中国信通院张海懿:量子信息技术已进入关键发展阶段

中国信通院技术与标准研究所所长张海懿近日在接受《机电商报》等媒体采访时表示，目前量子信息技术已进入科技攻关、工程研发、应用探索和产业培育一体化推进的关键发展阶段。其中，量子计算仍处于原理性与可行性验证的探索阶段；量子通信领域的部分技术方案已有商用化产品，目前处于初步实用化阶段；量子测量整体尚处于实验室研发和原机型攻关阶段。

MEB：作为前沿科技领域之一，量子信息技术的发展现状如何？

张海懿：量子信息技术将引领新一轮科技革命和产业变革方向，是培育未来产业、构建新质生产力、推动高质量发展的重要方向之一。近年来，全球主要国家量子信息战略布局进一步加强，量子计算、量子通信和量子测量三大领域科研与技术创新持续活跃，应用探索与产业生态培育受到多方重视。

经过40余年的发展，量子信息技术从仅有学术界关注的基础科学研究和前沿技术探索，逐步覆盖产业界共同参与的工程应用研究和未来产业培育，目前已进入科技攻关、工程研发、应用探索和产业培育一体化推进的关键发展阶段。

近年来,中国信通院每年发布《量子信息技术发展与应用研究报告》，针对量子信息领域发展现状、热点和趋势等方面有详细的阐述，可供业界参考。

MEB：目前量子计算多种路线竞相发展，哪条路线的发展前景最为看好？

张海懿：当前，在量子计算领域，超导、离子阱、光量子、中性原子、硅半导体、金刚石色心和拓扑等七大主要技术路线并行发展，现阶段整体上处于中等规模含噪声量子处理器阶段，量子纠错已验证纠错盈亏平衡点。

其中，超导技术路线是有望率先实现量子纠错和突破“杀手级”应用的“种子选手”之一。中性原子路线2023年在多条技术路线竞争中异军突起，可控量子物理比特数量已超1000个，与超导技术路线并驾齐驱，有望成为一匹“黑马”。

近年来，量子计算应用探索广泛开展，但目前尚未在实际问题中展现出具有现实意义的优越性，仍处于原理性与可行性验证的探索阶段。加快构建国家级量子计算云平台是提升应用探索能力和培育产业生态的重要途径，其基础核心是进一步提升量子处理器的硬件性能。

总体来说，量子处理器硬件性能水平，距离实现大规模可容错通用量子计算还有很大差距，未来仍需业界长期艰苦努力攻关。

MEB：量子通信领域有哪些技术方案？发展趋势如何？

张海懿：量子通信领域主要关注的方向包括量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态（QT）等。此外，量子安全直接通信（QSDC）等其他技术方案也在进一步发展。

在产品及应用方面，QKD基于量子态光信号传输和后处理，实现对称密钥生成，具有理论协议安全性，已有商用化产品，目前处于初步实用化阶段。QT基于纠缠分发和贝尔态测量，实现量子态信息传输，是实现量子信息网络的关键技术，正处于科研探索阶段，尚未实用化。

在新技术研究探索方面，QKD新型协议系统研究和星地传输实验持续活跃，但商用系统的工程化水平提升有限，而QT在纠缠制备、操控和存储中继等方面尚无重大突破。

从未来发展趋势看，基于QKD的量子保密通信应用场景有限，需要进一步提升产品性能指标和工程化水平，探索和拓展有效应用场景，才能破解产业发展困境。同时，后量子加密（PQC）是值得关注的发展方向。

另外，结合QT等技术的量子信息网络（QIN）是未来融合发展演进方向，已成为量子通信领域科研竞争主赛道。欧美国家在量子通信领域重点布局推动QIN的技术研究、原型验证和组网试验等工作，近年来取得多项重要进展。我国需加快推动相关技术研究探索。

MEB：量子测量主要有哪些技术方向？未来可能应用于哪些场景？

张海懿：量子测量基于对微观粒子系统的操控进行传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面带来数量级提升，具有技术方向多元、应用场景丰富、产业化前景明确的特点。相关技术方向包括用于新一代PNT（定位/导航/授时）的光学原子钟、光学时频传输、原子陀螺仪与重力仪，以及用于高灵敏度检测与目标识别的光量子雷达、磁场精密测量、物质痕量检测等。

从发展现状看，量子时频基准、磁力计和重力仪等逐步从实验室走向商用化，部分方向已实现产品迭代；量子惯导和目标识别等仍处于技术萌芽期，距离产品化较远。

从未来主要应用场景来看，国防军工、航空航天、定位导航、地质勘测和生物医疗等众多行业都将与量子测量技术相关。

量子测量技术整体尚处于实验室研发和原机型攻关阶段，如何走出实验室在工程化应用场景中落地，样机如何满足实际应用需求，仍需进一步探索和突破。同时，量子测量应用领域分散，单一领域产业规模有限，产业推动力有待加强。

MEB： 在量子信息领域，中国信通院已经积累了多年的研究基础，您对该领域下一步发展有哪些建议？

张海懿：中国信通院技术与标准研究所主要承担量子信息领域的研究工作，始终秉持“国家高端专业智库，产业创新发展平台”的发展定位，着力加强政府支撑、技术产业研究、标准制定、测试验证和产业生态培育等多方面的工作。

为加快推进我国量子信息领域持续发展，我们要依托量子信息网络产业联盟（QIIA）等平台，在加快关键技术攻关、保障自主供给能力、加强产学研用协同及推进未来产业培育等方面，进一步聚力加快发展，争取更多技术、应用与产业化成果。（何   珺）