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量子信息科技發展與中國的戰略機遇

編者按

2026年1月30日,二十屆中共中央政治局就前瞻布局和發展未來產業進行第二十四次集體學習。習近平總書記在主持學習時強調,新一輪科技革命和產業變革加速演進,前沿技術不斷涌現,引領和支撐未來產業快速崛起。要站在推進強國建設、民族復興偉業的戰略高度,立足客觀條件,發揮比較優勢,堅持穩中求進、梯度培育,推動我國未來產業發展不斷取得新突破。
未來產業是由前沿技術驅動、處于孕育期或產業化初期的新興產業,代表著科技革命和產業變革的方向。我國具有發展未來產業的良好基礎?;乜?025年中國經濟成績單,在國內生產總值突破140萬億元的同時,產業向“新”力積聚成勢,低空經濟“振翅高飛”,具身智能“敏思巧行”,商業航天“夢圓太空”。黨的二十屆四中全會著眼“十五五”時期推動高質量發展這一主題,前瞻布局未來產業,提出推動量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機接口、具身智能、第六代移動通信等成為新的經濟增長點。
圍繞未來產業發展,人民論壇已推出《向新向優:解碼“十五五”中國經濟新增長點》等特別策劃,《第六代移動通信的技術演進與產業發展》《生物制造何以成為中國經濟增長新引擎》等專題文章,獲得廣泛好評?,F繼續“追逐未來”,邀請專家學者聚焦量子科技、商業航天、“人造太陽”等前沿話題,帶來深度解讀。

【摘要】量子信息科技作為引領新一輪科技革命和產業變革的戰略性、顛覆性技術,已成為全球科技競爭的關鍵焦點與大國博弈的重要變量,深刻重塑全球科技競爭格局與產業發展范式,將對經濟發展、社會進步等產生深遠影響。面對全球主要科技強國紛紛將量子科技上升為國家戰略、投入巨資搶占技術制高點的形勢,中國需進一步強化基礎研究與核心技術攻關、打造協同高效的創新生態體系、加快推動規?;瘧门c產業培育、積極參與全球治理與國際合作,以更好把握量子時代戰略機遇、贏得未來發展主動權。

【關鍵詞】量子科技 新質生產力 未來產業 高質量發展

【中圖分類號】G322.0 【文獻標識碼】A

作為引領新一輪科技革命和產業變革的戰略性、顛覆性技術,量子信息科技已成為全球科技競爭的關鍵焦點與大國博弈的重要變量,深刻重塑全球科技競爭格局與產業發展范式。習近平總書記強調:“量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值,是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,將引領新一輪科技革命和產業變革方向。”2025年10月,黨的二十屆四中全會審議通過的《中共中央關于制定國民經濟和社會發展第十五個五年規劃的建議》提出,“推動量子科技、生物制造、氫能和核聚變能、腦機接口、具身智能、第六代移動通信等成為新的經濟增長點”,將量子科技作為培育新的經濟增長點的關鍵方向。

量子信息科技的前沿探索與全球發展態勢

量子力學誕生已一百年,當前,量子科技正加速從理論走向應用、從實驗室邁向社會。量子信息科技,是基于量子力學原理對信息進行處理、傳輸和測量的新興技術體系,成為集物理學、信息科學、材料科學、計算機科學于一體的前沿交叉領域,主要涵蓋量子計算、量子通信和量子精密測量三大領域,三者相互支撐、協同發展,共同構成量子科技的基石。①

量子計算利用量子疊加和糾纏特性進行信息處理,理論上能夠在特定問題上實現遠超經典計算機的計算能力,被視為解決復雜系統模擬、優化、機器學習等難題的“算力革命”,在大數分解、數據庫搜索、量子模擬、優化問題等方面具有潛在的指數級加速能力,可以加速新型藥物、高效催化劑和高性能材料的設計研發,為物流調度、金融投資組合優化等復雜系統提供更優解決方案。全球量子計算主流技術路徑包括超導量子、離子阱、中性原子、光量子、半導體量子點等。不同路線在比特數量、相干時間、操控精度、可擴展性等方面各有優劣,尚未形成統一的技術標準。②

量子通信致力于利用量子態的獨特性質構建理論上無條件安全的信息傳輸通道。其關鍵技術包括量子密鑰分發(QKD)、量子隱形傳態和量子中繼等。量子密鑰分發(QKD)通過在通信雙方之間分發量子態來生成加密密鑰,任何竊聽行為都會因干擾量子態而被檢測到,從而確保密鑰的絕對安全。量子通信的實現途徑主要有光纖傳輸和衛星中繼兩種。除了量子密鑰分發(QKD),應對未來量子計算機威脅的抗量子加密(PQC)也成為研究熱點。我國正積極探索QKD與PQC的融合方案,力求在安全性和兼容性之間取得平衡,構建面向未來的混合加密體系。

量子精密測量是利用量子系統對物理量(如時間、磁場、重力場、加速度等)進行超高靈敏度檢測的技術。其通過操控微觀量子態(原子、離子、光子等),突破經典測量方法的“標準量子極限”,甚至逼近“海森堡極限”。量子精密測量技術,主要包括原子鐘、量子磁力計、量子重力儀、原子干涉儀等。例如,基于量子相干原理的原子鐘,是目前最精確的時間頻率標準,其精度可達10-18量級,是全球衛星導航系統、通信網絡同步和基礎物理研究的關鍵支撐。量子磁力計(如超導量子干涉裝置、NV中心磁力計)能夠探測極微弱的磁場變化,在地質勘探、腦磁圖(MEG)醫學診斷、潛艇探測等領域具有不可替代的應用價值。

量子信息科技作為戰略性、基礎性前沿科技,以其在計算、通信、測量領域的顛覆性潛力,正成為大國戰略博弈的焦點和未來產業變革的重要驅動力。量子信息科技具備以下重要價值:首先是國家安全的戰略基石。量子通信為軍事指揮、外交通信、金融交易等關鍵信息傳輸提供“無條件安全”保障,是信息時代國家安全的“盾牌”。例如,美國國防部高級研究計劃局(DARPA)指出,量子傳感技術將徹底改變潛艇探測、隱身目標識別和戰場態勢感知能力,重塑未來戰爭形態。其次是經濟發展的新增長引擎。量子科技將催生全新的產業生態和商業模式。量子計算在藥物發現、材料設計、金融服務、物流優化等領域的應用,有望創造數萬億美元的經濟價值。到2035年,量子計算單項技術的市場規??赡苓_到720億美元。同時,量子精密測量將推動高端儀器儀表、工業質檢、醫療診斷等產業升級,形成新的經濟增長點。再次是國際競爭的戰略制高點。量子科技的領先地位直接關系到國家科技話語權和產業競爭力。當前,全球主要國家均將量子科技列為國家戰略優先領域,投入巨資支持研發。

從技術前沿看,全球量子信息科技發展呈現出以下特點:一是硬件性能(如量子比特相干時間、傳感器靈敏度)持續突破,不斷逼近實用化門檻。二是技術路線多樣化競爭,超導、中性原子、光量子等路線各有優劣,尚未出現絕對主導的“贏家”。三是應用導向日益明確,從基礎研究向藥物發現、材料設計、金融、國防等具體領域發展。四是生態系統加速構建,產學研協同、云服務模式、標準化工作等,共同推動量子科技產業化進程。這些進展預示著,量子信息科技正處于從“技術突破”向“產業革命”轉變的關鍵時期。

從發展態勢看,全球量子信息科技已步入到產業生態初顯、多元應用探索的關鍵階段,并呈現出以下鮮明特征:一是全球主要國家和地區戰略博弈空前激烈,投入規模持續攀升。美國通過《國家量子倡議法案》構建了長期穩定的國家戰略與投入體系;歐盟通過“量子旗艦計劃”整合跨國產學研力量;日本、英國、加拿大等也紛紛推出國家級量子計劃。③在這場關乎未來技術主導權的競賽中,公共財政投入是衡量國家決心的關鍵指標。根據麥肯錫2025年發布的《量子技術監測報告》,截至2025年4月,全球公共部門宣布的量子技術領域投資總額已高達540億美元。其中,中國以153億美元位居全球首位,展現出在該領域進行長期戰略性投入的堅定意志。緊隨其后的是日本(92億美元)和美國(60億美元),形成中美日領跑、歐洲多國跟進的激烈競逐格局。二是創新生態集群化發展,私營資本積極參與。量子科技的發展高度依賴頂尖高校、科研機構、科技企業及風險資本的緊密互動,形成了若干具有全球影響力的創新集群,如美國波士頓集群、芝加哥集群,英國牛津集群,荷蘭代爾夫特集群,以及中國合肥集群等。這些集群匯集從基礎研究、工程開發到產業轉化的完整鏈條。與此同時,私營資本正成為推動量子初創企業發展的關鍵力量。三是顛覆性影響深遠,“Q-Day”倒計時引發全球安全關切。量子計算的另一面是對現有公鑰密碼體系的潛在威脅。能夠破解當前廣泛使用的RSA-2048等加密算法的量子計算機可能加速到來,通用量子計算機可以攻破非對稱加密的那一天被稱為“Q-Day”。麥肯錫預計,Q-Day可能在2027年至2036年之間到來。這引發一場全球性的“后量子密碼”遷移競賽,各國政府、金融機構和關鍵基礎設施運營商等,都在加緊評估和部署抗量子計算的密碼算法或量子安全通信方案,以應對“現在竊密,未來解密”的國家安全威脅。

中國量子信息科技發展的現狀與優勢

近年來,中國量子信息科技發展迅速,在量子通信領域實現國際引領,在量子計算領域穩居第一方陣,在量子精密測量多個方向達到世界先進水平,初步構建起覆蓋“基礎研究—技術攻關—產業轉化—生態培育”的全鏈條創新體系,具有良好發展基礎與優勢。

國家戰略頂層設計與系統性布局優勢。中國將量子科技視為事關國家命運和長遠發展的重要領域,通過國家意志進行超前規劃和穩定支持。從“十二五”規劃開始,量子調控與量子信息便被列為重點方向;“十三五”時期,“科技創新2030—重大項目”設立量子通信與量子計算機專項;“十四五”規劃進一步將量子信息列為七大前沿科技之一 。黨的二十屆四中全會再次強調前瞻布局量子科技等未來產業,形成從國家規劃到年度部署的完整政策鏈條,為量子科技發展提供穩定的制度保障。這種“一張藍圖繪到底”的長期主義戰略定力,為需要長期投入、厚積薄發的量子科技,提供了最為寶貴的確定性。高達153億美元的累計公共投入(占全球三分之一左右),以及各地方(如安徽、武漢、濟南等)圍繞量子科技制定的產業集群發展規劃,共同構成從中央到地方、從研發到產業的立體化支持體系。

重大原創成果涌現與部分領域引領優勢。首先,在量子通信領域實現全面引領:2016年,中國成功發射世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”;2017年,中國建成全球首個遠距離量子保密通信骨干網“京滬干線”,2025年,實現跨越亞非大陸、上萬公里的星地量子通信,再次刷新世界紀錄;2025年,中國電信更推出融合QKD與PQC的“量子密信”平臺,為后量子時代信息安全提供“雙保險”。其次,在量子計算領域躋身第一方陣:中國堅持多條技術路線并行探索。在光量子路線上,“九章”系列光量子計算機多次實現量子計算優越性;在超導路線上,“祖沖之號”系列不斷刷新性能紀錄,“祖沖之三號”在特定問題上的求解速度超越超級計算機千萬億倍,比美國超級計算機Frontier快15個數量級。同時,百度、華為、本源量子等企業推出的量子計算云平臺,降低了研發門檻,加速應用探索。再次,在量子精密測量領域多點開花:在量子時間基準、重力測量、磁場成像等方面取得系列突破,部分儀器設備已從實驗室走向實地應用測試,為產業升級做好準備。

市場應用場景豐富和產業集群化發展優勢。中國擁有世界上最完整的工業體系、最大規模的網民群體和最為豐富的數字經濟應用場景。這為量子科技的產業化,提供了無與倫比的“試驗場”和“需求池”。無論是量子通信在金融、政務、電力等關鍵領域的規模化安全應用需求,還是量子計算在人工智能訓練、新藥研發、物流優化、金融風控等復雜問題上的潛在價值,抑或是量子測量在精準醫療、地質勘探、無人導航等領域的廣闊前景,都能在中國找到海量的現實場景。這種由應用端反向牽引技術迭代和產品創新的能力,是加速量子科技從“技術突破”到“市場價值”轉化的關鍵催化劑。我國已形成以合肥、北京、上海、粵港澳大灣區為代表的四大量子產業集群。合肥依托中科大與中科院的科研優勢,聚集了國盾量子、國儀量子、本源量子等70多家上下游企業,被譽為“中國量子之都” ;北京依托央企與高校資源,成立中電信量子集團,打造“量子—AI協同創新聯合體”;上海與粵港澳大灣區則在金融、制造等領域積極布局量子應用場景。截至2025年8月,全國量子信息相關企業超過140家,占全球比重17%,其中4家企業躋身全球12家量子“獨角獸”之列,產業活力不斷增強。④

新型舉國體制下協同創新與人才培養優勢。面對量子科技這類體系復雜、投資巨大、周期漫長的戰略性科技任務,中國能夠有效發揮“集中力量辦大事”的體制優勢,整合國家級科研機構(如中國科學院)、高水平研究型大學(如中國科學技術大學)和領軍企業的力量,圍繞國家目標開展協同創新。這種模式在“墨子號”“京滬干線”等大科學工程中已得到成功驗證。當前,國家正進一步推動以領軍企業為龍頭組建創新聯合體,承擔重大科技攻關任務,旨在打通從基礎研究到工程化、產業化的“最后一公里”。這種有組織科研與市場化力量相結合的模式,是應對未來更激烈技術攻堅戰的寶貴組織資源。人才培養方面,北京理工大學、中國科學技術大學、國防科技大學等17所高校設立“量子信息科學”本科專業,合肥工業大學等開設“量子信息科學專業創新實驗班”,采用“學術導師+產業導師”雙導師制,培養“學術-工程”雙能型人才。國家自然科學基金委員會設立“量子信息科學”專項基金,國家留學基金委提供專項獎學金支持學生赴海外深造。

中國量子信息科技發展面臨的問題與挑戰

面對全球主要科技強國紛紛將量子科技上升為國家戰略、投入巨資搶占技術制高點的形勢,我國在量子科技關鍵核心技術突破、產業鏈自主可控、應用場景拓展、標準與規則制定等方面,依然面臨一些問題與挑戰。

核心技術攻堅與產業鏈自主可控存在短板。一方面,我國量子信息科技在取得一系列標志性成果的同時,面臨從實驗室成果到產業化應用部分關鍵瓶頸的制約。在量子計算領域,面臨量子比特糾錯技術與通用量子計算機研發的雙重挑戰;在量子通信領域,存在成本控制與標準化的現實障礙,在量子精密測量領域,仍有核心傳感器件的工程化能力不足與應用場景開發和市場培育滯后的短板。⑤另一方面,我國在產業鏈關鍵環節仍存在“卡脖子”風險。高性能單光子探測器、極低溫稀釋制冷機、高精度電子束曝光機、高性能微波器件、低噪聲電子學控制系統、倒裝焊設備等關鍵儀器和設備仍依賴進口。薄膜鈮酸鋰等先進光子集成材料的國產化率有待提高。在量子計算芯片設計、制造工藝,以及量子軟件、算法等關鍵領域,與國際最先進水平相比仍有差距。技術路線尚未收斂,多種方案并行競爭,意味著我國需在多條戰線上同時投入資源,且任何一條路線的選擇都伴隨著風險和機會成本。一旦關鍵供應鏈受制于人,將嚴重威脅我國量子科技產業的安全穩定與獨立發展。

資金投入結構與商業模式面臨可持續性問題。首先,資金來源單一且短期化傾向明顯。中國量子科技研發主要依賴政府資金和少數國有企業投入,市場化融資和民間資本參與度較低。美國非營利組織量子經濟發展聯盟(QED-C)發布的《2025年度全球量子產業現狀》數據顯示,2024年,全球量子領域風險投資近26億美元,其中美國獨占65%(約17億美元),盡管中國公共投入領先,然而社會風險投資(約1億美元)與美國相比仍有數量級差距。同時,美國擁有像谷歌、微軟、IBM這樣的科技巨頭深度布局并引領量子創新,而我國尚缺乏具有同等全球影響力和資源整合能力的領軍企業扮演產業“鏈主”角色。其次,商業模式不清晰制約市場活力。例如,本源量子“本源悟空”已服務全球145個國家和地區的用戶,然而用戶付費意愿和應用深度有限,多數停留在探索階段。量子精密測量則面臨“產品價格高昂、用戶教育不足”的問題。如何平衡技術研發投入與市場回報,探索出可持續的商業模式,是量子科技企業面臨的共同難題。

標準制定話語權與知識產權布局存在不足。首先,國際標準制定主導權爭奪激烈。美國、歐盟憑借技術先發優勢,積極主導量子科技國際標準的制定。美國國家標準與技術研究院已完成第一輪后量子密碼標準制定;歐盟成立“量子技術委員會”,專門負責量子通信、網絡等領域的標準制定。中國雖在量子通信領域推動“抗量子攻擊的通信網絡安全協議設計指南”等國際標準項目,但在量子計算架構、量子傳感性能測試等關鍵標準領域的影響力仍有待提升。中國主導的ISO/IEC 4879術語標準雖發布實施,但技術標準(如量子比特表征、糾錯協議)仍由歐美主導,話語權不足。其次,知識產權布局存在短板。中國量子科技專利數量增長迅速,而高價值專利和核心專利占比不高,在量子糾錯算法、新型量子比特等基礎技術領域的布局落后于美國。美國企業和研究機構通過專利布局構建技術壁壘,會使中國企業在國際化拓展中可能面臨知識產權糾紛風險。

加快推動中國量子信息科技高質量發展

為更好把握量子時代戰略機遇、贏得未來發展主動權,中國需進一步強化基礎研究與核心技術攻關、打造協同高效的創新生態體系、加快推動規?;瘧门c產業培育、積極參與全球治理與國際合作,推動量子信息科技高質量發展。

強化基礎研究與核心技術攻關。首先,持續加大基礎研究投入,筑牢原始創新根基。進一步提高基礎研究經費占研發總投入的比重,特別是向量子信息科學基礎理論、量子材料、量子算法等“無人區”傾斜。探索設立“量子基礎科學卓越中心”,穩定支持一批長期從事基礎研究的優秀團隊,鼓勵顛覆性創新。加強國家重大科技基礎設施建設,謀劃組建跨學科、跨部門、跨區域的“量子國家實驗室”體系。論證啟動“通用量子計算機攻關工程”“全球量子衛星通信網絡工程”等重大科技工程。其次,聚焦“卡脖子”技術,實現核心器件自主可控。實施重點攻關計劃,鼓勵和支持國內企業、科研機構聯合攻關關鍵核心器件、高端專用設備和特種材料,如國產化稀釋制冷機、高性能量子探測器等。鼓勵產業鏈上下游企業、用戶單位組建創新聯合體,共同定義產品、共享研發資源、共擔創新風險。通過稅收優惠、政府采購首臺套等措施,為自主可控的量子設備和軟件提供早期市場支持,幫助其完成從“可用”到“好用”的迭代升級。

打造協同高效的創新生態體系。首先,加強產學研深度融合,促進創新鏈與產業鏈精準對接。打破體制機制壁壘,促進知識、技術、人才等創新要素在產學研之間自由流動。支持領軍企業牽頭,聯合高校、科研院所組建“量子科技產業創新聯盟”,圍繞產業鏈關鍵環節和重大應用場景,共同承擔國家重大科技項目,共享知識產權,加速技術迭代和成果轉化。其次,建設國家級創新平臺和產業集群,優化創新資源配置。強化合肥、北京、上海、廣州等現有量子科技產業集群的引領作用,支持加快建設具有全球影響力的量子科技和產業中心,打造全球量子科技創新高地。同時,布局建設一批國家級量子信息科學實驗室、技術創新中心和工程研究中心,聚焦公共技術研發、中試驗證、標準制定、人才培養等功能,為中小企業和科研團隊提供開放共享的技術支撐和服務,降低創新成本,提高創新效率。再次,優化資金扶持方式,引導社會資本加大投入。加大財政資金投入的精準性和引導性。通過中央財政科技計劃(專項、基金等),持續支持量子科技基礎研究和關鍵核心技術攻關,發揮“中央企業戰略性新興產業發展專項基金”等政府引導基金的作用,帶動社會資本投入。鼓勵發展量子科技風險投資,支持設立專注于量子科技領域的創業投資基金,對早期量子科技企業給予稅收優惠和風險補償,吸引更多天使投資、風險投資進入量子領域。

加快推動規?;瘧门c產業培育。首先,推動“量子+”融合應用。在“量子+金融”領域,探索量子算法在投資組合優化、風險評估中的應用;在“量子+能源”領域,利用量子計算模擬新型電池材料、優化電網調度;在“量子+醫藥”領域,開展蛋白質折疊、新藥分子設計的量子模擬;在“量子+制造”領域,應用量子傳感提升精密加工與無損檢測水平。通過試點示范,逐步形成可復制、可推廣的“量子+”解決方案。其次,探索可持續商業模式。對于量子通信,在政務、金融等對安全性要求極高的領域,可采用“基礎設施建設+運維服務”模式,運營商負責建設與維護,用戶按端口年費付費;面向大眾市場,推廣“量子密話”等消費級產品,采用“硬件+服務訂閱”模式。對于量子計算,現階段可采用“量子計算即服務”(QCaaS)模式,通過云平臺向用戶提供算力,未來隨著量子計算機性能提升,可拓展至行業解決方案定制、聯合研發等模式。對于量子精密測量,初期可聚焦高端科研儀器和國防領域,采用“高端儀器銷售+數據服務”模式;隨著技術成熟和成本下降,向工業檢測、醫療診斷等民用領域滲透,采用“標準化模塊+檢測服務”模式。

積極參與全球治理與國際合作。首先,積極參與國際規則與標準制定,提升話語權和影響力。主動參與國際標準組織(如ISO、ITU、IEEE)的工作,推動我國技術方案納入國際標準。在量子通信標準方面,依托“墨子號”衛星和“京滬干線”等重大工程實踐,積極推廣中國主導的QKD國際標準提案,在后量子密碼學領域,積極響應NIST PQC標準,并結合中國國情制定本國的過渡計劃和標準,推動與國際標準的兼容互認。支持國內企業和研究機構深度參與歐洲“量子旗艦計劃”、美國“國家量子計劃”等國際合作框架下的標準化活動,與歐美日韓等主要國家建立常態化的標準對話與協調機制,共同引領全球量子科技標準體系建設。其次,積極參與國際量子科技合作項目。在堅持底線思維、保障國家安全的前提下,積極主動地開展高水平的國際科技合作,鼓勵國內機構參與甚至發起國際大科學計劃。舉辦高水平國際量子科技會議與展覽,積極開展形式多樣的國際技術交流與人才合作,吸引全球人才與資本。依托“一帶一路”等國際合作框架,推動我國成熟的量子通信安全解決方案“走出去”,在服務全球數字安全治理的同時,打造國際合作新范式。

【注:本文系國家社會科學基金重大項目“新興領域軍民融合高質量發展的機制和路徑研究”(項目編號:22&ZD069)階段性成果】

【注釋】

①潘建偉:《量子信息科技的發展現狀與展望》,《物理學報》,2024年第1期。

②俞大鵬:《量子計算技術路線演進與國家戰略協同》,《人民論壇·學術前沿》,2025年第15期。

③俞鳳:《量子博弈:美國在量子信息科技領域的對華競爭》,《當代美國評論》,2025年第1期。

④張萌:《量子信息技術加速發展 我國躋身第一梯隊》,《通信世界》,2025年第18期。

⑤李碩、李欣欣、張雪松等:《量子信息科技與產業發展態勢及未來展望》,《中國工程科學》,2025年第1期。

責編/于洪清 美編/陳媛媛

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[責任編輯:孫渴]