计算机行业量子通信报告-量子计算%26通信：面向未来的超级算力.docx

正文目录

TOC\o1-2\h\z\u谷歌研发出超强运算能力“量子芯片” 4

量子通信保障通信安全 4

量子通信：让通信更安全 4

量子密钥分发：利用测量坍缩防窃听 5

量子隐形传态：利用量子纠缠传输量子态 7

量子竞争日趋激烈，中国量子技术领先 8

我国量子通信领域多次开创先河 8

量子通信实现初步商用 11

量子通信已实现初步商用 11

风险提示 14

图表目录

图1：量子纠缠图示 5

图2：电磁波通信使用大量光子，通过不同的幅度和频率表达信息 5

图3：量子密钥分配技术工程示意 6

图4：量子隐形传输图示 7

图5：量子信息各领域企业数量 8

图6：墨子号科学成就示意图 9

图7：“京沪干线” 10

图8：合肥量子城域网 10

图9：量子通信组网以及安全应用产品 11

表1：华为量子计算专利申请情况 4

表2：量子隐形传态重要科学进展 7

表3：“墨子号”量子卫星科学成果 9

表4：国盾量子量子必威体育官网网址通信网络核心设备 12

表5：国盾量子推出一系列量子安全应用产品 13

谷歌研发出超强运算能力“量子芯片”

谷歌于2024年12月9日宣布研发出一款运算能力超强、适用量子计算机的芯片，宣

称这种芯片只用5分钟即可完成现有运行速度最快的计算机要10尧（10的25次方）年才

能完成的任务，相关研究成果发表于9日出版的英国《自然》杂志。这款芯片名为“威洛”，虽然量子比特多，但错误率却减少了一半，而且还具备适时纠错的能力，谷歌宣称其为研制“实用的大规模量子计算机铺平了道路”。除谷歌外，微软、英伟达、亚马逊也纷纷入局量子计算。

国内方面，2024年8月以来，华为多条量子计算相关专利申请公开，其中量子计算方法及设备早在2020年1月14日就已经申请。

表1：华为量子计算专利申请情况

申请日 专利名称 专利类型 专利状态 申请号 公

申请日 专利名称 专利类型 专利状态 申请号 公开(公布)号 公开(公告)日

超导量子计算系统和量子比特

2020-01-14 量子计算方法及设备 发明专利 授权 CN202010039098.7

2020-01-14 量子计算方法及设备 发明专利 授权 CN202010039098.7CN113191499B 2024-11-22

发明专利 授权 CN202010682678.8CN114021727B 2024-11-22

2023-04-07 一种量子计算方法、装置、存

2023-04-07 一种量子计算方法、装置、存 发明专利

专利的公布CN202310384743.2

CN118780379A

2024-10-15

2023-02-21 一种费米子算符稀疏化方法及 发明专利

实质审查CN202310187289.1

CN118536612A

2024-08-23

资料来源：天眼查、

量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子计算机作为执行量子计算任务的设备，以量子比特（qubit）为基本运算单元。在量子计算

中，基于量子叠加原理，量子比特的不同状态可被同时存储和处理。量子计算为解决某些经典计算机难以处理的复杂问题提供了新的可能性，有望在密码破译、材料设计以及人工智能等方面得到广泛应用。

量子通信保障通信安全

量子通信：让通信更安全

量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式，可以有效解决信息安全问题。量子通信是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式，量子通信所依赖的信息

载体是量子态，由于量子具备测量坍缩的特点，因此窃听者对量子通信进行的任何观测行为都会对量子态造成改变，从而通信的双方就能够迅速察觉到窃听行为，及时终止通信，并在之后根据需要更改信道。量子密钥分发和量子隐形传态是量子通信的两项主要技术。

测量坍缩是量子通信中重要的基本原理，表明测量会导致量子的状态发生改变。微观粒子无法用确定的动量和位置描述，但微观系统的运动状态可以完备地用量子态描述，也就是使用波函数。波函数包含了粒子所有可能状态的信息，这些状态可能是多个本征态的叠加。

对这个微观粒子进行测量时，粒子的波函数会从多个可能状态的叠加态突然变成其中一个确定的本征态，称之为量子坍缩。

量子纠缠是量子通信工作的另一个基本原理，微观世界中，纠缠的粒子即使各自相隔距离很遥远，之间也没有任何介质，但是其中一个粒子的行为将立即影响到另一个粒子的状态。

图1：量子纠缠图示

资料来源：大科技杂志社、

量子通信使用少数量子态传递信息，比如光子。传统的电磁波通信虽然使用到了光子，但是使用到的光子数量多且冗余，窃听者观测或窃取少量