量子信息技术

量子代表的是一种不可再分的基本单位，量子信息包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域

量子是构成物质的基本单元，是不可分割的微观粒子（譬如光子和电子等）的统称。量子信息技术是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、调控和观测，实现信息感知、计算和传输的全新信息处理方式。

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：

1、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，能在某些复杂问题上提供计算能力的指数级加速，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。

量子计算主要包括三部分：量子计算机、量子计算软件与云平台、量子计算行业应用。其中，量子计算机是量子计算的硬件基础，目前由超导、离子阱、光量子、中性原子、硅半导体、金刚石色心和拓扑七大主要技术路线并行发展。其中，超导路线专利数量占比超过50%。

量子计算软件与云平台提供量子逻辑门操控和量子算法编译功能，是量子计算应用服务的必要组件与基础平台。量子软件可以分为基础运行、计算开发、应用服务和通用系统等四类。量子算法根据算法运行的物理环境可以分为纯量子算法、量子-经典混合算法和量子衍生算法。

量子计算产业生态上游主要包含稀释制冷剂、低温组件、真空系统、激光器、光学探测器、环境支撑系统、测控系统等。其中，稀释制冷剂是超导或硅量子比特技术计算机的核心设备；中游主要包括网络干线、系统平台、建设运维；下游领域则涵盖化工、制药、金融、安防、物流、交通运输、汽车、航空、气象、国防、能源等。

2、量子通信

利用微观粒子的量子叠加态或量子纠缠效应等进行信息编码或密钥传输，基于量子力学原理保证信息或密钥传输的安全性，主要分量子隐形传态和量子密钥分发两类。

量子通信是目前量子科技中产业落地相对成熟的一支，其主要应用包括量子密钥分发（QKD）、抗量子密码（PQC）等方向。其中，量子密钥分发应用了量子力学的基本特性，通过特定协议在通信双方之间共享密钥，确保任何企图窃取传送中的密钥都会被合法用户所发现；抗量子密码旨在研究密码算法在量子环境下的安全性，并设计在经典和量子环境下均具有安全性的密码系统。另外，利用量子纠缠态的量子通讯是“量子隐形传态”，它的载体是单个粒子。

其他量子通信应用还包括量子安全直接通信、量子秘密共享和量子密集编码等方向。量子通信和量子信息网络的研究和发展，主要应用在军事国防、国家政务、金融交易等领域。

量子通信产业链上游为元器件及核心设备，包括信号处理芯片、光纤光缆、雪崩二极管、射频器件、量子密钥分发器、量子路由器、量子交换机、量子随机发生器等；中游为网络传输线路及系统平台，包括光纤骨干网、卫星中继、经典网络管理子系统、备份与容灾子系统、综台网络监控子系统、星子密钥分发子系统、量子网络管理子系统等。

3、量子测量

通过对外界物理量变化导致的微观粒子系统量子态变化进行调控和观测实现精密传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术带来数量级提升。

量子测量在测量精度、灵敏度和稳定性等方面与传统传感技术相比具有明显优势，应用覆盖军事国防、航空航天、生物医疗、能源勘探、交通运输、灾害预警等行业。目前，量子测量领域研究与应用主要集中在惯性导航、磁场测量、重力测量、目标识别和时间基准等方向上。

量子测量产业链上游主要是系统研发所需的基础材料、元器件和支撑系统提供商。其中，基础材料包括高纯度同位素材料、金刚石、性气体等；元器件主要包括激光器、原子气室、光学系统元器件、电子元器件、线缆等；支撑系统主要包括磁屏蔽、真空、低温、隔振等环境保障。

据研究机构测算，2023年，全球量子产业规模达到47亿美元，2023至2028年的年平均增长率达到44.8%，基本符合行业发展规律。2027年，专用量子计算机预计将实现性能突破，带动整体市场规模达到105.4亿美元。