從有望攻克摩爾定律失效難題的量子計(jì)算,到實(shí)現(xiàn)理論上絕對(duì)安全信息傳輸?shù)牧孔油ㄐ?,再到極大提升微觀世界認(rèn)知能力的量子測(cè)量……量子科技作為當(dāng)今世界潛力巨大的前沿技術(shù),正在迅速重塑全球科技與產(chǎn)業(yè)格局。本專題希望為企業(yè)管理者把握時(shí)代脈搏、洞察產(chǎn)業(yè)趨勢(shì)、借鑒領(lǐng)先企業(yè)實(shí)踐路徑提供參考。 ——編者
在數(shù)字化浪潮席卷全球、信息處理需求呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)的時(shí)代,量子信息技術(shù)正以前所未有的力量重塑傳統(tǒng)信息產(chǎn)業(yè)格局,徹底變革人類對(duì)信息處理、傳輸與安全保障的認(rèn)知模式。應(yīng)運(yùn)而生、順勢(shì)而為的量子科技產(chǎn)業(yè),憑借其技術(shù)前沿、應(yīng)用廣泛、場(chǎng)景靈活的特性,迅速崛起為戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),成為驅(qū)動(dòng)新質(zhì)生產(chǎn)力的關(guān)鍵力量。
量子計(jì)算有望攻克摩爾定律失效難題,通過量子比特并行計(jì)算,突破傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片性能的物理枷鎖;量子通信為信息安全領(lǐng)域帶來革命性變化,利用量子態(tài)的不可克隆性和糾纏特性,實(shí)現(xiàn)理論上絕對(duì)安全的信息傳輸;量子測(cè)量極大提升了人類對(duì)高精度微觀世界的認(rèn)知能力,通過其遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)測(cè)量技術(shù)的精度,為新材料研發(fā)和納米技術(shù)應(yīng)用提供有力支持。這是對(duì)現(xiàn)有信息處理體系的一次重構(gòu),疊加人工智能、大數(shù)據(jù)等前沿技術(shù),量子科技產(chǎn)業(yè)將成為經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)的全新引擎。
量子科技的戰(zhàn)略定位與核心內(nèi)涵 量子科技作為前沿科技領(lǐng)域,正以其獨(dú)特的本質(zhì)特征和巨大的戰(zhàn)略價(jià)值重塑現(xiàn)代科技與產(chǎn)業(yè)格局。一方面,它通過量子計(jì)算、量子通信和量子測(cè)量等技術(shù)方向,引領(lǐng)諸多行業(yè)和領(lǐng)域變革,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),成為衡量國(guó)家科技實(shí)力的重要標(biāo)志;另一方面,量子科技產(chǎn)業(yè)鏈呈現(xiàn)顯著多元化特征,涵蓋從產(chǎn)品類型、應(yīng)用場(chǎng)景到產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)和技術(shù)水平等多個(gè)維度,展現(xiàn)出強(qiáng)大經(jīng)濟(jì)潛力和廣闊應(yīng)用前景。 1. 量子科技特征與戰(zhàn)略價(jià)值 量子信息技術(shù)屬于量子物理與信息科學(xué)交叉技術(shù)領(lǐng)域,主要包括量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量三大技術(shù)方向。量子科技作為基于重大科技創(chuàng)新和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化形成的未來產(chǎn)業(yè),其發(fā)展將引領(lǐng)信息技術(shù)、能源技術(shù)、材料技術(shù)等多領(lǐng)域重大變革,解決傳統(tǒng)技術(shù)難以處理的如芯片性能瓶頸、信息傳輸安全等問題,推動(dòng)產(chǎn)業(yè)升級(jí),其也是衡量國(guó)家科技實(shí)力和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志之一,有助于在國(guó)際科技競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)制高點(diǎn),增強(qiáng)話語權(quán)和影響力。 算力是重要的科技生產(chǎn)力,摩爾定律指出,傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)芯片的性能每?jī)赡攴环?,但隨著晶體管尺寸接近物理極限,傳統(tǒng)芯片性能難以提升,量子計(jì)算可通過量子比特的并行計(jì)算,解決摩爾定律失效問題,為高性能計(jì)算開辟新道路;量子通信在信息安全領(lǐng)域優(yōu)勢(shì)顯著,可通過量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)等關(guān)鍵技術(shù),保障重要信息安全傳輸,量子計(jì)算的發(fā)展進(jìn)一步推動(dòng)新型密碼技術(shù)研發(fā),應(yīng)對(duì)潛在威脅;量子測(cè)量技術(shù)可對(duì)時(shí)間、頻率、磁場(chǎng)等物理量提供高精度測(cè)量手段,如高精度原子鐘可顯著提升導(dǎo)航系統(tǒng)性能。同時(shí),量子科技推動(dòng)了量子力學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的深入研究,促進(jìn)了多學(xué)科交叉融合,催生了新研究方法和科學(xué)理念。 2. 量子科技產(chǎn)業(yè)多維分類 量子科技在不同技術(shù)方向上呈現(xiàn)多樣化特征。 從產(chǎn)品類型看,量子科技產(chǎn)業(yè)鏈主要包含量子計(jì)算機(jī)、量子通信設(shè)備、量子測(cè)量?jī)x器等核心產(chǎn)品。量子計(jì)算機(jī)是利用量子比特進(jìn)行高速運(yùn)算的新型計(jì)算設(shè)備,如超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)需依托高純度超導(dǎo)材料及量子比特測(cè)控系統(tǒng)等核心元器件實(shí)現(xiàn)其功能。量子通信設(shè)備包括量子衛(wèi)星、量子交換機(jī)、量子密鑰分發(fā)器等,以保障信息安全傳輸。此外,量子傳感器、量子探測(cè)器等量子測(cè)量?jī)x器能夠?qū)崿F(xiàn)高精度物理量測(cè)量。 從應(yīng)用場(chǎng)景看,可分為民用、商用和軍用三大領(lǐng)域。民用領(lǐng)域,量子科技在金融行業(yè)可用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與投資組合優(yōu)化,在醫(yī)療行業(yè)助力疾病診斷與藥物研發(fā),在物流行業(yè)優(yōu)化供應(yīng)鏈和提升運(yùn)輸調(diào)度效率;商用領(lǐng)域,量子通信可為能源等行業(yè)信息安全保駕護(hù)航,量子精密測(cè)量可實(shí)現(xiàn)工業(yè)制造中關(guān)鍵部件的高精度檢測(cè),提升工藝水平;軍用領(lǐng)域,量子雷達(dá)、量子導(dǎo)航等技術(shù)極大提升了軍事目標(biāo)探測(cè)與定位能力。 從技術(shù)水平看,量子科技產(chǎn)業(yè)鏈可分為基礎(chǔ)研究、工程化和產(chǎn)業(yè)化三個(gè)層次?;A(chǔ)研究聚焦量子力學(xué)原理探索與量子算法開發(fā);工程化側(cè)重量子設(shè)備的研制與量子系統(tǒng)的搭建;產(chǎn)業(yè)化則致力于量子技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用與商業(yè)化推廣。經(jīng)歷過早期探索階段的基礎(chǔ)理論研究與關(guān)鍵技術(shù)突破后,當(dāng)前,量子科技產(chǎn)業(yè)鏈處于快速發(fā)展與逐步成熟過程中,技術(shù)不斷迭代,應(yīng)用逐步拓展,未來將朝著大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用與多領(lǐng)域融合發(fā)展邁進(jìn)。 從產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)看,量子科技產(chǎn)業(yè)鏈可分為三個(gè)環(huán)節(jié):上游包括量子材料研發(fā)與核心元器件制造,中游涵蓋量子設(shè)備制造與系統(tǒng)集成,下游則是量子技術(shù)應(yīng)用開發(fā)與服務(wù)。 產(chǎn)業(yè)鏈上游 核心技術(shù)與材料研發(fā) 量子科技產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括量子計(jì)算技術(shù)、量子通信技術(shù)和量子測(cè)量技術(shù),超導(dǎo)、離子阱、拓?fù)溆?jì)算等技術(shù)路線是量子計(jì)算機(jī)發(fā)展的基石,光量子計(jì)算技術(shù)與量子測(cè)量息息相關(guān),量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)和量子糾纏交換突破傳統(tǒng)通信技術(shù)固有難題(見圖1)。
1. 量子計(jì)算核心技術(shù)與企業(yè)布局 量子計(jì)算的核心技術(shù)主要集中在量子比特操控和量子算法設(shè)計(jì)。超導(dǎo)量子計(jì)算、離子阱量子計(jì)算、光量子計(jì)算和拓?fù)淞孔佑?jì)算是當(dāng)前的主要技術(shù)路線。超導(dǎo)量子計(jì)算基于超導(dǎo)電路,通過微波脈沖操控量子態(tài),需運(yùn)行于稀釋制冷機(jī)環(huán)境以維持量子相干。 一方面,超導(dǎo)量子計(jì)算芯片的制備工藝與微納加工技術(shù)兼容,超導(dǎo)電路易于集成和擴(kuò)展;另一方面,其操控使用成熟的微波電子學(xué)技術(shù),速度快、可操控性好。離子阱量子計(jì)算利用射頻電場(chǎng)和靜電場(chǎng)約束離子,通過激光或微波控制能級(jí)躍遷,其優(yōu)勢(shì)是比特全同性高、相干時(shí)間長(zhǎng),但加工難度大、擴(kuò)展受限。國(guó)外離子阱方向研究較為活躍,內(nèi)容涉及整體系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)品化、QCCD架構(gòu)、芯片阱設(shè)計(jì)及制備、光波導(dǎo)與芯片阱集成等。光量子計(jì)算以光子偏振和路徑自由度編碼量子比特,通過線性光學(xué)元件和干涉實(shí)現(xiàn)量子邏輯門,依賴糾纏光子源與單光子探測(cè)器完成測(cè)量,其優(yōu)勢(shì)在于光子在晶體和自由空間中的損耗低,早期光量子計(jì)算可擴(kuò)展性較差,如今大規(guī)模擴(kuò)展的可行路徑是將光學(xué)元件集成到光芯片上,該方案穩(wěn)定性和可擴(kuò)展性良好,但仍需提升效率。拓?fù)淞孔佑?jì)算基于任意子的編制操作實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)計(jì)算,理論抗噪能力強(qiáng),但目前處于較為前沿和理論研究階段,距實(shí)際應(yīng)用還有一定距離。 在集成電路、基礎(chǔ)軟件、量子計(jì)算等關(guān)鍵核心技術(shù)領(lǐng)域面臨“卡脖子”問題,以及產(chǎn)業(yè)鏈本土化、局部區(qū)域化趨勢(shì)增強(qiáng)背景下,中國(guó)企業(yè)的創(chuàng)新動(dòng)力不斷激發(fā),形成正向市場(chǎng)效應(yīng)。本源量子、國(guó)盾量子等我國(guó)企業(yè)已在超導(dǎo)和光量子技術(shù)路線上取得顯著進(jìn)展,并積極參與量子計(jì)算硬件、軟件和云平臺(tái)建設(shè)。 2. 量子通信關(guān)鍵技術(shù)與材料 量子通信的關(guān)鍵技術(shù)包括量子密鑰分發(fā)、量子隱形傳態(tài)和量子糾纏交換。量子通信中,量子密鑰分發(fā)能安全分發(fā)密鑰,保障信息傳輸安全;量子隱形傳態(tài)可傳輸量子態(tài)而無需移動(dòng)粒子;量子糾纏交換則能擴(kuò)大通信距離與網(wǎng)絡(luò)規(guī)模。簡(jiǎn)言之分別突破傳統(tǒng)通信中的竊聽風(fēng)險(xiǎn)、物理載體限制及傳輸距離瓶頸。量子通信技術(shù)要求高純度材料和極端環(huán)境控制,對(duì)超導(dǎo)材料和制冷系統(tǒng)要求嚴(yán)苛。光迅科技在量子通信激光光源領(lǐng)域市占率超60%,福晶科技作為全球激光晶體龍頭,市占率超80%,其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于量子激光調(diào)控系統(tǒng)。 3.量子測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)與精密儀器 量子測(cè)量關(guān)鍵技術(shù)涵蓋量子傳感、量子態(tài)操控。量子傳感利用量子系統(tǒng)敏感性實(shí)現(xiàn)超靈敏檢測(cè),如原子磁力計(jì)測(cè)磁場(chǎng)。量子態(tài)操控通過精確制備、調(diào)控和讀出量子態(tài)輔助測(cè)量。精密測(cè)量?jī)x器融合兩者,實(shí)現(xiàn)高精度測(cè)量,如量子引力儀和量子鉆石顯微鏡。這些技術(shù)相互關(guān)聯(lián),推動(dòng)量子測(cè)量向高精度和廣泛應(yīng)用發(fā)展。 4. 代表企業(yè) 國(guó)盾量子是國(guó)內(nèi)最早從事量子信息產(chǎn)業(yè)化的企業(yè),在芯片領(lǐng)域,其產(chǎn)品廣泛部署于量子通信“京滬干線”等骨干網(wǎng)、城域網(wǎng)和行業(yè)接入網(wǎng);在科研領(lǐng)域,其離散變量量子密鑰分發(fā)設(shè)備在高端設(shè)備方面具有優(yōu)勢(shì)。此外,國(guó)盾量子作為唯一企業(yè)單位,參與“祖沖之號(hào)”系列量子計(jì)算機(jī)研制,助力我國(guó)在超導(dǎo)量子計(jì)算路線實(shí)現(xiàn)國(guó)際領(lǐng)先。另一代表性企業(yè)紫光國(guó)微作為新紫光集團(tuán)旗下國(guó)內(nèi)領(lǐng)先的綜合性半導(dǎo)體上市企業(yè),在特種集成電路、智能安全芯片、石英晶體頻率器件領(lǐng)域處于龍頭地位,其SIM卡芯片全球市場(chǎng)份額穩(wěn)居第一。 產(chǎn)業(yè)鏈中游 設(shè)備制造與系統(tǒng)集成 量子科技產(chǎn)業(yè)中游涵蓋量子計(jì)算機(jī)整機(jī)制造與平臺(tái)化發(fā)展、量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與設(shè)備集成、量子測(cè)量?jī)x器與工業(yè)應(yīng)用等多個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。國(guó)內(nèi)量子科技企業(yè)將量子技術(shù)推廣運(yùn)用到鐵路、通信、測(cè)量等重要行業(yè)。通信等領(lǐng)域傳統(tǒng)龍頭企業(yè)通過投資等方式主動(dòng)布局量子科技產(chǎn)業(yè)鏈。 1. 量子計(jì)算機(jī)整機(jī)制造與平臺(tái)化發(fā)展 量子計(jì)算機(jī)整機(jī)制造與平臺(tái)化發(fā)展是量子科技產(chǎn)業(yè)鏈中游的關(guān)鍵環(huán)節(jié),涉及量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)、生產(chǎn)和云平臺(tái)服務(wù)。整機(jī)制造將量子計(jì)算技術(shù)轉(zhuǎn)化為實(shí)際可用的設(shè)備和服務(wù),使企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)可以使用量子計(jì)算資源,從而推動(dòng)技術(shù)實(shí)際應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化;云平臺(tái)服務(wù)能夠使更多用戶接觸量子計(jì)算,激發(fā)市場(chǎng)需求,進(jìn)而增強(qiáng)企業(yè)在量子科技領(lǐng)域的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。本源量子、國(guó)盾量子、啟科量子和圖靈量子等企業(yè)在超導(dǎo)、離子阱和光量子技術(shù)路線上展現(xiàn)出各自優(yōu)勢(shì),積極參與量子計(jì)算的硬件、軟件和云平臺(tái)建設(shè)。 2. 量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與設(shè)備集成 量子通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)與設(shè)備集成是量子科技產(chǎn)業(yè)鏈中游的重要組成部分。我國(guó)“京滬干線”量子通信網(wǎng)絡(luò)是全球首個(gè)量子通信骨干網(wǎng),實(shí)現(xiàn)了北京與上海之間的量子密鑰分發(fā),保障了金融、政務(wù)等領(lǐng)域的信息安全。同時(shí),合肥量子城域網(wǎng)作為全球規(guī)模最大的量子通信城域網(wǎng),采用了經(jīng)典―量子波分復(fù)用技術(shù),降低了建設(shè)成本,提升了網(wǎng)絡(luò)效率,為量子通信技術(shù)的規(guī)模化應(yīng)用提供了示范。 3. 量子測(cè)量?jī)x器與工業(yè)應(yīng)用 量子測(cè)量?jī)x器與工業(yè)應(yīng)用是量子科技產(chǎn)業(yè)鏈中游的重要領(lǐng)域,涉及量子測(cè)量?jī)x器的研發(fā)、生產(chǎn)及在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用。量子測(cè)量?jī)x器具有高精度、高靈敏度特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于科學(xué)研究、工業(yè)制造、生物醫(yī)學(xué)和能源勘探等領(lǐng)域。國(guó)儀量子、國(guó)耀量子等在量子測(cè)量?jī)x器的研發(fā)和生產(chǎn)方面具有顯著優(yōu)勢(shì),推動(dòng)了技術(shù)在工業(yè)領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 4. 代表企業(yè) 量子計(jì)算機(jī)領(lǐng)域代表性企業(yè)國(guó)盾量子深度參與“祖沖之號(hào)”等重大量子計(jì)算項(xiàng)目,推動(dòng)量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室邁向?qū)嶋H應(yīng)用,其量子計(jì)算容錯(cuò)率處于國(guó)際領(lǐng)先地位,還為多個(gè)量子計(jì)算團(tuán)隊(duì)提供關(guān)鍵產(chǎn)品。在組網(wǎng)設(shè)備及網(wǎng)絡(luò)管理軟件平臺(tái)領(lǐng)域,國(guó)盾量子承建“京滬干線”,擁有全面的量子通信技術(shù)專利儲(chǔ)備。神州信息是量子通信行業(yè)技術(shù)服務(wù)龍頭,2024年其量子通信業(yè)務(wù)營(yíng)收超5億元。亨通光電參與國(guó)家首批量子密碼行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定工作,負(fù)責(zé)建設(shè)寧蘇通滬量子商用干線,推動(dòng)量子通信技術(shù)在政務(wù)、金融等領(lǐng)域應(yīng)用。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)領(lǐng)域,中國(guó)移動(dòng)通過旗下中電信量子集團(tuán)與國(guó)盾量子攜手,結(jié)合經(jīng)典密碼體系構(gòu)建新型信息安全基礎(chǔ)設(shè)施,推出量子安全產(chǎn)品,助推量子安全技術(shù)應(yīng)用于千行百業(yè);此外,中國(guó)移動(dòng)還通過參與投資本源量子等方式布局量子計(jì)算,助力技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。 產(chǎn)業(yè)鏈下游 場(chǎng)景融合與價(jià)值釋放 量子技術(shù)在下游應(yīng)用中展現(xiàn)出巨大優(yōu)勢(shì),相較于傳統(tǒng)方案,其在多領(lǐng)域釋放出獨(dú)特價(jià)值。 1. 金融與政務(wù) 量子科技在金融與政務(wù)領(lǐng)域的應(yīng)用主要體現(xiàn)在量子計(jì)算和量子通信兩個(gè)方面。在金融領(lǐng)域,量子計(jì)算的強(qiáng)大算力能夠快速處理海量數(shù)據(jù),用于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、投資組合優(yōu)化、金融衍生品定價(jià)等復(fù)雜計(jì)算任務(wù)。同時(shí),量子通信技術(shù)為金融數(shù)據(jù)的安全傳輸提供了保障,防止信息泄露和篡改,確保金融交易安全進(jìn)行。在政務(wù)領(lǐng)域,量子通信技術(shù)被廣泛應(yīng)用于政府機(jī)構(gòu)之間的信息傳遞,保障國(guó)家機(jī)密和政務(wù)數(shù)據(jù)安全。此外,量子技術(shù)還可用于電子政務(wù)中的身份認(rèn)證、數(shù)字簽名等環(huán)節(jié),提高政務(wù)管理安全性和效率。 2. 醫(yī)藥與材料 量子科技在醫(yī)藥與材料領(lǐng)域的應(yīng)用前景廣闊。在醫(yī)藥研發(fā)方面,量子計(jì)算能夠精確模擬分子結(jié)構(gòu)和化學(xué)反應(yīng)過程,加速藥物研發(fā)進(jìn)程。本源量子推出的量子計(jì)算藥物研發(fā)平臺(tái),通過量子計(jì)算模擬藥物分子與靶點(diǎn)蛋白結(jié)合方式,在虛擬環(huán)境中快速篩選出具有潛在活性的化合物,減少實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)次數(shù)和成本。同時(shí),量子精密測(cè)量技術(shù)可用于生物醫(yī)學(xué)檢測(cè),國(guó)儀量子研發(fā)的量子鉆石原子力顯微鏡可用于檢測(cè)人體微弱生物磁場(chǎng)信號(hào),為疾病診斷提供更精確的依據(jù)。在材料科學(xué)領(lǐng)域,量子計(jì)算能夠模擬材料的電子結(jié)構(gòu)和物理性能,幫助科學(xué)家設(shè)計(jì)和發(fā)現(xiàn)新型材料。量子精密測(cè)量技術(shù)還可用于材料的無損檢測(cè),檢測(cè)材料內(nèi)部缺陷和應(yīng)力分布,提高材料質(zhì)量和可靠性。 3. 交通與能源 在交通領(lǐng)域,量子通信技術(shù)可用于構(gòu)建高安全性的智能交通系統(tǒng)。量子雷達(dá)技術(shù)可提高交通監(jiān)控的精度和可靠性,實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛位置、速度和行駛狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè);量子隱形傳態(tài)協(xié)議,可應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)中的車輛與車輛、車輛與基礎(chǔ)設(shè)施之間的通信,防止黑客攻擊和數(shù)據(jù)泄露,確保自動(dòng)駕駛汽車的安全運(yùn)行。量子計(jì)算在能源領(lǐng)域可用于優(yōu)化能源管理系統(tǒng),科大國(guó)創(chuàng)的量子計(jì)算能源優(yōu)化裝置通過量子算法優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度和分配,提高能源利用效率,降低能源損耗。量子傳感器可用于能源勘探和監(jiān)測(cè),國(guó)盾量子研發(fā)的量子重力儀可用于探測(cè)地下油氣資源和礦產(chǎn)資源,提高能源勘探準(zhǔn)確性和效率。 4. 國(guó)防與安全 量子科技在國(guó)防與安全領(lǐng)域的應(yīng)用至關(guān)重要,是保障國(guó)家安全和軍事優(yōu)勢(shì)的關(guān)鍵技術(shù)。在軍事通信方面,量子通信技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)無條件安全通信,確保軍事指揮系統(tǒng)、情報(bào)傳遞和戰(zhàn)略部署的信息安全。其量子加密技術(shù)使軍事通信無法被竊聽和破解,即使通信內(nèi)容被截獲,也無法獲取其中信息。在軍事偵察與監(jiān)視領(lǐng)域,量子雷達(dá)和量子成像技術(shù)具有高靈敏度和高分辨率特點(diǎn),能夠有效探測(cè)和識(shí)別隱蔽目標(biāo),提高軍事偵察和預(yù)警能力。在軍事網(wǎng)絡(luò)安全方面,量子技術(shù)可用于構(gòu)建高安全性網(wǎng)絡(luò)防御體系,防止黑客攻擊和網(wǎng)絡(luò)入侵,保護(hù)軍事網(wǎng)絡(luò)和關(guān)鍵信息基礎(chǔ)設(shè)施安全。此外,量子導(dǎo)航技術(shù)在衛(wèi)星導(dǎo)航信號(hào)受限或不可用情況下,能夠?yàn)檐娛卵b備提供高精度定位和導(dǎo)航服務(wù),提高軍事行動(dòng)的自主性和可靠性。 五大特性拓展量子科技產(chǎn)業(yè)邊界 量子科技作為新質(zhì)生產(chǎn)力典型代表,正以創(chuàng)新為引擎,驅(qū)動(dòng)一場(chǎng)深刻的產(chǎn)業(yè)變革。憑借創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、生態(tài)協(xié)同、標(biāo)準(zhǔn)先行、場(chǎng)景裂變及全球競(jìng)合五大特性,量子科技不斷拓展邊界,重塑科技與產(chǎn)業(yè)版圖。 1. 創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) 量子科技的發(fā)展需由創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)。在量子計(jì)算領(lǐng)域,IBM成功推出433量子比特芯片Osprey,實(shí)現(xiàn)量子比特?cái)?shù)量和保真度的雙重突破。我國(guó)企業(yè)本源量子不甘示弱,其研發(fā)的“悟空芯”搭載72個(gè)計(jì)算量子比特,結(jié)合自主操作系統(tǒng),成功實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算任務(wù)的批處理與量超協(xié)同計(jì)算。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)潘建偉團(tuán)隊(duì)在量子通信領(lǐng)域的隱形傳態(tài)實(shí)驗(yàn),則將量子通信技術(shù)推向新高度。這些成果背后體現(xiàn)出各國(guó)對(duì)量子科技基礎(chǔ)研究的持續(xù)投入及對(duì)前沿科技的不懈探索。 2. 生態(tài)協(xié)同 量子科技產(chǎn)業(yè)的發(fā)展離不開完整產(chǎn)業(yè)生態(tài)。上游量子材料供應(yīng)商如華工科技和光庫科技,為中游設(shè)備制造商提供了高質(zhì)量的量子點(diǎn)激光器芯片和精密光學(xué)元件。中游國(guó)盾量子和啟科量子等企業(yè)利用這些核心部件制造量子通信設(shè)備和量子計(jì)算機(jī)整機(jī),并進(jìn)行系統(tǒng)集成。下游應(yīng)用開發(fā)企業(yè)如本源量子和中電信量子等,基于中游提供的設(shè)備和平臺(tái),將量子科技應(yīng)用于金融、醫(yī)藥等多個(gè)領(lǐng)域??蒲袡C(jī)構(gòu)、高校、政府和用戶也在這一生態(tài)中扮演重要角色。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、清華大學(xué)等高校為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供了理論支持和技術(shù)儲(chǔ)備,政府則通過政策引導(dǎo)和資金支持,為企業(yè)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展創(chuàng)造了良好環(huán)境。用戶反饋則推動(dòng)著企業(yè)不斷優(yōu)化產(chǎn)品和服務(wù),實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)良性循環(huán)。 3. 標(biāo)準(zhǔn)先行 標(biāo)準(zhǔn)是量子科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石,技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化可以減少不同供應(yīng)商產(chǎn)品組件間的摩擦,提高兼容性和互操作性,加速技術(shù)廣泛傳播和應(yīng)用,為后續(xù)創(chuàng)新提供基礎(chǔ)。在量子通信領(lǐng)域,國(guó)際電信聯(lián)盟和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織等國(guó)際組織正在積極推動(dòng)量子通信標(biāo)準(zhǔn)的制定,國(guó)盾量子等我國(guó)企業(yè)積極參與其中,貢獻(xiàn)了中國(guó)智慧。同時(shí),我國(guó)在量子密鑰分發(fā)技術(shù)方面處于世界領(lǐng)先地位,并制定了一系列國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),為相關(guān)設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供了規(guī)范和指導(dǎo)。在量子計(jì)算領(lǐng)域,國(guó)際電工委員會(huì)等組織正在開展量子計(jì)算標(biāo)準(zhǔn)研制工作,涵蓋量子比特性能指標(biāo)、量子算法評(píng)估等多方面內(nèi)容。我國(guó)企業(yè)如本源量子積極參與標(biāo)準(zhǔn)制定,推動(dòng)量子計(jì)算技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)化和規(guī)范化發(fā)展。標(biāo)準(zhǔn)先行不僅有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和互操作性,促進(jìn)市場(chǎng)健康發(fā)展,還能夠增強(qiáng)我國(guó)在量子科技領(lǐng)域的國(guó)際話語權(quán)和影響力。 4. 場(chǎng)景裂變 如上文所述,量子科技在諸多行業(yè)展現(xiàn)出巨大應(yīng)用潛力,如今,量子科技的應(yīng)用場(chǎng)景還在以裂變速度不斷拓展。甚至在學(xué)術(shù)領(lǐng)域,量子計(jì)算正以其高效處理海量數(shù)據(jù)的能力重新塑造社會(huì)科學(xué)研究范式,更加注重采用數(shù)據(jù)、計(jì)算、模型等定量科學(xué)分析方法。 5. 全球競(jìng)合 量子科技已成為全球科技競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn),對(duì)各個(gè)國(guó)家的發(fā)展具有重要影響。許多國(guó)家從產(chǎn)業(yè)鏈高端和核心技術(shù)入手,試圖在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中把握戰(zhàn)略機(jī)遇。美國(guó)、法國(guó)、中國(guó)等在量子計(jì)算、量子通信和量子精密測(cè)量等領(lǐng)域均有布局。美國(guó)科技巨頭如IBM、谷歌等在量子計(jì)算領(lǐng)域處于領(lǐng)先地位,不斷推出高性能量子計(jì)算機(jī)和相關(guān)技術(shù)。法國(guó)空客、賽峰等公司在量子通信和量子傳感器研發(fā)方面取得顯著進(jìn)展。中國(guó)在量子通信領(lǐng)域具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì),如“京滬干線”量子保密通信網(wǎng)絡(luò)和“墨子號(hào)”量子科學(xué)實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星等重大項(xiàng)目,展示出我國(guó)在量子通信技術(shù)實(shí)用化方面的強(qiáng)大能力。 同時(shí),量子科技產(chǎn)業(yè)也呈現(xiàn)出合作趨勢(shì)。即使面臨貿(mào)易摩擦等不確定性沖擊,各國(guó)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)之間仍在開展廣泛的國(guó)際合作,推動(dòng)量子科技發(fā)展,如中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)與奧地利科學(xué)院合作實(shí)現(xiàn)了量子隱形傳態(tài)的遠(yuǎn)距離傳輸。構(gòu)建跨國(guó)合作機(jī)制、加強(qiáng)國(guó)家間的科技創(chuàng)新合作對(duì)于推動(dòng)我國(guó)科技創(chuàng)新具有重要意義。 全球范圍內(nèi)的競(jìng)爭(zhēng)與合作共同推動(dòng)了我國(guó)量子科技產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,促進(jìn)了技術(shù)交流與創(chuàng)新。從粵港澳大灣區(qū)到長(zhǎng)三角,從京津冀到成渝地區(qū),各地正加速布局,搶占量子科技這一萬億級(jí)大賽道。 量子科技未來圖景與中國(guó)路徑 量子科技作為當(dāng)今世界最具潛力的前沿技術(shù)之一,正迅速重塑全球科技與產(chǎn)業(yè)格局。我國(guó)肩負(fù)著引領(lǐng)全球科技革命與產(chǎn)業(yè)升級(jí)的重任,開放與風(fēng)險(xiǎn)、效率與公平、競(jìng)爭(zhēng)與合作等問題接踵而至。憑借強(qiáng)大的制度優(yōu)勢(shì)和政策支持、雄厚的科研實(shí)力、完備的產(chǎn)業(yè)體系,我國(guó)正沿著一條獨(dú)具特色的量子科技發(fā)展路徑奮勇前行。從“京滬干線”建成到“墨子號(hào)”量子衛(wèi)星成功發(fā)射,再到一系列量子計(jì)算、量子通信、量子測(cè)量領(lǐng)域的重大突破,中國(guó)正以堅(jiān)實(shí)步伐邁向量子科技的前沿。未來,我國(guó)將繼續(xù)深化基礎(chǔ)研究,突破關(guān)鍵技術(shù)瓶頸,加速量子科技的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程,同時(shí)加強(qiáng)國(guó)際合作與交流,攜手全球科研力量共繪量子科技美好藍(lán)圖。