(yīng)用水平與美歐相比仍有一定差距。

量子信息技術(shù)研究需要通用基礎(chǔ)設(shè)施、實驗測控環(huán)境、新型芯片軟件等工業(yè)領(lǐng)域的基礎(chǔ)配套和短板補齊，同時量子信息技術(shù)應(yīng)用轉(zhuǎn)化也需要專業(yè)化的工藝、工程、軟件、測試團隊的支撐。

不僅要補齊基礎(chǔ)短板，優(yōu)化工藝、工程、軟件和測試等各項屬性，為量子信息技術(shù)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(chuàng)新局面，將政策支持真正、高效地轉(zhuǎn)化為核心技術(shù)優(yōu)勢。