上周末，中共中央政治局就量子科技進行集體學習刷爆了網(wǎng)絡！

會議指出要加快發(fā)展量子科技，保證對量子科技領域的資金投入。會議上習近平指出，量子科技將引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。要系統(tǒng)總結(jié)我國量子科技發(fā)展的成功經(jīng)驗，借鑒國外的有益做法，深入分析研判量子科技發(fā)展大勢，找準我國量子科技發(fā)展的切入點和突破口，統(tǒng)籌基礎研究、前沿技術、工程技術研發(fā)，培育量子通信等戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，搶占量子科技國際競爭制高點，構筑發(fā)展新優(yōu)勢。

為什么這次學習引起了眾多媒體的關注，一般來說，在重磅會議上集體學習并發(fā)表講話的都是國家近年將重點扶持的戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)方向。比如，2018年的人工智能和2019年的區(qū)塊鏈。

毫無疑問，量子科技將是下一個大風口。

“量子科技”上升為國家戰(zhàn)略？

那量子科技又是什么？量子信息技術是量子物理與信息科學交叉的新生學科，其物理基礎是量子力學。而量子力學則是在1920年由愛因斯坦等科學家首次創(chuàng)立，當時的物理學家發(fā)現(xiàn)彼時的物理理論解釋不了光的波動和熱學中的能量分布問題，于是當時的物理大神們齊聚到比利時布魯塞爾開會討論，在兩位遠古大神愛因斯坦和玻爾進行了數(shù)回合“唇槍舌劍”之后，偉大的量子力學誕生了！

上圖是當時的與會人員，據(jù)說平均智商150以上，每一個都是大家中學和大學時的噩夢，愛因斯坦、玻爾、洛倫茲、德布羅意、居里夫人、普朗克、薛定諤……

一百年里，量子力學催生了許多重大發(fā)明，如原子彈、激光、晶體管、核磁共振、全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)等。

進入21世紀，量子科技革命的第二次浪潮即將來臨。第二次量子科技革命將催生量子計算、量子通信和量子測量等一批新興技術，將極大地改變和提升人類獲取、傳輸和處理信息的方式和能力。

目前主要有四個應用領域：量子通信、量子計算、量子模擬、量子傳感和計量，最具代表性的是量子通信和量子計算，這也是世界主要科技大國重點搶占的戰(zhàn)略技術高地。

歐盟：2018年10月，由歐盟委員會資助歐洲量子技術旗艦計劃開始施行，該計劃將歷時十年，預算為10億歐元。歐盟DG CONNECT副總干事Khalil Rouhana在去年10月發(fā)表的博客中直言：“歐洲的未來屬于量子領域”。

日本：2020年1月21日，日本政府為推動量子計算機和量子加密通信的早期引進，敲定了“量子技術創(chuàng)新戰(zhàn)略”。到2020年度將投入35億日元，在情報通信研究機構設置量子加密通信的研發(fā)基地。日本電子巨頭東芝公司今日表示，到2030年，公司將從其用于數(shù)據(jù)保護的先進加密技術中獲得30億美元收入。東芝采用的這項網(wǎng)絡安全技術方案為量子密鑰分發(fā)（QKD）技術，它利用量子物理學的性質(zhì)為兩個遠程方提供加密密鑰，從而能夠避免其受到量子計算機驅(qū)動的網(wǎng)絡攻擊。日本東芝公司預計，隨著量子計算機的發(fā)展，全球量子密鑰分發(fā)(QKD)市場將在10年內(nèi)增長至120億美元，東芝將占有全球四分之一以上的市場份額。

美國：2020年10月7日，美國白宮量子協(xié)調(diào)辦公室發(fā)布了《國家量子信息科學戰(zhàn)略投入的量子前沿報告》，報告指出：美國絕不容忍在量子科技領域落后，為了確保能夠在量子領域領先世界，美國將加大資金投入，建立量子互聯(lián)網(wǎng)，同時儲備一支量子人才隊伍！

1、量子通信——是我國唯一不受美國任何限制的技術

量子通信是利用量子力學相關原理解決信息安全問題的通信技術。其中一個著名原理就是量子糾纏，兩個處于糾纏狀態(tài)的量子就像有“心靈感應”，無論相隔多遠，一個量子狀態(tài)變化，另一個也會隨之改變。

目前我國量子通信技術研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化創(chuàng)新成果走在世界前列，屬于國際第一梯隊。量子通信是我國幾乎唯一不受美國任何限制的技術，也是迄今為止唯一被嚴格證明是無條件安全的通信方式，與傳統(tǒng)通信技術相比，具有極高的安全性、保密性、信息傳遞效率與抗干擾性能，被認為是下一代通信領域的支撐性技術。產(chǎn)業(yè)應用場景也十分廣泛，包括網(wǎng)絡信息安全、量子通信干線、量子城域網(wǎng)、金融、國防等方面。

我國量子通信技術近年來亦取得多項突破性進展，如2016年發(fā)射了自主研制的世界上首顆空間量子科學實驗衛(wèi)星“墨子號”，2017年全球首條量子保密通信骨干網(wǎng)“京滬干線”項目通過總技術驗收。

2019年，《長江三角洲區(qū)域一體化發(fā)展規(guī)劃綱要》提出在長三角地區(qū)將建設覆蓋16個主要城市、1013公里的量子保密干線環(huán)網(wǎng)，并在城市群內(nèi)廣泛開展量子通信應用試點。2020年10月，國科量子通信網(wǎng)絡有限公司先后和文昌國際航天城管理局、中國廣電下屬中國有線電視網(wǎng)絡有限公司簽署合作協(xié)議，將在海南打造全球第一條“星地一體”環(huán)島量子保密通信網(wǎng)絡。

前瞻產(chǎn)業(yè)研究院的數(shù)據(jù)顯示，2017年，中國量子通信行業(yè)市場規(guī)模達到180億元，到2018年將達到320億元左右，預計到2024年能夠達到912億元。

2、量子計算——中國有望彎道超車！

量子計算一種遵循量子力學規(guī)律調(diào)控量子信息單元進行計算的新型計算模式，與傳統(tǒng)計算理論不同，它的運行基于量子比特，利用量子疊加和量子糾纏等獨特的量子效應進行信息處理，可以極大提高計算效率，并克服了成本問題，將是邁向強人工智能的重要道路。其影響規(guī)?？筛采w金融、醫(yī)藥、材料、生物技術、網(wǎng)絡安全、人工智能等眾多領域。

在量子計算上，谷歌、微軟、英特爾等西方科技企業(yè)擁有先發(fā)優(yōu)勢。去年谷歌公布了最新研制的53量子比特的超導量子芯片，首次實現(xiàn)了“量子霸權”，所謂量子霸權是指量子計算機的計算能力超過人類最強的傳統(tǒng)計算機，根據(jù)推算，如果量子計算機可以操縱49個量子比特即可實現(xiàn)量子霸權。世界第一超算Summit需要大約1萬年來完成的計算，量子計算機需要多久？谷歌研究人員給出答案：3分20秒。在量子計算機面前，我們曾經(jīng)引以為豪的超級計算機，就相當于以前的算盤，顯得笨重又古老！

谷歌的量子計算系統(tǒng)

我國科技公司相比于美國等進入量子計算領域的時間較晚，在量子處理器研制和量子計算應用方面與美國相比仍有較大差距。但近年來通過與科研院所合作等方式，已開始在量子計算各方面布局。行業(yè)領軍公司和研究機構包括：阿里巴巴、百度、騰訊、華為、本源量子、中國科學院、清華大學、中國科學技術大學、南京先楊劍量子計算機研究院等等 。 

近日知識產(chǎn)權產(chǎn)業(yè)媒體IPRdaily與incoPat創(chuàng)新指數(shù)研究中心發(fā)布的一項全球量子計算技術發(fā)明專利排行榜顯示，入榜企業(yè)前六位都被美國公司占領，來自中國的量子計算公司本源量子以77項專利排名第七，排在IBM、DWave、谷歌、微軟、Northrop Grumman、英特爾之后。美國公司在榜單中占比高達43%，中國公司占比12%。盡管中國包括阿里巴巴、騰訊、百度和華為在內(nèi)的科技巨頭都在布局量子計算，但是發(fā)展尚處于初期階段。

不過，讓美國人意外的是，最近幾年中國在量子計算方面進展迅速，以潘建偉團隊的陸朝陽教授為代表的中國學者，提出了另外一條技術路線--光量子，并在2017年研制出世界首臺實體光量子計算機，去年該團隊又在國際上首次實現(xiàn)了20光子的量子計算，其復雜度相當于48個量子比特，接近“量子霸權”！

根據(jù)媒體消息，2020年10月6日，美國物理學會將2021年度“蘭道爾—本內(nèi)特量子計算獎”授予中國科學技術大學陸朝陽教授，表彰他“在光學量子信息科學，特別是在固態(tài)量子光源、量子隱形傳態(tài)和光量子計算方面的重要貢獻”，值得注意的是，這是該獎項誕生以來首次頒發(fā)給中國學者。

陸朝陽1982年出生于浙江東陽，2000年考入中科大。本科畢業(yè)后，他被保送進入微尺度物質(zhì)科學國家實驗室，師從潘建偉從事光量子信息方面的研究工作。2007年，24歲的他作為第一作者在國際上首次實驗實現(xiàn)了六光子糾纏“薛定諤貓態(tài)”和“簇態(tài)”，刷新了光量子糾纏的兩項世界記錄。該工作隨后入選了兩院院士評選的年度中國科技十大進展新聞。同年，陸朝陽在國際上首次用光子實現(xiàn)了量子大數(shù)分解算法。

對于量子計算市場，波士頓咨詢預測稱，保守估算，到2035年，量子計算市場將達到20億美元。到2050年，市場規(guī)模將飆升至2600億美元。如果物理量子位的錯誤率這一瓶頸能夠克服，錯誤率顯著降低，那么到2035年，量子計算市場規(guī)模將達到600億美元，并在2050年增加到2950億美元。

雖然目前人類還未完全掌握量子信息的所有規(guī)律，但是全球的科學家一致認為，21世紀最偉大的成就必定與量子通信和量子計算有關?？傮w而言，我國已經(jīng)具備了在量子科技領域的科技實力和創(chuàng)新能力，但同時我國量子科技發(fā)展仍然存在短板，發(fā)展面臨多重挑戰(zhàn)，尤其是在關鍵核心技術和關鍵領域能否實現(xiàn)自主可控方面挑戰(zhàn)巨大。

附：量子科技概念一覽

注：以上內(nèi)容僅供參考，不構成投資建議！

七禾研究 翁建平編輯整理

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