量子信息技术是量子技术的重要组成部分

量子信息技术是量子技术的重要组成部分

◼量子信息技术是量子技术的重要组成部分。基于量子力学原理，通过制备、调节和观察微量子系统中的物理状态，实现信息感知、计算和传输。

◼量子信息技术是量子信息技术信息的应用，包括量子通信、量子计算和量子精密测量。它可以突破经典技术在确保信息安全、提高计算速度和提高测量精度方面的瓶颈。

◼大多数量子信息技术正处于行业的萌芽阶段，正逐步从基础研究转向应用研究，进入科技研究、工程研发、应用探索和产业培育一体化发展的关键阶段。

各国高度重视量子技术

◼量子信息技术的发展和应用已成为大国在科技经济领域开展综合国力竞争、维护国家技术主权和发展主动权的战略制高点之一。2021年11月，合肥微尺度物质科学国家研究中心、科大国盾量子科技有限公司、上海国盾量子信息科技有限公司分别列入中国三家量子科技企业。拜登于2023年8月签署了限制对华投资的行政命令，重点关注半导体、量子计算和人工智能。

◼截至2023年10月，29个国家和地区制定并推出了量子信息领域的发展战略规划或法案文件，总投资超过280亿美元。

◼近年来，我国量子信息产业受到各级政府和国家产业政策的高度重视。国家出台了鼓励量子信息产业发展和创新的多项政策。

◼2024年1月，工业和信息化部等七个部门发布了《关于促进未来产业创新发展的实施意见》，提出以脑机接口、量子信息等专业领域为指导的实施意见

制定专项政策文件，形成完善的未来产业政策体系。根据2024年政府工作报告，要开辟量子技术、生命科学等新轨道，建立未来产业试验区。

◼目前，量子技术产业正处于研发和产业探索阶段，对大多数相关公司的收入贡献较小。国内上市公司参与了产业链的各个环节。全面布局量子信息技术的国家盾量子，以及涉及量子技术领域的西部超导、福晶技术、中国信息等。

从比特到量子比特

◼量子计算是一种新型的计算模式，它遵循量子力学规律来控制量子信息单元的计算。经典计算采用二进制数字电子方法进行计算，二进制始终处于0或1的确定状态。

◼在一定时间内，普通计算机中的两位寄存器只能存储4个二进制数(00、01、10、11)其中一个，量子计算机中的两位量子位比特寄存器可以同时存储这四种状态的叠加状态。理论上，N个量子存储器和N个经典存储器可以分别存储2n个数和1个数。

◼随着经典计算芯片尺度的不断降低，量子隧穿效应不容忽视。在未来的计算机开发过程中，经典计算机需要克服量子特性，量子计算机是直的

利用量子效应处理信息。因此，与经典计算机相比，量子计算机具有“量子优势”。一旦量子计算机足够强大，就可以完成经典计算机无法执行的计算，从而实现“量子霸权”。

量子计算的本质是异构计算

◼量子计算本质上是一种异构运算，即在经典计算机执行计算任务时，在量子芯片上执行需要加速的程序。因此，实际执行量子计算程序代码有两种，一种是CPU上的宿主代码主要用于执行不需要加速的任务，并为需要加速的任务提供所需的数据；一种是量子芯片上运行的设备代码主要用于描述量子线，控制量子芯片上量子程序的执行顺序和数据传输。由于不同类型的代码具有不同的物理位置、不同的编译方法和访问资源，这与英伟达推出的并行计算架构CUDA非常相似，它使用GPU来解决复杂的计算问题。

◼量子计算硬件有多种技术路线并行发展，主要可分为两类：一类是以超导和硅半导体为代表的人造粒子路线，另一类是以离子、光量子和中性原子为代表的天然粒子路线。目前，许多技术路线尚未趋同。

◼目前，量子计算正处于快速发展阶段，需要技术的持续突破。量子纠错算法对结果的准确性极为重要，因为量子计算容易受到环境热量或波动的干扰，提高量子比特的测控精度是量子计算机实用性的关键问题。

◼随着量子计算机硬件的不断升级和算法的不断优化，越来越多的软硬件企业将致力于量子计算领域，并促进量子计算在不同行业的广泛应用。量子计算将首先在金融、医疗、材料科学等领域发挥作用，为下游产业带来颠覆性创新。与此同时，产业链上的合作与竞争也将更加激烈，投资创新和巨大的市场需求将成为推动产业发展的关键动力。为了在全球量子计算领域获得竞争优势，政府和企业也将共同努力，加大研发投入。

◼随着量子计算技术和人工智能的不断发展（AI）随着技术等领域的快速发展，量子计算的应用边界不断扩大，使得量子计算的商业潜力更加广泛和深远。据ICV预测，2023年全球量子产业规模达到47亿美元，2023年至2028年年平均增长率达到44.8%。2028年至2035年，市场规模将继续迅速扩大，预计2035年总市场规模将达到8117亿美元。

◼量子计算机硬件主要包括量子芯片、环境系统和测控系统。目前，国际主流量子计算研发团队主要关注超导量子芯片和半导体量子芯片，其量子计算机硬件具有共同点。

◼根据ICV咨询，从2023年到2035年，量子计算机上游市场规模呈现明显增长趋势，市场总规模从2023年不到20亿美元增长到2035年100亿美元。

量子密钥服务中心是量子密钥服务系统的核心

◼量子密钥服务中心系统架构主要分为三层：资源层、管理应用层和服务层，通过密码设备和安全介质为应用层提供量子密钥和量子密码服务能力。量子通信的加密过程反映在资源层中，包括量子随机数发生器（QRNG）、量子密钥分发（QKD）、密码操作、数字证书等环节。

QKD传输距离不断提高

◼QKD技术最初是实用的，但商用QKD系统的性能仍存在明显的瓶颈。例如，单跨段现有网络的光纤传输距离通常在几十公里范围内，密钥成码率通常在几公斤到几十公斤之间。对于远程传输、组网、高带宽加密业务应用等，进一步提高QKD系统的传输距离和密钥成码率具有重要意义。TFQKD已成为业界公认的下一代远距离、高安全性QKD技术方案，也是提高系统极限传输能力的研究热点。

QRNG市场将迅速增长

◼目前，博彩业是QRNG的下游市场之一。这是因为黑客在2014年通过锁定和入侵老虎机获得了数百万美元，给美国、罗马尼亚和澳门造成了损失。美国和澳门已经使用QRNG为游戏参与者提供了一个公平的环境。

◼QRNG将应用于各个领域。在5G/6G时代，大量移动设备可以使用QRNG来提高安全性。三星已经连续三年推出了带有QRNG芯片的量子

5G手机；LG和360已经开始了QRNG智能驾驶的应用测试研究。在汽车行业，QRNG芯片用于安全通信和加密，以提高车辆网络的安全性。在物联网和边缘设备领域，QRNG为通过连接设备传输的关键信息提供了安全保障。

◼在量子通信和安全产业链的上游，核心设备和材料包括关键的技术组成部分。首先是先进的量子芯片技术，包括数据处理芯片、电气芯片和光学芯片，作为整个产业链的基础。产业链研究