飛象網(wǎng)訊（易歡/文）“量子信息技術將引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向，是培育未來產(chǎn)業(yè)、構建新質(zhì)生產(chǎn)力、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要方向之一。”在不久前舉辦的“2024中國信通院ICT深度觀察報告會”期間，中國信通院技術與標準研究所所長張海懿在接受飛象網(wǎng)記者采訪時表示，：“近年來，全球主要國家量子信息戰(zhàn)略布局進一步加強，量子計算、量子通信、量子測量三大領域科研與技術創(chuàng)新持續(xù)活躍，應用探索與產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育受到多方重視。“經(jīng)過四十余年的發(fā)展，量子信息技術已從僅有學術界關注的基礎科學研究和前沿技術探索，逐步開啟產(chǎn)業(yè)界共同參與的工程應用研究和未來產(chǎn)業(yè)培育，目前已進入科技攻關、工程研發(fā)、應用探索和產(chǎn)業(yè)培育一體化推進的關鍵發(fā)展階段�！�
三大領域科研與技術創(chuàng)新持續(xù)活躍
當前，在量子計算領域，超導、離子阱、光量子、中性原子、硅半導體、金剛石色心和拓撲等七大主要技術路線并行發(fā)展，現(xiàn)階段整體上依然處于中等規(guī)模含噪聲量子處理器階段，量子糾錯已驗證糾錯盈虧平衡點，其中超導技術路線是有望率先實現(xiàn)量子糾錯和突破殺手級應用的“種子選手”之一，中性原子路線今年在多條技術路線競爭中異軍突起，可控量子物理比特數(shù)量已超1000，與超導路線并駕齊驅(qū)，有望成為一匹“黑馬”�？傮w來說，量子處理器硬件性能水平，距離實現(xiàn)大規(guī)模可容錯通用量子計算還有很大差距，未來仍需業(yè)界長期艱苦努力攻關。
張海懿指出，近年來量子計算應用探索廣泛開展，但目前尚未在實用化問題中展現(xiàn)出有現(xiàn)實意義的量子計算優(yōu)越性，仍處于原理性與可行性驗證的探索階段。未來要實現(xiàn)量子計算“殺手級”應用，加快構建國家級量子計算云平臺是提升探索能力和培育產(chǎn)業(yè)生態(tài)的重要途經(jīng)，基礎核心是進一步提升量子處理器的硬件性能。以超導路線為例，在相干操控比特數(shù)達數(shù)百位規(guī)模，邏輯門保真度達99.9%以上時，有望在運算復雜度和精度要求不高的組合優(yōu)化等場景中率先實現(xiàn)落地。
在量子通信領域，主要關注的方向包括量子密鑰分發(fā)（QKD）、量子隱形傳態(tài)（QT）等，其他一些技術方案如量子安全直接通信（QSDC）等也在進一步發(fā)展。在產(chǎn)品及應用方面，QKD基于量子態(tài)光信號傳輸和后處理，實現(xiàn)對稱密鑰生成，具有理論協(xié)議安全性，已有商用化產(chǎn)品，目前進入初步實用化階段。QT基于糾纏分發(fā)和貝爾態(tài)測量，實現(xiàn)量子態(tài)信息傳輸，是實現(xiàn)量子信息網(wǎng)絡的關鍵技術，處于科研探索階段，尚未實用化。在新技術研究探索方面，近年來QKD新型協(xié)議系統(tǒng)研究和星地傳輸實驗持續(xù)活躍，商用系統(tǒng)的工程化水平提升有限，而QT在糾纏制備、操控和存儲中繼等方面尚無重大突破。在未來發(fā)展趨勢來看，基于QKD的量子保密通信應用場景有限，需要進一步提升產(chǎn)品性能指標和工程化水平，探索和拓展有效應用場景，才能破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展困境，同時后量子加密（PQC）是值得關注的發(fā)展方向。另外，結合QT等技術的量子信息網(wǎng)絡（QIN）是未來融合發(fā)展演進方向，已成為量子通信領域科研競爭主賽道，歐美在量子通信領域重點布局推動QIN的技術研究、原型驗證和組網(wǎng)試驗等工作，近年來取得多項重要進展，我國需加快推動相關技術研究探索。
在量子測量領域，基于對微觀粒子系統(tǒng)的操控進行傳感測量，在精度、靈敏度和穩(wěn)定性等方面帶來數(shù)量級提升，具有技術方向多元、應用場景豐富、產(chǎn)業(yè)化前景明確的特點，相關技術方向包括用于新一代PNT（定位/導航/授時）的光學原子鐘、光學時頻傳輸、原子陀螺儀與重力儀，以及用于高靈敏度檢測與目標識別的光量子雷達、磁場精密測量、物質(zhì)痕量檢測等。從技術產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀來看，量子時頻基準、磁力計、重力儀等逐步從實驗室走向商用化，部分方向?qū)崿F(xiàn)產(chǎn)品迭代；量子慣導和目標識別等處于技術萌芽期，距離產(chǎn)品化較遠。從未來主要或潛在應用場景來看，國防軍工、航空航天、定位導航、地質(zhì)/資源勘測和生物醫(yī)療等眾多行業(yè)領域都將與量子測量技術相關。從技術產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展趨勢來看，量子測量技術整體處于實驗室研發(fā)和原機型攻關階段，如何從走出實驗室在工程化應用場景中實現(xiàn)落地，樣機整體能力指標如何滿足實際場景中全方位應用需求，仍需進一步探索和突破，同時量子測量應用領域分散，單一領域產(chǎn)業(yè)規(guī)模有限，產(chǎn)業(yè)推動力有待加強。
多層面推動我國量子信息技術領域發(fā)展
在量子信息領域，信通院已經(jīng)有多年的研究基礎，信通院技術與標準研究所主要承擔量子信息領域的研究工作，始終秉持“國家高端專業(yè)智庫，產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展平臺”的發(fā)展定位，著力加強政府支撐、技術產(chǎn)業(yè)研究、標準制定、測試驗證、產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等多方面的工作。
在政府支撐方面，信通院長期支撐工信部、網(wǎng)信辦、發(fā)改委、科技部、財政部等主管部門量子信息領域的技術咨詢與政策規(guī)劃并取得積極成效，同時支撐工信部通信科技委組建量子信息技術專家咨詢組。
在技術產(chǎn)業(yè)研究方面，近10年持續(xù)承擔量子計算、量子通信和量子測量技術產(chǎn)業(yè)研究課題，研判分析量子信息技術發(fā)展趨勢、熱點問題、應用前景和產(chǎn)業(yè)發(fā)展路徑等。2018年起，連續(xù)發(fā)布《量子信息技術發(fā)展與應用研究報告》白皮書 、《量子計算發(fā)展態(tài)勢研究報告》藍皮報告等研究成果，成為管理部門和業(yè)界重要參考。
在標準制定方面，在ITU-T推動成立網(wǎng)絡量子信息技術焦點組（FG-QIT4N）和量子密鑰分發(fā)網(wǎng)絡標準協(xié)調(diào)組（JCA-QKDN），聯(lián)合牽頭制定國際標準多項。國內(nèi)標準在TC578牽頭完成多項量子計算研究課題，牽頭制定量子計算云平臺等國家標準，參與量子測量領域標準研制；CCSA-ST7牽頭推動量子通信標準體系建設，制定我國首個量子信息行業(yè)技術標準。
在測試驗證方面，在國內(nèi)率先構建基于量子密鑰分發(fā)的量子保密通信技術實驗驗證平臺和產(chǎn)品檢測體系能力，組織完成我國首個多廠家量子保密通信系統(tǒng)選型驗證測試，量子保密通信國家廣域一期工程技術驗證，同步開展量子直接通信、量子隨機數(shù)生成等新型技術驗證研究與樣機產(chǎn)品測評。另外，布局開展量子計算基準測評體系研究，初步構建量子計算云平臺功能性能測試驗證能力，開展多廠家量子計算云平臺能力分級與測評探索等。
在產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育方面，在工信部指導下，推動成立量子信息網(wǎng)絡產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（QIIA），加強產(chǎn)學研交流合作。持續(xù)開展量子信息技術應用案例征集、量子保密通信產(chǎn)品標準驗證測評、量子計算云平臺能力分級、量子密鑰分發(fā)系統(tǒng)安全性評級等研究與活動。組織開展第一屆量子信息技術與應用創(chuàng)新大賽，組織開展QIIA聯(lián)盟的開放實驗室和先導示范中心兩類協(xié)同創(chuàng)新平臺建設等。“后續(xù)信通院將持續(xù)加強政府支撐、技術產(chǎn)業(yè)研究推動工作，為量子信息技術領域凝聚發(fā)展共識合力持續(xù)做出貢獻。”
我國高度重視量子信息領域發(fā)展，近年來取得一系列重要進展，產(chǎn)學研協(xié)同和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等工作也逐步得到重視。為加快推進我國量子信息領域持續(xù)發(fā)展，張海懿認為，未來需要依托QIIA等產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟平臺，在加快關鍵技術攻關、保障自主供給能力、加強產(chǎn)學研用協(xié)同、推進未來產(chǎn)業(yè)培育等方面，進一步聚力加快發(fā)展，爭取取得更多技術、應用與產(chǎn)業(yè)化成果。
