No.202232 中国信息通信研究 院 2023年1月 量子信息技术发展与应用 研究报告 (2022年) 版权声明 本报告版权属于 中国信息通信研究院 ，并受法律保护 。 转载、摘编或利用其它方式使用 本报告文字或者观点的，应 注明“来源：中国信息通信研究院” 。违反上述声明者，本 院 将追究其相关法律责任。 前 言 以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术，是量 子科技重要组成部分， 有望成为未来重大技术范式变革和颠覆式创新 应用的新源泉。发展量子信息技术，推动科研成果应用和产业生态构 建，已成为全球在前沿科技领域政策布局与投资支持推动的热点，也 是各国构建未来产业竞争力，维 护国家技术主权的重要方向之一。 2022年度诺贝尔物理学奖， 授予 Alain Aspect 、John F. Clauser 和Anton Zeilinger，表彰他们 使用纠缠量子态进行开创性实验 ，为基于量子信 息的新技术开发奠定基础 ，进一步提高全球关注热度。 近年来，量子信息技术科研加速发展，技术创新活跃，亮点成果 不断涌现，标准化研究取得阶段性进展，应用场景探索广泛开展，产 业生态培育方兴未艾。我国量子信息技术领域具备良好基础，前沿研 究、 样机研发和应用推广等方面取得诸多进展， 未来有望在基础科研、 应用推广与供应链构建等 方面取得更多成果。 2018年起，中国信息通信研究院连续 4年发布《量子信息技术 发展与应用研究报告》 ，成为管理部门和行业各方掌握量子信息领域 发展动态的重要参考。本报告聚焦 2022年量子信息技术发展态势， 梳理三大领域的最新研究与应用进展，分析探讨热点问题，展望技术 演进与产业应用发展趋势，希望为促进凝聚业界共识，形成发展合力 贡献力量。 目 录 一、 量子信息技术总体发展态势 ................................ ................................ .............. 1 (一) 量子信息技术是量子科技的重要组成部分 ................................ ............ 1 (二) 量子信息成为全球多国政策布局与投资热点 ................................ ........ 3 (三) 量子信息三大领域科研与技术创新快速发展 ................................ ........ 6 (四) 量子信息技术与产业生态培育受到多方重视 ................................ ........ 9 二、 量子计算领域研究与应用进展 ................................ ................................ ........ 12 (一) 样机研发多路线竞相争鸣，研究进 展亮点纷呈 ................................ .. 12 (二) 量子纠错成业界关注热点，将是下一个里程碑 ................................ .. 16 (三) 基准测评为性能表征和行业观察提供重要参考 ................................ .. 19 (四) 软件与云平台发展迅速，构建用户生态是关键 ................................ .. 21 (五) 应用探索广泛开展但尚未落地，泡沫争议浮现 ................................ .. 24 三、 量子通信领域研究与应用进展 ................................ ................................ ........ 28 (一) 量子密钥分发科研活跃，实验系统性能获提升 ................................ .. 28 (二) 量子信息网络持续研究，使能技术仍有待突破 ................................ .. 32 (三) 空间量子通信将成为科研与应用发展重要方向 ................................ .. 36 (四) 量子保密通信探索应用，标准测评验证须加强 ................................ .. 38 (五) 量子保密通信与 PQC将有望形成融合应用方案 ................................ 41 四、 量子测量领域研究与应用进展 ................................ ................................ ........ 44 (一) 多种量子测量技术并存，样机工程化水平提升 ................................ .. 44 (二) 助力生命科学研究，实现可穿戴与非侵入检测 ................................ .. 47 (三) 赋能垂直行业应用，成为加速产业升级催化剂 ................................ .. 50 (四) 量子测量与其他技术领域融合，向智能化发展 ................................ .. 54 (五) 量子测量商用发展迅速，产业价值链初步形成 ................................ .. 56 五、 量子信息技术与应用前景展望 ................................ ................................ ........ 60 (一) 三大领域研发持续推进，应用与产业前景各异 ................................ .. 60 (二) 发展量子信息技术，开启下一轮技术创新周期 ................................ .. 62 图 目 录 图 1 量子信息技术是量子科技的重要组成部分 ................................ ...................... 1 图 2 量子信息三大领域近年来科研论文趋势 ................................ .......................... 7 图 3 量子信息三大领域近年来专利申请趋势 ................................ .......................... 7 图 4 量子信息三大领域各国专利申请占比情况 ................................ ...................... 8 图 5 我国各省市量子信息专利申请量 ................................ ................................ ...... 9 图 6 全球各国量子信息技术领域产业联盟概况 ................................ .................... 10 图 7 美国量子信息领域行业联盟平台概况 ................................ ............................ 11 图 8 全球量子计算样机研发与技术验证代表性成果 ................................ ............ 16 图 9 量子计算基准测评体系初步框架与指标 ................................ ........................ 20 图 10 量子计算基准测评主要技术方案概况 ................................ .......................... 21 图 11 量子计算技术与应用体系视图 ................................ ................................ ...... 22 图 12 国内外代表性量子计算软件概况 ................................ ................................ .. 23 图 13 量子计算应用场景探索发展概况 ................................ ................................ .. 25 图 14 量子计算“杀手级”应用需突破 “不可能三角 ” ................................ .............. 27 图 15 TF -QKD系统实验（ a）830公里（ b）658公里 ................................ .........