上世紀(jì)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(shí)代意義的重大科技突破，為現(xiàn)代信息社會(huì)的形成和發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

二十一世紀(jì)，針對(duì)粒子的微觀調(diào)控技術(shù)、設(shè)備進(jìn)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(jìn)會(huì)以及量子科學(xué)技術(shù)研究開發(fā)機(jī)構(gòu)，計(jì)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(guó)設(shè)立“國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃”投資 2.7 億英鎊建立量子通信、傳感、成像和計(jì)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(jì)劃，未來10年投資 10 億歐元。并在上個(gè)月正式啟動(dòng)首批20個(gè)研究項(xiàng)目。

近十年來，美國(guó)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(guó)家量子行動(dòng)計(jì)劃》法案，并在首個(gè)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(jì) 12.75 億美元，加快研發(fā)與應(yīng)用。

同樣十年來，我國(guó)在量子信息領(lǐng)域的基礎(chǔ)和前沿項(xiàng)目的研究進(jìn)行大量布局和投入，先后啟動(dòng)自然科學(xué)基金、“863”計(jì)劃、“973”計(jì)劃和中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專項(xiàng)等國(guó)家科技項(xiàng)目。并在2016年起設(shè)立國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃——“量子調(diào)控與量子信息”重點(diǎn)專項(xiàng)支持量子信息重點(diǎn)技術(shù)領(lǐng)域研究。近年來在國(guó)際上取得優(yōu)異成果的同時(shí)，進(jìn)一步籌建量子信息相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)家級(jí)實(shí)驗(yàn)室和論證設(shè)立新科技項(xiàng)目。

量子計(jì)算緊追美國(guó)

產(chǎn)學(xué)研用力量分散 差距與風(fēng)險(xiǎn)并存

毋庸置疑，通用型量子計(jì)算機(jī)將成為顛覆社會(huì)的催化劑，必將引領(lǐng)未來科技演進(jìn)，必會(huì)在眾多領(lǐng)域帶來改變游戲規(guī)則的深遠(yuǎn)影響。

近年來量子計(jì)算發(fā)展加速，逐漸走入大眾視野，但仍處于技術(shù)驗(yàn)證和樣機(jī)攻關(guān)的關(guān)鍵階段。通用量子計(jì)算機(jī)的確是終極目標(biāo)，但其實(shí)用化將是長(zhǎng)期過程，對(duì)此，業(yè)界預(yù)計(jì) 2030-2035 年左右逐漸走向技術(shù)成熟。

因此，在未來相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)，量子計(jì)算都無法完全取代經(jīng)典計(jì)算，兩者將長(zhǎng)期并跑、相輔相承。有業(yè)內(nèi)專家表示，量子計(jì)算未來或可能成為輔助經(jīng)典計(jì)算的特殊處理器，專注于解決某些特定計(jì)算問題。計(jì)算任務(wù)分解后，適合量子計(jì)算的部分交給量子處理器執(zhí)行，適合經(jīng)典計(jì)算的部分交給經(jīng)典處理器執(zhí)行，從而達(dá)到最高的計(jì)算效率。

目前，我國(guó)量子計(jì)算以科研機(jī)構(gòu)為主導(dǎo)，盡管取得了一定成績(jī)，同美國(guó)政府、科研機(jī)構(gòu)、產(chǎn)業(yè)和投資力量多方協(xié)同的局面相比，我國(guó)產(chǎn)研各方力量分散，科研體制較難適應(yīng)量子計(jì)算領(lǐng)域快速變化的新情況。

另外，由于量子計(jì)算屬于交叉學(xué)科，量子計(jì)算機(jī)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(shí)現(xiàn)環(huán)節(jié)。

一方面是量子計(jì)算技術(shù)仍處于技術(shù)攻關(guān)和樣機(jī)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(guó)在高質(zhì)量材料樣品、結(jié)構(gòu)工藝、制冷設(shè)備和測(cè)量系統(tǒng)等領(lǐng)域仍落后于領(lǐng)先國(guó)家。因此，不僅要面對(duì)跨學(xué)科合作方面體制機(jī)制的壁壘，而且存在關(guān)鍵環(huán)節(jié)受制于人的風(fēng)險(xiǎn)。

▲量子計(jì)算專利申請(qǐng)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(diǎn)和實(shí)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(shí)現(xiàn)通信雙方的直接信息傳輸（糾纏量子對(duì)的接受和測(cè)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(duì)的制備和研究，QT的實(shí)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(yuǎn)記錄——1400公里，正是由中科大潘建偉教授領(lǐng)軍的研究團(tuán)隊(duì)利用“墨子號(hào)”量子實(shí)驗(yàn)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(guó)在應(yīng)用項(xiàng)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(qǐng)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(qǐng)量

2016年12月量子保密通信“京滬干線”技術(shù)驗(yàn)證與應(yīng)用示范項(xiàng)目（采用可信中繼方案進(jìn)行密鑰中繼）全線貫通，全長(zhǎng)超過 2000 公里，接入北京、濟(jì)南、合肥、上海四地量子保密通信城域網(wǎng)絡(luò)。

2018年國(guó)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(gè)骨干節(jié)點(diǎn)，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(wǎng)絡(luò)。

并且隨著試點(diǎn)和網(wǎng)建的推進(jìn)，整個(gè)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(yùn)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(shí)踐基礎(chǔ)，標(biāo)準(zhǔn)化研究工作亦同步進(jìn)行。

同時(shí)，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(yàn)證和測(cè)評(píng)、系統(tǒng)和現(xiàn)網(wǎng)測(cè)試、產(chǎn)業(yè)和實(shí)用化評(píng)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(cè)量實(shí)用化仍待探索

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

量子測(cè)量領(lǐng)域研究與應(yīng)用目前主要集中于慣性導(dǎo)航、磁場(chǎng)測(cè)量、重力測(cè)量、目標(biāo)識(shí)別和時(shí)間基準(zhǔn)等五大方向，可以實(shí)現(xiàn)量子慣性導(dǎo)航、量子目標(biāo)識(shí)別、量子重力測(cè)量、量子磁場(chǎng)測(cè)量、量子時(shí)間基準(zhǔn)等領(lǐng)域的測(cè)量傳感，未來發(fā)展趨勢(shì)主要是高精度、小型化和高集成度。

以量子陀螺儀、量子磁強(qiáng)計(jì)、量子重力儀、量子雷達(dá)和原子鐘為代表的新型量子測(cè)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(jià)值，有望在關(guān)系國(guó)家安全和國(guó)計(jì)民生的重點(diǎn)領(lǐng)域率先應(yīng)用。

盡管我國(guó)在相關(guān)論文和專利數(shù)量上僅次于美國(guó)，但是在研究成果上，仍然遜于歐美等國(guó)家。

尤其測(cè)量?jī)x器類科研項(xiàng)目的最終工程化與市場(chǎng)應(yīng)用未形成閉環(huán)，在應(yīng)用落地和市場(chǎng)推廣方面缺乏機(jī)制保障和驅(qū)動(dòng)力。

同時(shí)，量子測(cè)量技術(shù)研究應(yīng)用涉及面廣，對(duì)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(jìn)行集成融合，如何建立研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)溝通合作的平臺(tái)和機(jī)制，如何在補(bǔ)齊差距的基礎(chǔ)上加強(qiáng)科研成果轉(zhuǎn)化，是接下來我國(guó)不得不面對(duì)的問題。

【總結(jié)】

美國(guó)量子在量子測(cè)量方面?zhèn)鹘y(tǒng)優(yōu)勢(shì)明顯，多個(gè)傳感測(cè)量子領(lǐng)域均保持世界記錄；量子計(jì)算研究也處于領(lǐng)先，未來五年可能在量子計(jì)算原理樣機(jī)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(guó)研究機(jī)構(gòu)和科技公司具備很強(qiáng)科研實(shí)力，國(guó)際交流和項(xiàng)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(guó)馬首是瞻。

我國(guó)近年來量子信息相關(guān)科研團(tuán)隊(duì)、論文數(shù)量及從業(yè)人員等指標(biāo)開始進(jìn)入世界前列，新技術(shù)應(yīng)用推廣具備潛在的政策驅(qū)動(dòng)和市場(chǎng)規(guī)模優(yōu)勢(shì)。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(jì)算和量子測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(bǔ)齊，同時(shí)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(cè)試團(tuán)隊(duì)的支撐。

不僅要補(bǔ)齊基礎(chǔ)短板，優(yōu)化工藝、工程、軟件和測(cè)試等各項(xiàng)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(guó)的科研機(jī)制體制，建立合作平臺(tái)，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(shì)。