量子科技是扎根于量子力学基础原理的科学研究与技术应用范畴。量子力学作为一门理论，专门用于阐释微观世界里粒子的行为规律，它与经典物理学在本质上存在显著差异。量子科技巧妙借助量子力学中的一些特殊现象，像量子叠加态与量子纠缠态，来达成超越经典技术所具备的能力。量子科技的核心基石正是量子叠加与量子纠缠。量子叠加指的是微观粒子能够同时处于多种状态，并非如经典物理学所描述的仅处于单一状态。量子纠缠则是两个或多个粒子之间形成的一种特殊关联，即便它们在空间上相隔甚远，也能以近乎瞬时的效应彼此产生影响。
量子科技的应用范畴颇为广泛：量子通信借助量子纠缠的特性，能够构建出更为安全、保密性更强的通信模式。其中，量子密钥分发与量子密码通信是关键应用，它们可有效抵御传统加密手段可能遭遇的破解风险；量子计算作为一种新兴计算模式，是利用量子叠加与量子纠缠的特性来开展计算工作。相较于传统计算机，量子计算机具备更强劲的并行计算实力，能够攻克一些传统计算机难以应对的难题，如因子分解以及各类优化问题；量子模拟运用量子系统来模拟并探究复杂的物理与化学现象，像材料的电子结构以及分子间的相互作用等。借助量子模拟技术，科研人员能够更深入地理解并设计新型材料与药物；量子传感基于量子叠加与量子干涉原理，可实现高灵敏度与高精度的测量任务。量子传感器在测量领域应用广泛，涵盖精密测距、精准时间测量以及地磁场测量等多个方面；量子安全是依托量子纠缠与量子密码学原理来保障信息安全的一种方式。量子密钥分发与量子随机数生成技术可提供更高级别的加密防护，有效抵御传统加密方法在量子计算攻击下的脆弱性。
量子科技作为一门依托量子力学核心原理的前沿科学体系与技术应用领域，正凭借量子叠加与量子纠缠的独特属性，在通信、计算、模拟、传感以及安全保障等多个维度释放出惊人的发展潜能。在通信领域，量子通信凭借其内在特性，能够打造出更为安全可靠、隐私性更强的通信模式；而在计算领域，量子计算依托量子叠加与纠缠带来的并行处理优势，展现出远超传统计算的强大算力。在材料与药物研发方面，量子模拟技术为科学家开辟了新的研究路径，借助它能够更精准地洞察微观世界中物质的相互作用规律，从而助力新型材料与药物的研发设计；在测量领域，量子传感利用量子态的特殊性质，实现了高灵敏度与高精度的测量突破，为诸多精密测量场景提供了有力支持。此外，量子安全技术基于量子力学原理构建起坚不可摧的加密防线，能够有效抵御量子计算等新兴技术对传统加密体系的潜在威胁。尽管当前量子科技尚处于发展的初级阶段，诸多关键技术与应用场景仍在探索与完善之中，但它所展现出的巨大潜力已不容忽视。随着量子科学研究的持续深化以及相关技术的不断迭代升级，我们有理由相信，量子科技必将在未来的多元化应用场景中扮演愈发关键的角色，为人类社会的科技进步与产业变革注入源源不断的创新动力。对于研究人员和科技企业来说，投资和探索量子科技是至关重要的，因为它可能会引领下一波科技革命，带来前所未有的创新和改变。然而，我们也必须认识到，尽管量子科技有着巨大的潜力，但在实际应用中仍面临许多技术和工程上的挑战。量子计算机的稳定性和误差纠正、量子通信的距离限制以及大规模量子系统的可扩展性等问题需要进一步解决。因此，推动量子科技的发展需要全球范围内的合作和持续的研究投入。综上所述，量子科技作为一门前沿的科学和技术领域，具有许多潜在的应用领域。通过利用量子力学的独特特性，量子科技在通信、计算、模拟、传感和安全等方面展现出了巨大的潜力。尽管在实际应用中仍面临挑战，但随着技术的不断发展，量子科技有望在未来改变我们的生活和社会。因此，持续的研究和投资对于推动量子科技的发展至关重要。“量子”概念起源于20世纪初，其物理基础是量子力学，与描述宏观物质世界运动规律的牛顿经典力学相对应，量子力学主要是探究微观物质世界运动规律。该理论提出后迅速发展成为现代物理学的两大支柱之一，对传统科学理念产成了巨大冲击。目前，几乎所有与物质、能量和信息相关的学科都依赖于量子力学的基础，现代物理学的分支和相关边缘学科也无一例外地建立在量子力学之上。量子技术是基于量子力学的实践应用，在深刻改变人类对科学认知的同时，其应用领域不断拓展。
量子科技主要聚焦于量子通信、量子计算以及量子精密测量这三大核心发展方向。在量子通信领域已然站在了国际前沿的引领位置，在量子计算领域稳稳跻身国际第一梯队，而在量子精密测量领域的部分细分方向上，也达到了国际领先或者处于国际先进水准。以量子密钥分发技术为基石的量子通信，是截至目前从原理层面而言唯一能够实现无条件安全，并且具备实际应用价值的通信模式。量子密钥分发是指借助量子态来承载信息，并依据特定的协议生成密钥。依据量子力学的基本原理，能够确保密钥在传输过程中不会被窃听或者被破解，进而达成安全可靠的量子保密通信效果。量子通信是最先走向实用化和产业化的量子技术。电信已推出全球首个运营商级量子安全即时通讯与办公平台量子密信，获得最高安全级别的“卓越级”认证，在党政军企多领域实现规模应用。近年来全球量子计算的发展呈现明显加速态势，对基于公钥密码体制的信息安全提出严峻挑战，需加快建设抗量子计算的新型信息安全基础设施。量子通信作为抗量子计算新型信息安全基础设施的重要组成部分，将充分发挥基石作用，保障国家安全。量子通信的发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系。在量子精密测量方面不断追赶国际先进水平，技术突飞猛进，成果斐然。在原子钟、量子陀螺仪等方面的关键技术已经接近国际先进水平；在量子雷达、痕量原子示踪、弱磁场测量等方面已经达到国际先进水平，取得了一批国际领先的成果。随着相关技术的产业化，一批量子精密测量产品已投入应用。以国内最早从事量子科技产业化的企业国盾量子为例，其推出的冷原子重力仪已完成了国际首次量子绝对重力组网连续观测，成为该领域的“现象级”产品，2024年实现了9台整机销售，交付多省防震减灾单位及科研用户；单光子成像雷达、深度制冷自由运行单光子探测器、自由运行单光子探测器等产品也已面向市场进行销售。随着研究水平的不断提升和核心竞争力的进一步增强，量子精密测量领域将在科学研究、经济生活和国家安全等重大战略需求中发挥重要作用。量子科技正凭借其具有变革意义的创新力量，对全球产业发展格局进行深度重塑。从超导量子计算原型机不断取得迭代式的重大突破，到星地量子通信实现万公里级别的跨越式发展，人类已然步入一个能够主动操控量子态的全新时代。历经多年有条不紊、富有前瞻性的战略布局，在量子科技领域收获了一系列具有重大开创性的科研成果，科技实力与产业水准在全球范围内整体处于顶尖行列。当下，全球量子科技创新正从数量的逐步累积阶段，迈向质量上的重大飞跃阶段。为了在这场新一轮科技革命中占据主动，需进一步强化战略规划与系统部署，抢占量子产业发展的“制高点”。自21世纪以来，量子科技发展势头迅猛，引发了世界各国的广泛关注，已然成为大国之间综合国力竞争的关键战略领域。量子科技的发展历程实现了从落后追赶、齐头并进到部分领域领跑的具有里程碑意义的跨越。在量子通信方面，稳居全球领先地位；在量子计算领域，成功跻身世界第一梯队；在量子精密测量的多个细分方向上，也达到了国际领先水平。随着各类创新资源持续汇聚，量子科技正加速从实验室研究阶段迈向产业应用阶段。
量子通信为信息安全构筑起坚固屏障。在现有的通信技术范畴内，量子通信是唯一能够达成“基于信息论可严格证明”安全的通信手段。当下，量子通信技术正沿着实用化与产业化的路径稳步迈进。中国电信推出了全球首个运营商级别的量子安全平“量子密信”，它率先将量子密钥分发技术与后量子密码技术相融合，构建起一套分布式密码系统，进而打造出纵横交织、覆盖广泛的量子密码基础设施，为后量子时代的信息安全构筑起“双重防护网”。目前，依托“墨子号”卫星以及国家广域量子保密通信骨干网络，成功搭建起具有自主知识产权、天地一体化的量子通信网络雏形。该网络已在金融、政务等关键领域实现大规模应用，成为数字时代保障国家信息安全的核心支撑。此外，量子精密测量技术为产业转型升级注入强劲动力。该技术能够突破众多行业在关键参数测量上的精度与灵敏度瓶颈，进而推动产业标准的全面革新。近年来，量子精密测量技术应用的广度和深度不断拓展。冷原子重力仪完成国际首次量子绝对重力组网观测，为防震减灾提供预警新工具；量子电流互感器、量子一体式直流电能表等设备接受实际应用检验，提升电网各环节测量精度；光量子雷达推动大气污染治理从“人防”转向“技防”；无液氦心脑磁图仪开辟心脑血管疾病诊断新方法。随着全球计量标准全面量子化，量子精密测量技术正成为推动高端制造、能源电力、生态环保、医疗健康等领域变革的重要引擎。量子科技和产业正处于“由大转强、积厚成势”的关键阶段。面对未来愈发激烈的国际竞争，量子科技在人才资金供给、产业链安全保障和企业创新主体地位强化等方面仍面临一系列挑战，突出表现为以下几个方面。人才资金供需矛盾突出。一方面，量子人才供给能力与行业需求脱节。量子专业人才主要来自物理学专业，超半数具有研究生学历。未来量子科技走向工程化应用，在跨学科交叉人才和从事应用开发、工程建设和科技服务等工作的复合型人才方面仍有数千人的人才缺口。另一方面，量子领域社会资本投入不足。未来量子产业发展仍需大量社会资金支持。产业链安全风险防范不足。量子科技的特点之一是其发展十分依赖尖端的科研基础条件。但在核心材料、高端仪器设备等方面尚未完全实现自主可控。展望未来，量子产业链各细分领域的市场需求将呈爆发式增长态势，市场竞争的激烈程度也会与日俱增。倘若核心材料、关键仪器以及高端设备在供应上受制于外部因素，那么量子科技与产业的健康、稳定发展将面临严峻挑战。企业在创新体系中的主体地位亟待强化。目前，在量子领域尚未涌现出具有强大引领作用的领军企业，部分初创企业在核心技术储备、工程化能力塑造以及产业链协同合作等方面仍存在明显短板，亟待进一步夯实发展根基。量子企业之间的“各自为战”现象较为突出，对行业共性技术的关注与研究投入相对不足，缺乏诸如共建国家技术创新中心或组建技术创新联盟等高层次、深度的合作模式，协同创新的能力和成效均有待提升。
在应对量子科技领域所面临的诸多挑战时，需充分发挥超大规模市场的独特优势以及集中力量攻克重大难题的制度优势，并将其与市场在资源配置过程中所发挥的决定性作用紧密融合，从而为量子科技创新以及产业发展提供源源不断的强劲动力。要积极推进重大工程的实施，进一步强化协同创新机制。以国家战略科技力量作为核心驱动力，汇聚全国范围内的创新要素与优势资源，着重对通用量子计算机、天地一体化量子通信网络这类投资规模达百亿量级的重大工程进行战略布局。大力支持以领军企业为核心来组建创新联合体，鼓励其主动承担或深度参与国家重大科技攻关项目。借助重大工程这一关键纽带，切实加强各参与主体、各科研团队之间的有机衔接与高效协同合作。同时，要筑牢量子科技发展的根基，确保关键要素实现自主供给。鼓励具备条件的高校积极成立量子科技学院，持续完善高校在量子信息学科方面的建设体系，面向量子科技的实际应用场景，增设一系列跨学科交叉课程。以重大任务为载体，在科研一线培养量子科技人才，通过“干中学”的方式促进供给与需求的紧密对接。瞄准产业需求，支持高校和企业联合进行“订单式”人才培养。设立国家级量子产业基金，撬动社会资本。拓宽资金来源，通过税收优惠、容错机制等方式提升风险容忍度。为符合条件的量子企业开辟股权和债权融资“绿色通道”。鼓励保险机构设立量子科技专项保险。构建创新生态，培育产业发展沃土。建设量子科技创新中心、检验检测中心、中试验证平台，畅通量子科技产业化应用道路。探索数据中心、算力中心、卫星互联网等数字新基建与量子技术的异构融合发展。加强量子科技科普宣传，整治量子科技相关领域虚假新闻和不实报道，提升社会对量子科技认识的客观性、准确性和包容性。建设量子科技开源社区，给予必要经费支持，鼓励跨行业、跨学科的科研人员、工程技术人员、学生等自由交流，挖掘量子科技潜在应用价值。强化应用示范，推动科技和产业融合创新。在电信、金融、国防、医疗、能源、物流、生态环保和资源勘探等量子科技率先展现应用价值的重要领域，着重发挥央国企技术实力强、应用场景广、需求规模大、产业配套全的优势，使其承担产业链链长职责。借助央国企的雄厚实力与资源优势，着力打造量子科技应用领域的示范性标杆案例，以此拉动量子技术的广泛应用以及相关产品的有效供给。通过这些举措，不断提升在量子领域的标准制定能力、品牌塑造能力以及产业生态构建能力，推动量子产品朝着实用化、小型化、高性价比的方向持续迭代升级，进而为产业链的循环畅通提供有力支撑，带动整个产业协同发展。量子科技作为关乎国家安全以及社会经济高质量发展的战略性新兴领域，其具体应用场景广泛，涵盖量子通信、量子计算、量子精密测量等多个重要方向。当前，量子科技已步入深化发展、加速突破的关键新阶段，这一阶段迫切要求多学科领域实现深度交叉融合，同时推动各项关键技术进行系统性集成创新。在量子科技领域整合科技资源、集中力量突破，已在世界范围内形成广泛共识。量子信息技术正在引领一场新的科技革命，将深远地影响人类社会。放眼更久远的未来，量子科技发展所取得的突破或许将帮助人类实现如今难以企及的梦想。从这个意义上说，量子科技正是带领我们“飞向未来的船与帆”。量子力学给人类带来了许多技术革新，核能、晶体管、激光、核磁共振、高温超导材料、巨磁阻效应等发现和发明都和它有关。可以说，量子力学是现代信息技术的硬件基础，数学则是软件基础，数学和物理结合在一起，奠定了整个现代信息技术的基础。实际上，只需留意我们日常频繁使用的手机，便能发现其中蕴含着诸多与量子力学紧密相关的基础科研成果。回溯历史，在加速器产生的海量数据于全球范围内传输交流的过程中，互联网这一具有划时代意义的产物应运而生；而为了对相对论进行严谨验证，科研人员借助量子力学的原理，成功制造出精度极高的原子钟。在原子钟的精准助力下，全球卫星导航定位系统得以顺利构建并稳定运行。可以说，第一次量子革命宛如强劲的引擎，直接推动了现代信息技术的蓬勃发展。
量子信息技术主要聚焦于两大核心领域：其一为量子通信，它能够达成一种在原理层面具备无条件安全特性的通信模式；其二为量子计算，可赋予计算系统超乎寻常的快速运算能力。量子密钥分发是量子通信的一个重要应用方向。其原理并不复杂，依据量子不可克隆定理，单光子无法被分割成更小的单元。基于此特性，当人们采用单个光子来传输密钥时，即便存在窃听行为，这种窃听也必然会被察觉。一旦检测到密钥传输存在被窃听的风险，我们便舍弃这些存在安全隐患的密钥，仅保留那些确定安全的密钥。再结合“一次一密”的加密策略，所加密的内容便无法被破解，这是基于物理学原理所实现的无条件安全保障。利用量子纠缠可以把量子态从一个物体传送到另一个物体上，但原来的信息载体不用传送过去。比如说，我们在上海有一个微观体系，它由成千上万个原子组成。如果上海和北京之间有很多对纠缠原子，就可以把上海的体系和在上海的纠缠原子做一个联合测量，再把测量结果通过无线电台发送到北京，北京只需对手中的原子进行操作，就可以把上海的体系重新给制备出来。这就相当于在上海的体系被传送到了北京一样，但我们并没有把在上海的任何一个实体原子送到北京。这本质上是一个量子态传输的结果，几十、几百个原子的状态，只要操作得足够快，就可以在网络里传来传去，这样一种操作便构成了量子计算机的基本单元：量子信息在网络里可以走来走去之后，就可利用量子叠加来进行量子信息的处理，这就是量子计算机。利用这种特质，可以设计一些相关的算法，实现快速分解大数、快速求解线性方程组等，如果制造出来，就可应用于破解经典密码以及人工智能、大数据等领域。量子保密通信朝着“绝对安全”的信息传输目标正稳步靠近。量子通信的发展愿景，是在更为广阔的地域范围内达成安全无虞的信息传递。其发展路径规划清晰：借助光纤技术构建起城域范围内的量子通信网络；依靠中继手段实现城际之间的量子网络互联；凭借卫星中转的方式达成远距离的量子通信覆盖。
展望未来，在量子通信领域，我们怀揣着这样的愿景：于外太空构建一个具备极高精度的光钟，其稳定度有望达到10万亿年时间内的误差不超过1秒，当它与广域量子通信技术深度融合，将为引力波探测开辟一条全新的路径。此外，我们也满心期待，未来能够在地球与月球之间的拉格朗日点部署一个搭载量子纠缠光源的装置。倘若未来还能在月球表面设置一个基站，那么便能在地球与月球之间开展一场意义非凡的实验，对光秒量级距离下、有观测者参与其中的量子力学非定域性进行检验。
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