本文来自微信公众号“天翼智库”，作者/常梦飞、李洋。
习近平总书记在中共中央政治局第二十四次集体学习中强调，要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。
2023年10月3日，欧盟公布了敏感技术清单，包括半导体、量子信息、人工智能等，并称这些技术不应该落入竞争对手之手。此前，美国白宫在8月签署了一项行政命令，禁止对中国计算机芯片、量子信息等领域进行投资。美、欧在持续加强量子领域研究的同时加大对我国量子领域的限制，可见量子信息技术在大国科技博弈中的重要地位。
什么是量子信息？量子信息在未来又如何发挥作用？
量子信息是量子力学与信息科学的融合
量子信息指基于量子力学原理的一类新兴技术，主要涵盖了量子计算、量子通信、量子精密测量、量子模拟和量子材料等领域。2023年9月，国家知识产权局办公室在其印发的《关键数字技术专利分类体系（2023）》中指出，量子信息技术包括量子计算、量子通信、量子测量3个一级技术分支。当前，各国的量子信息产业也聚焦在这三大方面。
图1量子信息三大方向
其中，全球量子计算技术目前不断取得突破，但商业应用还处于早期阶段，其最终目标是发展出能够广泛应用于各种计算任务的量子算法和硬件。
量子通信应用相对成熟，我国已经建成量子通信“京沪干线”、发射了“墨子号”卫星，中国电信已经在合肥市建成全球规模最大的量子保密通信城域网。量子通信主要包括物理层面的量子密钥分发技术（QKD）和数学算法层面的后量子密码技术（PQC）。
量子精密测量的主要应用是量子钟与量子惯性导航。原子钟所带来的时间频率的精密测量是当前精度最高的基本物理量，而量子惯性导航可以实现不依赖外部信息的高隐蔽性、高精准度导航。
量子技术发展经历了两次革命
全球经历了两次量子革命。第一次量子革命始于普朗克在1900年提出量子假说，爱因斯坦、波尔、薛定谔等科学巨匠探索量子力学理论，推动量子力学在20世纪前期的发展。
第二次量子革命是量子信息革命，量子力学与信息科技的融合使量子计算、量子通信等技术得到了快速的发展。
图2第二次量子革命里程碑
量子信息成为全球科技争夺的焦点
1.各国不断出台政策支持量子信息产业发展
2018年，美国接连发布《量子信息科学国家总体战略》、《国家量子计划法案》，旨在加强基础研究、推进量子技术研发、加快生态体系构建，以确保美国在全球前沿科技竞争中的领先地位。。2022年7月，美国众议院通过了《量子计算网络安全防范法案》，这标志着美国开始加紧量子信息技术发展。2023年6月，美国国家量子计划咨询委员会（NQIAC）发布《更新国家量子计划：维持美国在量子信息科学领域的领导地位建议》报告，进一步提出下一步量子信息发展计划。美国相关部门认为，量子信息技术将对竞争对手关键信息基础设施构成威胁，可以作为影响国家安全的重要手段。因此，对于量子信息领域的主导权将成为未来国际竞争的科技制高点。
欧盟早在2016年就提出《量子宣言》，并在2018年推出量子技术旗舰计划。2023年7月，欧洲政策中心发布《欧洲量子网络安全议程》，指出欧盟应加强应对全球量子网络安全风险，打造自身优势身位；日本长期以来将量子技术作为未来科技长期研发目标，在2020年制定了《量子技术创新战略》，2022年4月再次发布《量子未来社会愿景》；2023年6月，韩国也发布了《国家量子科技战略》，目标成为全球量子网络中心。
我国在“十四五”规划、二十大报告中也多次提到量子信息技术，指出要加强量子信息发展，实施一批具有前瞻性、战略性的重大科技项目。习近平总书记也在不同场合强调，“要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局”。可见量子信息技术在全球科技战略中的主导地位。
2.全球量子技术发展进入“量子霸权”竞赛
超导量子计算机方面，2019年，谷歌“悬铃木”以53比特首次实现“量子优越性”（量子霸权）；2021年，我国中科大研究团队发布66比特量子计算机“祖冲之二号”，速度较“悬铃木”提升6个数量级；2023年，谷歌再次发布“悬铃木二号”，具有70个量子比特，据称计算速度比其第一代提高241亿倍。
光量子计算机方面，2020年中科大发布“九章”光量子计算机，具备76个光子，实现量子优越性；2021年，中科大发布“九章二号”，将光子提升至113个；2022年，加拿大Xanadu公司与美国国家标准与技术研究院(NIST)合作推出具有216个光子的“北极光”光量子计算机超越我国；2023年，中科大“九章三号”量子计算机以255个光子再次实现量子优越性。
3.量子计算不断突破对传统安全加密体系形成威胁
传统加密标准主要依赖于数学算法，现有技术条件下一般认为这些算法在合理的时间段内都不可破解，但量子计算的应用将极大缩短密码破译时间。谷歌的研究显示，利用超级计算机破解2048位的RSA加密信息需要80年，而利用量子计算机仅需要8小时。在此基础上，未来量子计算机的应用将颠覆现有加密算法体系。
当前，量子计算机距离解决现实密码问题的实用化还需要较长时间（5-10年），但信息基础设施的预防性更新及迁移已经开始。2022年，美国白宫要求各机构在运行量子计算机之前开始向抗量子密码迁移。2023年，美国网络安全与基础设施安全局(CISA)、美国国家安全局(NSA)和国家标准与技术研究院(NIST)联合发布《量子准备：向后量子密码学的迁移》，敦促美国各组织实体开始向具备量子安全的加密标准迁移，以应对具有较长保密期限的数据在几年后被量子计算机破解的风险。在量子计算不断取得重大突破的现状下，量子通信与安全发展刻不容缓。
4.广泛的应用场景推动各国加速对量子技术的研发攻坚
由于经典计算机的比特之间存在竞争和冲突，导致运算速度受到限制。而量子比特之间不存在竞争和冲突，因此可以实现更高的并行度和更快的速度。量子计算改变了经典计算的逻辑，大大提高了并行运算的效率和速度，理论上具备远超经典计算机的计算能力。数字时代，情报分析、人工智能、海量数据处理等应用需要大规模算力支撑，量子计算的发展为全球算力瓶颈带来了新的解决方案。
化学领域，量子计算可以模拟化学分子结构和反应，可以加速药物研发、优化材料设计等；能源领域，量子计算可以快速模拟不同能源系统的交互作用，助力能源生产和分配的效率提升；人工智能领域，量子计算可以加速数据挖掘算法迭代，以提高复杂问题的解决能力。
加强量子信息技术争夺的启示
加快量子信息基础研究和应用。我国应持续提升对量子信息基础研发的投入，建立一批具有国际影响力的量子信息研究机构，推动量子信息技术的理论创新和实践突破，提高量子信息技术的创新能力和核心竞争力。
完善量子信息领域的政策支持。制定促进我国量子信息技术发展的政策措施，为相关基础研究和应用提供必要的支持。尽快完善国家级量子信息安全发展蓝图，规划实施路径，促进量子信息行业有序发展。
积极参与国际量子信息领域的合作与交流。加强与国际领先国家量子信息相关研究、应用的合作交流，建立国际合作对话机制，紧跟国际量子信息技术前沿，牵头国际量子信息标准制定。
本文作者
常梦飞
战略发展研究所
二级分析师
硕士，专注于通信行业市场、数字化转型、数字经济相关领域研究。
李洋
战略发展研究所
一级分析师
经济学硕士，长期从事通信行业市场研究、数字经济和经营分析等领域研究。
陈海龙
战略发展研究所
主任分析师
硕士，高级工程师，多年从事市场营销、产品设计、数字化转型、数据要素市场研究。
