量子信息技术发展与应用研究报告（2023年）.pdf

No.202316

量子信息技术发展与应用

研究报告

(2023年)

中国信息通信研究院

2023年12月

前言

以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术是量子

科技的重要组成部分，也是培育未来产业、构建新质生产力、推动高

质量发展的重要方向之一。经过四十余年发展，量子信息领域逐步从

基础研究走向基础与应用研究并重，开始进入科技攻关、工程研发、

应用探索和产业培育一体化推进的发展阶段。至2023年10月，全球

29个国家和地区制定和发布了量子信息领域的发展战略规划或法案，

公开信息不完全统计投资总额超过280亿美元。加快技术研发攻关，

推动创新成果应用，构建供应链、人才队伍和未来产业竞争力，成为

全球主要国家在量子信息领域布局规划的普遍共识。

近年来，量子信息三大领域科研与应用探索发展活跃，学术界重

要科研进展与产业界样机产品研发成果亮点纷呈，产业生态培育成为

各方关注热点，技术标准布局和研究取得阶段性成果。我国高度重视

量子信息领域发展，在政策布局、基础科研、工程研发、应用探索和

生态培育等方面，取得了诸多重要进展。

自2018年起，中国信息通信研究院每年组织编写和发布《量子

信息技术发展与应用研究报告》，成为管理部门和业界掌握量子信息

国内外发展动态和趋势的重要参考。本报告对近一年来全球量子信息

领域的总体发展态势、必威体育精装版研究应用进展、行业热点趋势问题等进行

分析探讨，希望为业界凝聚发展共识合力持续做出贡献。

量子信息技术发展与应用研究报告（2023年）

一、量子信息技术总体发展态势

(一)量子信息技术是未来产业发展重要方向之一

量子信息技术是量子科技重要组成部分，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、调控和测量，实现信息感知、

计算和传输。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。未来，

量子信息技术有望在前沿科学、信息通信和数字经济等诸多领域引发

颠覆性技术创新和改变游戏规则的变革性应用。

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，能在某些计算复杂问题上提供指数级加速，是未来计算

能力跨越式发展的重要方向。当前，量子计算存在超导量子线路、离

子阱、光量子、超冷原子、硅基量子点、金刚石色心和拓扑等七大技

术路线并行发展，处于中等规模含噪声量子处理器阶段。量子计算应

用场景探索广泛开展，但尚未实现“杀手级”应用突破。大规模可容

错通用量子计算仍需长期艰苦努力，业界尚无实现时间预期。

量子通信利用量子叠加态或纠缠效应，在经典通信辅助下实现密

钥分发或信息传输，理论层面具有可证明安全性。基于量子密钥分发

（QKD）和量子安全直接通信（QSDC）等方案的量子必威体育官网网址通信初步

实用化，新型协议和实验系统的研究持续活跃，样机产品研制和示范

应用探索逐步开展，但应用与产业发展面临诸多挑战。基于量子隐形

传态和量子存储中继等技术构建量子信息网络是未来重要发展方向，

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量子信息技术发展与应用研究报告（2023年）

科研探索与试验取得一定进展，但距离实用化有很大差距。

量子测量对外界物理量变化导致的微观系统量子态变化进行调

控和观测，实现精密传感测量，精度、灵敏度和稳定性等核心指标比

传统技术有数量级提升。主要技术方向包括用于新一代定位/导航/授

时的光学原子钟、光学时频传输、原子陀螺仪与重力仪等，以及用于

高灵敏度检测与目标识别的光量子雷达、磁场精密测量、物质痕量检

测等。主要应用场景涵盖国防军工、航空航天、地质/资源勘测和生物

医疗等众多行业领域，多种样机产品进入实用化与产业化阶段。

经过四十余年的发展，量子信息技术已从仅有学术界关注的基础

科学研究和前