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量子信息技术发展与应用研究报告(2024年)
中国信通院·2024-12-31 15:06

量子精密测量技术 - 微波原子钟等量子时频基准产品已在秒定义、卫星定位导航等领域广泛应用,新一代光学原子钟、核钟研究蓬勃发展,有望进一步提升时间频率计量精度 [1] - 原子干涉磁力仪和重力仪等已有样机产品,在心/脑磁医疗检测、地质资源勘测等领域开展示范应用 [1] - 量子陀螺仪和加速度计组成量子惯性导航系统,里德堡原子天线电场测量系统和量子雷达等技术未来有望实现突破 [1] - 新材料、新原理、新效应进一步拓展量子精密测量技术方案边界,如德国维尔茨堡大学提出的新型量子电阻标准,提高了电阻测量的准确性 [5] - 量子精密测量技术推动基础科学研究探索,如北京大学利用磁力仪对暗光子进行探测,美国费米国家实验室利用超导量子位激发暗物质波发射光子 [7] - 量子精密测量技术在航空航天、国防军工等领域具有战略价值,欧美发达国家通过科技项目支持、政府合同赠予等方式推动其发展 [8] 量子计算技术 - 量子计算企业数量不断增长,上中下游相关企业数量已达300余家,产业链和产业生态已初步形成并持续发展 [9] - IBM、微软、亚马逊等量子计算云平台在硬件水平和用户数量等方面处于领先,支持量子算法研究和应用场景探索 [11] - 我国量子计算云平台在软硬件能力和业务模式探索等方面仍需进一步提升和突破,行业领域企业对量子计算应用探索的关注和投入力度有待加强 [12] - 国内外研究机构和企业提出多项量子计算测评基准参数与方法,为不同技术路线的量子计算硬件系统提供了性能比对方案 [13] - 美国国防高级研究计划局(DARPA)发起量子基准测试计划,重点开展量子算法及系统应用基准测试研究,构建工业级量子计算机测试指标体系与验证平台 [16] 量子通信技术 - 基于QKD、QRNG和量子安全直接通信等方案的量子保密通信是量子通信领域进入实用化阶段的技术方向 [20] - 济南量子院报道利用乙炔分子气室作为本地绝对频率参考,实现无需统一光学频率参考的TF-QKD系统502公里光纤传输 [20] - 中科大报道通过将量子非局域性、量子安全算法和零知识证明相结合,构建了基于DI-QRNG的随机数信标公共服务系统 [22] - 量子信息网络是量子信息三大领域未来融合发展的演进方向,当前主要处于技术方案探索和试验验证阶段 [25] - 量子保密通信应用场景探索在金融、能源、数据中心、移动通信等行业和领域持续开展,如英国汇丰银行、美国摩根大通等开展利用QKD技术保护金融交易数据安全传输的实验验证 [30] 量子信息领域发展 - 量子信息技术是量子科技的重要组成部分,通过调控和观测亚原子尺度的微观物理系统,利用量子叠加、量子纠缠、量子隧穿等现象,实现信息的感知、计算和传输 [140] - 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,有望产生全新计算范式,在计算复杂问题中带来指数级加速优势 [161] - 量子保密通信技术已进入实用化阶段,新型协议研究与系统实验持续开展,样机产品研发和平台服务探索不断推进 [163] - 量子精密测量对外界物理量变化导致的微观物理系统量子态变化进行调控和观测,实现高精度传感测量,精度、灵敏度和稳定性等核心指标比传统技术有数量级提升 [163]