下载文档原格式
量子信息技术的发展及其应用前景展望随着科学技术的不断发展，量子信息技术成为当前最热门的话题之一。
许多国家、组织和学者都在积极探索和研究量子信息技术，以期望在这个领域取得突破性的进展。
本文主要探讨量子信息技术的发展及其应用前景展望。
基本概念量子信息是一种新兴的信息科学，它是基于量子力学的理论基础，旨在开发一些新型的技术、方法和算法来处理和传输信息。
量子信息技术主要分为两类：量子通信技术：应用量子力学规律，通过量子纠缠和量子隐形传态等方法，实现高速且安全的信息传输，其中量子密钥分发技术（QKD）是最具代表性的。
量子计算技术：应用量子力学规律，在解决某些特定问题时，比传统计算机更快速和高效，从而可以提高某些领域的计算效率。
量子信息技术的发展历程1960年代早期，量子力学理论基础的建立，为量子信息技术的发展奠定了基础。
1994年，美国物理学家彼得·肖尔提出“量子计算技术”的概念，这标志着该领域正式进入快速发展的阶段。
1998年，加拿大Waterloo大学计算机科学教授Lov Grover发明了“Grover算法”，这一算法可以解决某些特定问题时比传统计算机更快速和高效。
2005年，一团队在实验室中成功操控了8个量子比特的量子计算，这是该领域的重要突破。
2016年，中国科学家潘建伟带领的量子科学实验技术团队完成了全球首例量子通信“天地一号”卫星的搭载，开创了量子通信技术新纪元。
量子信息技术的应用前景展望量子信息技术被广泛认为是未来的主流技术之一，将在许多领域实现实际应用。
下面分别从量子通信技术和量子计算技术两个方面来展望其应用前景。
量子通信技术的应用前景：安全通信：量子通信技术通过量子纠缠和量子隐身传态等方法，可以实现完美安全通信，人类将从此不用再担心通信被窃取或遭到破解。
金融领域：量子通信技术的应用在金融领域将会变得尤为重要，它可以为金融机构提供一种高效、安全的金融交易方式。
国防领域：量子通信技术不仅能维护国家机密信息的安全，还能够进行极端环境下的情报收集和传递。
量子信息技术在材料科学中的应用研究随着信息时代的到来，量子信息技术逐渐得到了广泛的关注。
量子信息技术作为一种新型的信息处理和传输手段，具有诸多优势，其在材料科学领域的应用也正逐渐得到探索和研究。
本文将从量子信息技术的基本概念、材料科学中的应用以及未来展望等方面进行探讨。
一、量子信息技术的基本概念量子信息技术是一种新型的信息处理和传输技术，其源于量子力学的基本原理和物理规律。
量子信息技术与传统的经典信息技术相对，它具有以下特点：1、量子态的叠加性：同一量子系统状态下存在多种状态的叠加。
2、量子态的纠缠性：两个量子系统间的量子态可以相互纠缠，随时影响到彼此的状态。
3、量子态的干涉性：当两个同种子粒子在某点发生相遇时将发生干涉，随后彼此分离，这种效应称为量子干涉。
4、量子隧道效应：当粒子在足够小的空间尺度内运动时，它们将可以穿过高能势垒。
量子信息技术利用这些特点，在信息处理、安全传输和量子计算方面有很大的优势和用途，如量子密钥分发技术、量子远程态传输等等。
二、量子信息技术在材料科学中的应用1、材料表征方面随着材料表征技术的飞速发展，我们已经可以通过各种手段对材料进行研究和分析。
但是，这种方法往往需要比较复杂的设备和操作，而量子信息技术可通过测量每个量子态，对材料进行高精度、高效率的表征分析。
例如，我们可以利用单量子态相干性和弛豫时间等相关参数，研究固体材料的制备和性能。
利用量子态之间的相互作用，我们还可以精确测量材料的激子能级或者探测稀有材料等。
2、材料设计方面在材料设计方面，量子信息技术也可以发挥巨大的作用。
例如，我们可以利用量子商业计算机来快速解决材料设计方面的问题，如利用材料的维度和结构设计出新型的功能性材料。
另外，利用量子计算机高速计算的能力，我们还可以通过材料模拟来探索新型材料的构造和性质。
3、材料计算模拟方面量子信息技术在材料科学中的另一个应用是材料计算模拟方面。
在过去的几十年里，材料计算模拟已经成为了材料领域的重要组成部分。
量子信息技术的研究和应用近年来，量子信息技术在科技领域中的研究和应用越来越受到了人们的关注。
它被认为是下一代科技的重要发展方向。
本篇文章将重点讨论量子信息技术在研究和应用方面的现状以及未来的发展趋势。
一、量子信息技术的研究现状量子信息技术以量子力学为基础，通过对量子态的控制，实现信息传输、存储和处理。
目前，量子信息技术涵盖了量子通信、量子计算、量子隐私保护和量子传感等方面的研究。
1、量子通信传统的通信方式存在数据加密难度大、容易被攻击等问题。
而量子通信技术通过使用量子比特来传送信息，可以保证信息传输的安全性。
目前，已经在实验室中实现了基于量子密钥分发的安全通信，这也是政府和军方在敏感通信上广泛使用的技术手段。
2、量子计算量子计算是利用量子比特在量子状态叠加和纠缠的特性来进行计算的一种计算方式。
与传统的计算方式相比，量子计算具有更快的运算速度和更高的计算效率。
在实际应用中，量子计算可以被用来破解传统加密方式、模拟量子系统等。
3、量子隐私保护量子隐私保护是利用量子纠缠的特性来实现隐私信息保护的一种方法。
在量子隐私保护中，量子态通过纠缠保持信息的一致性，当信息受到攻击时，量子态会破裂，攻击者就无法获取信息。
量子隐私保护技术在银行、政府机构等需要保护隐私信息的领域具有广泛的应用前景。
4、量子传感量子传感是利用量子态的纠缠和叠加的特性来实现高精度的传感测量的一种方法。
量子传感可以应用在高精度测量仪器、天文观测等领域中，其精度可以达到普通传感器的数百倍。
二、量子信息技术的应用现状目前，量子信息技术在实际应用方面还处于初级阶段，但已经出现了一些在特定领域中的应用。
1、金融安全在金融领域中，量子密钥分发技术已经被广泛应用于保护银行、证券交易所等重要机构的数据通信安全。
2、制药研究在制药领域中，量子计算可以应用于分子的模拟和研究，这可以加速新药研发速度。
同时，量子传感也可以用于实现高灵敏度的生物分子检测。
3、人工智能量子计算的速度和效率可以大大提高人工智能算法的精度和效率。
量子计算技术研究及应用探索分析摘要量子计算是量子信息技术的研究热点,具有经典计算无法比拟的强大并行计算处理潜力,已成为世界各国在量子信息技术领域的布局推动重点。
对量子计算技术的研究进展进行了分析,探讨了未来的发展趋势,讨论了应用探索的发展情况。
关键词：量子计算; 技术研究; 应用探索AbstractQuantum computing is a research hotspot of quantum information technology. It has powerful parallel computing processing potential unmatched by classical computing, and has become the focus of all countries in the world to promote the layout of quantum information technology. This paper summarizes the latest research results and discusses technology development trends, and discusses the application and development of quantum computing in several scenarios.Keywords：quantum computing; technology research; application exploration0 引言量子信息技术是物理学和信息学的前沿交叉领域,其物理基础是量子力学特性,包括量子纠缠、量子叠加以及量子隧穿等,量子计算通过操纵量子叠加态,使用量子力学特性作为计算逻辑,基于量子纠缠原理,可以实现信息的并行处理。
量子信息技术包括量子通信、量子计算以及量子测量三大领域[1]。
量子通信技术的发展与应用量子通信技术是一种利用量子力学原理进行信息传递和处理的新兴领域。
它以量子态的特性来进行信息的编码、传输和解码，具备独特的安全性和高效性。
随着科技的不断进步，量子通信技术正逐渐成为信息通信领域的重要组成部分。
本文将介绍量子通信技术的发展历程、基本原理以及在安全通信、量子计算和量子网络等方面的应用。
一、量子通信技术的发展历程量子通信技术起源于20世纪初，当时科学家们开始探索光的量子性质。
随着量子力学理论的逐渐完善，量子通信技术得到了更系统的理论支持。
1964年，美国物理学家Charles H. Bennett提出了量子密码学的基本原则，开创了量子通信技术的研究方向。
20世纪80年代，瑞士物理学家Anton Zeilinger首次实现了量子纠缠态的远距离传输，这一突破为量子通信技术的实际应用奠定了基础。
随后，科学家们在光子、原子和电子等多个领域不断进行实验验证和理论推进，使量子通信技术得到了长足的发展。
二、量子通信技术的基本原理量子通信技术的基本原理是利用量子态的特性进行信息的编码、传输和解码。
量子态的特性包括量子纠缠、超密钥分发和量子密码学等。
首先，量子纠缠是指两个或多个粒子之间的状态相互关联，无论它们之间的距离有多远，经典电磁波无法进行同样的关联。
这种特性能够实现远距离的安全传输和通信。
其次，超密钥分发是指利用量子态的特性进行密钥交换，保证传输过程的安全性。
传统的密钥交换方式容易被黑客攻击，而量子通信技术通过量子比特的测量来检测窃听行为，并及时停止通信以防止信息泄露。
最后，量子密码学是一种基于量子力学原理的密码学方法，使用量子态的特性进行信息的加密和解密。
量子密钥分发和量子认证是量子密码学的两个关键技术，它们能够保障通信双方信息的机密性和完整性。
三、量子通信技术应用的前景量子通信技术具有广阔的应用前景，在信息通信、安全保密、量子计算和量子网络等领域都有巨大的潜力。
首先，在信息通信领域，量子通信技术可以提供更高速、更安全的通信方式。
量子信息技术及其应用情况的研究报告一、量子信息简介量子信息是量子物理与信息科学、计算机科学相交融所形成的交叉前沿学科。
它主要包括量子通信、量子计算、量子模拟、量子度量学等领域。
其研究目标是利用量子相干性及其衍生的独特的量子特性（量子纠缠、量子并行和量子不可克隆等）进行信息存储、处理、计算和传送，完成经典信息系统难以胜任的高速计算、大容量信息传输通讯和安全保密通信等信息处理任务。
量子信息的研究，将为我们提供物理原理上无条件安全的通信方式，以及突破传统计算机芯片的尺度极限从而提供新的革命性计算解决方案，从而导致安全通信和未来计算机构架体系根本性的变革。
量子信息技术经过近三十年突飞猛进的发展，在理论和技术方面获得了举世瞩目的成绩。
其中，量子计算能带来强大的计算能力—源于量子力学的相干叠加原理，量子计算拥有天然的巨大并行性和超快的计算方式；而量子通信是最先实用化的量子信息技术随着技术的不断进步，如今量子通信已经开始走出实验室。
可以说，量子信息技术已经不仅逐步应用于金融体系、政府部门、国防军事，也开始走向大众生活。
那么量子通信究竟是一种什么样的技术？目前发展到什么程度？量子计算是怎么回事？发展如何？本文拟就这些方面为大家做一个概览。
二、量子通信原理广义地讲，完全利用量子信道来传送和处理真正意义上的量子信息，也即利用量子态编码和传输处理信息的技术都属于量子通信。
比如著名的量子隐形传态(teleportation)可以将量子态“瞬间”传递到远方。
可以设想，将来人们利用全量子的网络，执行全量子的通信协议，从而实现用量子信息来完成特殊的信息处理功能。
狭义地讲，利用量子态来编码和生成安全的密钥，实现量子密钥分配过程，从而达到保密通信的目的，这便是通常讲的量子通信。
可以说，狭义的量子通信就是利用量子信息技术保障人们安全通信的技术。
由于量子态的脆弱性，直接利用量子传递信息并不好，因此人们采用了先利用量子信息技术生成密钥再用于保护通信数据的方案，因此也常称为量子保密通信或量子加密通信。
量子信息技术的发展与应用近年来，随着信息技术的快速发展，人类对于信息的需求也越来越大。
而量子信息技术，作为信息技术领域的前沿技术之一，不仅具有传统信息技术所不具备的高速传输、高保真度和高安全性等优势，也为其应用提供了更多的可能性。
量子信息技术的发展历程量子信息技术起源于量子力学的理论研究，始于上世纪八十年代初。
当时，科学家们开始探究量子力学的原理，并试图将其应用于信息传输领域。
在随后的几十年里，科学家们迅速地取得了新的突破，不断扩大了量子信息技术在各个领域的应用范围。
其中，量子计算机是量子信息技术发展中的一大亮点。
传统的计算机是以二进制系统为基础，即只对0和1两种状态（即“态”）进行处理，而量子计算机则以量子叠加原理和量子纠缠原理为基础，利用量子比特的“叠加态”和“相干态”等特性，可以在同样时间内处理更多的信息，因此拥有更快的计算速度。
此外，量子隐形传态与量子密码学也是量子信息技术的重要领域。
量子隐形传态通过利用量子纠缠原理，实现信息的无损传输，即在传输过程中不泄露任何信息。
而量子密码学则是利用量子态的“测不准性”原理，保证信息传输过程的绝对安全。
现状与未来目前，量子信息技术已经在国防、金融、电信、医学等众多领域得到了广泛应用。
其中，国际上的量子通信网络已经开始逐渐成形，而国内也已建成一些高速、高保密的量子通信网，通过它们，人们可以在网络上传输保密文本、图像和视频等。
未来，随着量子信息技术的不断发展，其广泛应用将进一步提高我们信息技术领域的水平，从而为各行各业带来更多的发展机遇。
同时，我们也应该意识到，在享受量子信息技术带来便利的同时，保护个人隐私和信息安全也是至关重要的。
结语总之，量子信息技术的发展让我们看到了信息技术发展的新机遇，也为我们提供了更加高效、快速、可靠、安全的信息传输方式。
在未来，我们相信这种技术将会进一步发掘其潜力，应用于更多领域，让我们更好地利用信息，为社会发展、人类进步做出更大的贡献。
量子信息技术的应用与发展自发现量子力学以来，量子信息技术便开始受到越来越多的关注。
相比于传统的计算方式，量子信息技术可以更快地解决一些问题，这也使得量子计算机逐渐被大家所重视。
随着技术的进步，量子信息技术的应用范围也越来越广泛。
本文将从量子计算机、量子通讯和量子密码学三个方面来探讨量子信息技术的应用与发展。
一、量子计算机量子计算机可以看作是对传统计算机的一种扩展。
在传统计算机中，信息被表示成二进制的0和1，我们称之为比特。
而在量子计算机中，我们使用基本粒子的不同状态来表示信息，我们称之为量子比特或qubit。
由于量子比特的特殊属性，即能够处于多重状态，一台量子计算机运行速度比传统计算机更快。
量子计算机的应用范围很广，如在量子力学领域中，我们可以使用量子计算机来模拟一些复杂的分子过程，这有助于研究新的化合物。
在数据加密和解密方面，量子计算机可以更加快速地破解传统密码学的谜题。
此外，量子计算机还可以运用于艺术、音乐和视频等领域，极大地扩展了这些领域的边界。
量子计算机的发展还面临着一些挑战。
首先，由于量子计算机需要使用特殊的硬件来存储和处理信息，所以其价格比传统计算机要高得多。
其次，为了解决量子比特之间的相互干涉问题，我们需要更高水平的量子算法知识。
最后，我们需要更好地控制量子比特的误差，以便更精确地计算和存储信息。
二、量子通讯量子通讯指的是利用量子特性传输信息的一种方式。
与传统通信方式不同，使用量子通讯进行通信时可以保障通信双方的信息安全。
这是因为，当我们传输信息时，通过观测量子比特的量子特性，我们可以确定通信是否被监听或者中断，从而保证信息安全。
量子通讯可以在各种领域中得到应用。
在军事领域，量子通讯可以用于传输高度保密的信息。
在金融领域，利用量子特性的随机数生成器可以用于促进更安全的金融交易。
在互联网领域，量子信息通讯技术可以用于保障用户数据的安全传输。
尽管在理论和技术方面都已经做了很多努力，量子通讯技术的实际发展却面临着很大的挑战。
量子信息的未来：量子信息科学与技术的发展趋势与应用前景随着科技的不断进步和发展，量子信息科学与技术正成为当前计算、通信和安全领域的热门话题。
在面对日益增长的数据需求和加密通信的安全性挑战时，量子信息的应用前景变得异常广阔。
本文将探讨量子信息科学与技术的发展趋势以及其未来的应用前景。
一、量子信息科学与技术的发展趋势1. 量子计算机的发展量子计算机作为量子信息科学与技术领域的重点研究内容，正致力于解决传统计算机存在的效率和复杂度问题。
量子计算机利用量子态的叠加和纠缠性质，具备处理大规模数据和优化问题的能力。
随着量子比特的稳定性提升和算法的不断丰富，量子计算机正发展成为研究和应用领域的突破性技术。
2. 量子通信的进步量子通信以其高度安全的特性备受关注。
通过利用量子纠缠可以实现加密通信，保护信息的安全性。
随着量子通信技术的发展，量子通信网络的搭建和传输速度的提升将成为未来的重要方向。
量子通信技术还可在无线通信和卫星通信等领域发挥重要作用。
二、量子信息科学与技术的应用前景1. 加密与安全量子信息的应用前景之一是在数据加密和信息安全方面。
基于量子纠缠特性的量子密钥分发协议（QKD）可以提供无条件安全的密钥交换。
此外，量子密码学还可以防范破解和窃听等行为，保护个人隐私和商业机密。
2. 材料科学与工程量子信息技术对材料科学和工程领域具有巨大的影响和推动力。
量子计算机在材料模拟和材料设计中可以大幅度缩短研发周期。
此外，量子传感器可以提供高灵敏度和高分辨率的检测手段，对材料性能测试和环境监测具有重要意义。
3. 人工智能与机器学习量子信息科学与技术将推动人工智能和机器学习的发展。
在量子计算机的加速下，人工智能算法的训练和应用将更加高效。
此外，量子机器学习算法的应用也将对数据分析和模式识别等领域带来巨大的改变。
4. 生物医学与药物设计量子信息科学与技术在生物医学和药物设计领域也具有广阔的应用前景。
量子计算机的加速性能可以帮助寻找新药物、模拟生物分子和疾病过程，加快疾病治疗和预防的研究进程。
量子通信技术的应用分析与发展趋势量子通信技术是基于量子力学的一种高度安全的通信方式，它不仅能够确保信息的安全性，还能够提高通信的效率。
近年来，随着量子通信技术的发展，越来越多的人开始关注这项科技，并且探究它的应用前景及发展方向。
一、量子通信技术的应用分析1. 通信领域在通信领域，量子保密通信是量子通信技术应用的首要方向之一。
在当前的传统加密方式中，信息的传输流向是以经典电信网络为基础的。
这种传输方式很容易受到黑客攻击，数据被窃取或篡改的风险很大。
而量子保密通信利用的是量子特性，即量子态不可克隆和量子纠缠等，使得信息无法被攻击者窃取，实现了通信的绝对保密和完美安全。
2. 数据传输领域在数据传输领域，量子通信技术可以用于保护工业数据传输等方面的信息安全。
在工业传输过程中，往往会因为信号干扰和窃听等问题而出现信息泄露现象。
而量子通信技术的独特特性使得它可以作为一种安全的通信方式被应用于工业数据传输领域。
3. 数字电视领域在数字电视领域，量子通信技术可以用于视频编码和解码，从而保证视频的清晰度和质量。
此外，量子通信技术还可以实现视频的全息传输，大大扩展视频传输的范围和内容。
二、量子通信技术的发展趋势1. 量子网络的建设量子网络是一种能够实现高速量子通信的网络，包括了量子数据传输、量子计算、量子控制等多个方面。
未来，随着量子通信技术的发展和应用不断深入，量子网络将成为一个重要的发展方向。
2. 光量子计算机的研发光量子计算机是指利用光子的量子态作为计算处理的基本单元的计算机。
与目前的传统计算机相比，光量子计算机能够在计算速度和运算能力上实现指数级的提升，从而可以更好地支持数据处理和科学研究等领域。
目前，世界上已经有不少科研机构在进行光量子计算机的研发工作。
3. 量子卫星技术的发展量子卫星是指利用量子纠缠和量子态传输技术，建立起来的量子通信卫星。
量子卫星低轨道时，能够建立地面站到卫星之间的安全量子通信，对地面通信和空间信息采集等领域都将提供很大便利。
量子信息技术发展与应用研究报告前言量子信息技术以微观粒子系统为操控对象，借助其中的量子叠加态和量子纠缠效应等独特物理现象进行信息获取、处理和传输，能够在提升运算处理速度、信息安全保障能力、测量精度和灵敏度等方面带来原理性优势和突破经典技术瓶颈。
量子信息技术已经成为信息通信技术演进和产业升级的关注焦点之一，在未来国家科技发展、新兴产业培育、国防和经济建设等领域，将产生基础共性乃至颠覆性重大影响。
近年来，以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术的研究与应用在全球范围内加速发展，各国纷纷加大投入力度和拓宽项目布局。
三大领域的技术创新活跃，专利与论文增长较为迅速，重要研究成果和舆论热点层出不穷。
我国量子信息技术研究和应用探索具备良好的实践基础，加大支持力度，突破瓶颈障碍，聚力加快发展，有望实现与国际先进水平并跑领跑。
一、量子信息技术总体发展态势 (1)（一）量子信息技术成为未来科技发展关注焦点之一 (1)（二）各国加大量子信息领域的支持投入和布局推动 (2)（三）量子信息技术标准化研究受到重视并加速发展 (4)（四）量子信息技术创新活跃，论文和专利增长迅速 (6)二、量子计算领域研究与应用进展 (11)（一）物理平台探索发展迅速，技术路线仍未收敛 (11)（二）“量子优越性”突破里程碑，实用化尚有距离 (12)（三）量子计算云平台成为热点，发展方兴未艾 (14)（四）产业发展格局正在形成、生态链不断壮大 (16)（五）应用探索持续深入，“杀手级应用”或可期待 (19)三、量子通信领域研究与应用进展 (20)（一）量子通信技术研究和样机研制取得新成果 (20)（二）量子密钥分发技术演进关注提升实用化水平 (23)（三）量子保密通信应用探索和产业化进一步发展 (25)（四）量子保密通信网络现实安全性成为讨论热点 (27)（五）量子保密通信规模化应用与产业化仍需探索 (29)四、量子测量领域研究与应用进展 (32)（一）量子测量突破经典测量极限，应用领域广泛 (32)（二）自旋量子位测量有望实现芯片化和集成应用 (36)（三）量子纠缠测量处于前沿研究，实用尚有距离 (37)（四）超高精度量子时钟同步有望助力未来通信网 (38)（五）量子测量产业初步发展，仍需多方助力合作 (40)五、量子信息技术发展与应用展望 (42)（一）理论与关键技术待突破，领域发展前景各异 (42)（二）我国具备良好的实践基础，机遇和挑战并存 (45)图 1 欧盟“量子宣言”旗舰计划首批科研项目 (3)图 2 量子计算领域专利申请及授权情况 (7)图 3 量子计算领域发表论文趋势及主要发文机构 (8)图 4 量子通信领域专利申请和专利授权发展趋势 (8)图 5 量子通信领域论文发表趋势及主要发文机构 (9)图 6 量子测量领域专利申请和论文发表趋势 (10)图7 Google Sycamore 超导量子计算处理器 (13)图8 量子计算云平台通用体系架构 (15)图9 美国量子计算研究与应用发展模式 (17)图10 量子计算领域科技公司和初创企业分布 (18)图11 量子计算研发主体与产业应用生态 (19)图12 量子安全直接通信原理样机实验系统 (22)图13 我国QKD 领域主要研究机构和设备商 (26)图14 量子测量的基本流程和主要步骤 (33)图15 外界物理量与量子体系的作用机制 (34)图16 量子测量主要应用领域和技术体系 (35)图17 高精度时钟同步在通信网络中的应用 (39)图18 量子测量科研及产业发展情况 (41)图19 量子信息技术发展与应用趋势展望 (44)一、量子信息技术总体发展态势（一）量子信息技术成为未来科技发展关注焦点之一随着人类对于量子力学原理的认识、理解和研究不断深入，以及对于微观物理体系的观测和调控能力不断提升，以微观粒子系统（如电子、光子和冷原子等）为操控对象，借助其中的量子叠加态和量子纠缠效应等独特物理现象进行信息获取、处理和传输的量子信息技术应运而生并蓬勃发展。
量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域，可以在提升运算处理速度、信息安全保障能力、测量精度和灵敏度等方面突破经典技术的瓶颈。
量子信息技术已经成为信息通信技术演进和产业升级的关注焦点之一，在未来国家科技发展、新兴产业培育、国防和经济建设等领域，将产生基础共性乃至颠覆性重大影响。
量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理进行量子并行计算，具有经典计算无法比拟的巨大信息携带和超强并行处理能力，能够在特定计算困难问题上提供指数级加速。
量子计算带来的算力飞跃，有可能在未来引发改变游戏规则的计算革命，成为推动科学技术加速发展演进的“触发器”和“催化剂”。
未来可能在实现特定计算问题求解的专用量子计算处理器，用于分子结构和量子体系模拟的量子模拟机，以及用于机器学习和大数据集优化等应用的量子计算新算法等方面率先取得突破。
量子通信利用量子叠加态或量子纠缠效应等进行信息或密钥传输，基于量子力学原理保证传输安全性，主要分量子隐形传态和量子密钥分发两类。
量子密钥分发基于量子力学原理保证密钥分发的安全性，是首个从实验室走向实际应用的量子通信技术分支。
通过在经典通信中加入量子密钥分发和信息加密传输，可以提升网络信息安全保障能力。
量子隐形传态在经典通信辅助之下，可以实现任意未知量子态信息的传输。
量子隐形传态与量子计算融合形成量子信息网络，是未来量子信息技术的重要发展方向之一。
量子测量基于微观粒子系统及其量子态的精密测量，完成被测系统物理量的执行变换和信息输出，在测量精度、灵敏度和稳定性等方面比传统测量技术有明显优势。
主要包括时间基准、惯性测量、重力测量、磁场测量和目标识别等方向，广泛应用于基础科研、空间探测、生物医疗、惯性制导、地质勘测、灾害预防等领域。
量子物理常数和量子测量技术已经成为定义基本物理量单位和计量基准的重要参考，未来量子测量有望在生物研究、医学检测以及面向航天、国防和商业等应用的新一代定位、导航和授时系统等方面率先获得应用。
（二）各国加大量子信息领域的支持投入和布局推动以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息技术已成为未来国家科技发展的重要领域之一，世界科技强国都对其高度重视。
近年来，欧美国家纷纷启动了国家级量子科技战略行动计划，大幅增加研发投入，同时开展顶层规划及研究应用布局。
英国2015 年正式启动“国家量子技术计划”，投资2.7 亿英镑建立量子通信、传感、成像和计算四大研发中心，开展学术与应用研究。
2018 年11 月进行了第二阶段2.35 亿英镑投资拨款。
德国在2018 年9 月提出“量子技术——从基础到市场”框架计划，拟于2022 年前投资6.5亿欧元促进量子技术发展与应用，并可延长资助至2028 年。
来源：中国信息通信研究院根据公开信息整理图 1 欧盟“量子宣言”旗舰计划首批科研项目欧盟2016 年推出为期十年，总投资额超过10 亿欧元的“量子宣言”旗舰计划，并于2018 年10 月启动首批19 个科研类项目，如图1 所示。
2019 年7 月欧盟10 国签署量子通信基础设施（QCI）声明，探讨未来十年在欧洲范围内将量子技术和系统整合到传统通信基础设施之中，以保护智能能源网络、空中交通管制、银行和医疗保健设施等加密通信系统免受网络安全威胁。
美国2018 年12 月通过《国家量子行动计划（NQI）》立法，计划在未来四年增加量子信息科学领域投资12.75 亿美元，以确保美国在量子技术时代的科技领导力，以及经济安全、信息安全和国家安全。
同期发布的《量子信息科学国家战略概述》，规划推动量子计算超大规模数据集优化处理，量子模拟新材料设计和分子功能研究，基于量子隐形传态的安全通信以及量子传感与精密测量等领域的研究，同时设立3~6 个量子创新实验室（QILabs），建立全美量子科研网络（QRNet），推动量子计算接入计划（QCAP）。
我国对量子信息技术发展与应用高度重视。
2018 年5 月，习近平总书记在两院院士大会上的讲话中指出，“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用。
” 国务院发布《“十三五”国家科技创新规划》，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》和《“十三五”国家信息化规划》等文件，指导量子信息技术研究与应用。
科技部和中科院通过自然科学基金、重点研发计划和战略先导专项等项目对量子信息科研给予支持，同时论证筹备重大科技项目和国家实验室，进一步推动基础理论与实验研究。
发改委牵头组织实施量子保密通信“京沪干线”技术验证与应用示范项目，国家广域量子保密通信骨干网络建设一期工程等试点应用项目和网络建设。
工信部开展量子保密通信应用评估与产业研究，大力支持和引导量子信息技术国际与国内标准化研究。
（三）量子信息技术标准化研究受到重视并加速发展近年来，全球范围内量子信息技术领域的样机研究、试点应用和产业化迅速发展，随着量子计算、量子通信和量子测量等领域新兴应用的演进，在术语定义、性能评价、系统模块、接口协议、网络架构和管理运维等方面的标准化需求也开始逐渐出现。
国际标准化组织纷纷成立量子信息技术相关研究组和标准项目并开展工作，2018 年以来相关布局与研究工作明显提速。
欧洲多国在完成QKD 现网实验之后，欧洲电信标准化协会（ETSI）成立ISG-QKD 标准组，已发布包括术语定义、系统器件、应用接口、安全证明、部署参数等9 项技术规范，另有3 项在研。
国际标准化组织和国际电工委员会的第一联合技术委员会（ISO/IEC JTC1）成立了有我国专家参与的量子计算研究组（SG2）和咨询组（AG），发布量子计算研究报告和技术趋势报告，同时在信息安全分技术委员会（SC27）立项由我国专家牵头的QKD 安全需求与测评方法标准项目。
国际电气和电子工程师协会（IEEE）启动了量子技术术语定义、量子计算性能指标和软件定义量子通信协议等3 个研究项目。
国际互联网工程任务组（IETF）成立量子互联网研究组（QIRG）开展量子互联网路由、资源分配、连接建立、互操作和安全性等方面的初步研究。
国际电信联盟电信标准化部门（ITU-T）对量子信息技术发展演进及其未来对信息通信网络与产业的影响保持高度关注。
未来网络研究组（SG13）已开展QKD 网络的基本框架、功能架构、密钥管理和软件定义控制等方面研究项目，网络安全研究组（SG17）则在QKD 网络安全要求、密钥管理安全要求、可信节点安全要求、加密功能要求等方面开展研究，我国部门成员和学术成员担任部分标准编辑人并做出重要技术贡献。
此外，我国还推动在ITU-T 成立面向网络的量子信息技术研究焦点组（FG-QIT4N），全面开展量子信息技术标准化研究工作。
