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    信通院張海懿:量子信息技術已進入關鍵發展階段

    2023年12月22日 16:17  CCTIME飛象網  

    飛象網訊(易歡/文)12月22日消息,在今天舉辦的“2024中國信通院ICT深度觀察報告會”期間,中國信通院技術與標準研究所所長張海懿在接受飛象網記者采訪時表示, 量子信息技術將引領新一輪科技革命和產業變革方向,是培育未來產業、構建新質生產力、推動高質量發展的重要方向之一。近年來,全球主要國家量子信息戰略布局進一步加強,量子計算、量子通信、量子測量三大領域科研與技術創新持續活躍,應用探索與產業生態培育受到多方重視!敖涍^四十余年的發展,量子信息技術已從僅有學術界關注的基礎科學研究和前沿技術探索,逐步開啟產業界共同參與的工程應用研究和未來產業培育,目前已進入科技攻關、工程研發、應用探索和產業培育一體化推進的關鍵發展階段!

    三大領域科研與技術創新持續活躍

    當前,在量子計算領域,超導、離子阱、光量子、中性原子、硅半導體、金剛石色心和拓撲等七大主要技術路線并行發展,現階段整體上依然處于中等規模含噪聲量子處理器階段,量子糾錯已驗證糾錯盈虧平衡點,其中超導技術路線是有望率先實現量子糾錯和突破殺手級應用的“種子選手”之一,中性原子路線今年在多條技術路線競爭中異軍突起,可控量子物理比特數量已超1000,與超導路線并駕齊驅,有望成為一匹“黑馬”?傮w來說,量子處理器硬件性能水平,距離實現大規?扇蒎e通用量子計算還有很大差距,未來仍需業界長期艱苦努力攻關。

    張海懿指出,近年來量子計算應用探索廣泛開展,但目前尚未在實用化問題中展現出有現實意義的量子計算優越性,仍處于原理性與可行性驗證的探索階段。未來要實現量子計算“殺手級”應用,加快構建國家級量子計算云平臺是提升探索能力和培育產業生態的重要途經,基礎核心是進一步提升量子處理器的硬件性能。以超導路線為例,在相干操控比特數達數百位規模,邏輯門保真度達99.9%以上時,有望在運算復雜度和精度要求不高的組合優化等場景中率先實現落地。

    在量子通信領域,主要關注的方向包括量子密鑰分發(QKD)、量子隱形傳態(QT)等,其他一些技術方案如量子安全直接通信(QSDC)等也在進一步發展。在產品及應用方面,QKD基于量子態光信號傳輸和后處理,實現對稱密鑰生成,具有理論協議安全性,已有商用化產品,目前進入初步實用化階段。QT基于糾纏分發和貝爾態測量,實現量子態信息傳輸,是實現量子信息網絡的關鍵技術,處于科研探索階段,尚未實用化。在新技術研究探索方面,近年來QKD新型協議系統研究和星地傳輸實驗持續活躍,商用系統的工程化水平提升有限,而QT在糾纏制備、操控和存儲中繼等方面尚無重大突破。在未來發展趨勢來看,基于QKD的量子保密通信應用場景有限,需要進一步提升產品性能指標和工程化水平,探索和拓展有效應用場景,才能破解產業發展困境,同時后量子加密(PQC)是值得關注的發展方向。另外,結合QT等技術的量子信息網絡(QIN)是未來融合發展演進方向,已成為量子通信領域科研競爭主賽道,歐美在量子通信領域重點布局推動QIN的技術研究、原型驗證和組網試驗等工作,近年來取得多項重要進展,我國需加快推動相關技術研究探索。

    在量子測量領域,基于對微觀粒子系統的操控進行傳感測量,在精度、靈敏度和穩定性等方面帶來數量級提升,具有技術方向多元、應用場景豐富、產業化前景明確的特點,相關技術方向包括用于新一代PNT(定位/導航/授時)的光學原子鐘、光學時頻傳輸、原子陀螺儀與重力儀,以及用于高靈敏度檢測與目標識別的光量子雷達、磁場精密測量、物質痕量檢測等。從技術產業發展現狀來看,量子時頻基準、磁力計、重力儀等逐步從實驗室走向商用化,部分方向實現產品迭代;量子慣導和目標識別等處于技術萌芽期,距離產品化較遠。從未來主要或潛在應用場景來看,國防軍工、航空航天、定位導航、地質/資源勘測和生物醫療等眾多行業領域都將與量子測量技術相關。從技術產業未來發展趨勢來看,量子測量技術整體處于實驗室研發和原機型攻關階段,如何從走出實驗室在工程化應用場景中實現落地,樣機整體能力指標如何滿足實際場景中全方位應用需求,仍需進一步探索和突破,同時量子測量應用領域分散,單一領域產業規模有限,產業推動力有待加強。

    多層面推動我國量子信息技術領域發展

    在量子信息領域,信通院已經有多年的研究基礎,信通院技術與標準研究所主要承擔量子信息領域的研究工作,始終秉持“國家高端專業智庫,產業創新發展平臺”的發展定位,著力加強政府支撐、技術產業研究、標準制定、測試驗證、產業生態培育等多方面的工作。

    在政府支撐方面,信通院長期支撐工信部、網信辦、發改委、科技部、財政部等主管部門量子信息領域的技術咨詢與政策規劃并取得積極成效,同時支撐工信部通信科技委組建量子信息技術專家咨詢組。

    在技術產業研究方面,近10年持續承擔量子計算、量子通信和量子測量技術產業研究課題,研判分析量子信息技術發展趨勢、熱點問題、應用前景和產業發展路徑等。2018年起,連續發布《量子信息技術發展與應用研究報告》白皮書 、《量子計算發展態勢研究報告》藍皮報告等研究成果,成為管理部門和業界重要參考。

    在標準制定方面,在ITU-T推動成立網絡量子信息技術焦點組(FG-QIT4N)和量子密鑰分發網絡標準協調組(JCA-QKDN),聯合牽頭制定國際標準多項。國內標準在TC578牽頭完成多項量子計算研究課題,牽頭制定量子計算云平臺等國家標準,參與量子測量領域標準研制;CCSA-ST7牽頭推動量子通信標準體系建設,制定我國首個量子信息行業技術標準。

    在測試驗證方面,在國內率先構建基于量子密鑰分發的量子保密通信技術實驗驗證平臺和產品檢測體系能力,組織完成我國首個多廠家量子保密通信系統選型驗證測試,量子保密通信國家廣域一期工程技術驗證,同步開展量子直接通信、量子隨機數生成等新型技術驗證研究與樣機產品測評。另外,布局開展量子計算基準測評體系研究,初步構建量子計算云平臺功能性能測試驗證能力,開展多廠家量子計算云平臺能力分級與測評探索等。

    在產業生態培育方面,在工信部指導下,推動成立量子信息網絡產業聯盟(QIIA),加強產學研交流合作。持續開展量子信息技術應用案例征集、量子保密通信產品標準驗證測評、量子計算云平臺能力分級、量子密鑰分發系統安全性評級等研究與活動。組織開展第一屆量子信息技術與應用創新大賽,組織開展QIIA聯盟的開放實驗室和先導示范中心兩類協同創新平臺建設等!昂罄m信通院將持續加強政府支撐、技術產業研究推動工作,為量子信息技術領域凝聚發展共識合力持續做出貢獻!

    我國高度重視量子信息領域發展,近年來取得一系列重要進展,產學研協同和產業生態培育等工作也逐步得到重視。為加快推進我國量子信息領域持續發展,張海懿認為,未來需要依托QIIA等產業聯盟平臺,在加快關鍵技術攻關、保障自主供給能力、加強產學研用協同、推進未來產業培育等方面,進一步聚力加快發展,爭取取得更多技術、應用與產業化成果。

    編 輯:路金娣
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