美国国家标准与技术研究院(NIST)研究团队14日在《物理评论快报》杂志上发表一项重要成果：他们通 过将铝离子捕获于离子阱中改进了原子钟，使其精度创下小数点后19位的惊人纪录。这项突破有望推动 国际单位制中"秒"的重新定义，并促进量子技术的发展。 ...

纪要涉及的行业 量子信息技术行业，细分领域包括量子计算、量子通信和量子精密测量 纪要提到的核心观点和论据 量子计算 - **原理与优势**：利用量子比特叠加和纠缠特性实现并行计算，理论上特定算法可指数级加速，解决经典计算机难处理的复杂问题，如优化、模拟等；信息基本单位量子比特可处于 0 和 1 间状态，多个比特系统能表达 2^n 种状态，每增加一个比特表达能力翻倍，带来巨大应用潜力 [1][5] - **技术路线**：常见实现技术有超导、离子阱、中性原子光镊技术、光子偏振状态表示、半导体和拓扑结构；超导门保真度高、相干时间长，被谷歌、IBM 等采用；离子阱门保真度更高但扩展有困难；中性原子光镊技术对环境要求低但部分操作时间长；英特尔希望用半导体技术制备比特；微软押注拓扑结构但进展小 [1][6] - **发展现状**：产业处于早期，超导技术较成熟，各主要技术路线均有真机；应用场景包括金融、材料、生物医药等行业，重要企业联合探索用量子计算解决计算难题；目前主要应用于教育和科研市场，该市场呈上升趋势 [1][16][21] - **关键问题**：环境噪声影响物理量子，实现逻辑量子纠错困难；上游产业链浅，稀释制冷剂国外禁运，需研发替代品；测控系统设备需优化以适应低温环境；需设计芯片及 EDA 软件进行版图设计和模拟；软件算法方面需开发操作系统、编程框架等支持硬件使用 [1][17] - **未来预期**：2025 - 2030 年，专用型量子计算机将进入使用阶段，特定领域应用逐步实现，通用型量子计算机将发挥一定作用，但全面应用可能要到 2030 年后 [23] 量子通信 - **主要方向**：量子密钥分发（QKD）基于非对称加密概念，用光量子形式解决密钥安全分发问题，传递加密密钥，实际信息仍通过经典通道传递；量子隐形传态利用纠缠粒子特性传递量子态；量子直接通信将经典信息编码到光等载体上传递，已有几百公里长距离传输实验成果；还有量子随机数生成器和抗量子密码学 [9][10] - **发展现状**：量子密钥分发和量子随机数发生器已进入实用化阶段，优先用于政务、大银行、军事国防等特殊场景，未来五年应用将增多；抗抵赖密码标准推进迅速，但存在理论与实际不符问题；直接通信研究难度较小，有望取得更多进展；隐形传态仍处实验室阶段 [24][25][26] - **优势**：理论协议层面比经典协议安全性更高，信息不可克隆、复制，传递信息无法被窃取，但现有技术仍依赖经典通信信道，无超光速信息传递 [15] 量子精密测量 - **应用情况**：涉及原子钟、传感器等测量产品，应用落地较快，产品为专门目的设计，在军事和科研领域有应用，通过微观系统变化获取宏观数据 [2][4][27] 其他重要但是可能被忽略的内容 - **量子概念**：“量子”指能量以离散单位发射和吸收的形式，衍生出量子力学，研究微观世界需用量子力学原理 [3] - **量子纠错突破**：谷歌 Sycamore 量子计算机在量子纠错方面取得突破，证明逻辑量子计算机可行性，带动相关股票上涨 [4][54] - **量子比特与算力关系**：量子比特数是影响量子计算机性能的核心因素，数量增加算力指数增加，如 20 个量子比特计算机可用经典计算机模拟，50 个则几乎不可能 [39] - **超导量子计算机价格与成本**：超导技术路线下，不同规模超导量子计算机价格差异明显，20 个和 50 个比特规模价格约相差一倍，百比特规模价格差异更大；成本主要包括吸热制冷剂、芯片、测控系统和低温线缆，吸热制冷剂尤其昂贵 [40][41] - **经典计算与量子计算比较**：两者不能完全替代，经典计算机在四则运算上更快，量子计算机适合解决基于量子力学理论的复杂问题，如新材料研究等 [36] - **量子计算系统代际变化**：代际变化无严格过程，基于功能和技术突破，如第六代商业级量子计算系统量子比特数量增加，对制冷剂需求跳跃式增长 [48] - **国内招标情况**：国内量子计算、通信或测量领域招标标的规模大，多为千万级别，个别达亿元级别，每次招投标单位数量不多 [49] - **经典与量子随机数区别**：经典计算机生成伪随机数可破解，分布可能有规律；量子随机数由物理机制产生，安全性更高，无分布规律问题 [50] - **海外企业资金支持**：海外谷歌主要靠自有资金投入，IBM、IQE 和欧洲 IQM 等获政府项目资金支持 [51] - **超导技术材料**：涉及微纳加工中的铝膜及其他合金材料，高温超导与低温超导使用不同材料 [52] - **英伟达 GPU 与量子计算**：英伟达强调 GPU 在模拟量子计算中的重要性，当前阶段许多问题需借助 GPU 模拟，经典与量子结合是重要方向 [55] - **专用与通用量子计算机**：专用量子计算机专门解决优化问题，通用量子计算机能处理各种类型问题，未来五年专用设备可能率先在优化场景取得突破 [57] - **未来受益领域**：未来几年人工智能领域可能受益于专用或通用型进展，可降低能源消耗，提高经济效益 [58]