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信通院发布《量子计算发展态势研究报告 (2023年)》(附下载)

2023-12-29

分析2023年国内外量子计算技术研究、应用场景探索和产业生态培育等方面的进展成果和发展演进趋势，并进一步聚焦量子计算云平台，初步提出量子计算云平台功能框架和标准体系建议，分析总结基准测评的研究与实践结果。

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实现并行计算，能在某些计算复杂问题上提供指数级加速，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。量子计算的发展和应用具有重大战略意义和科学价值，已成为全球主要国家在前沿科技和未来产业领域的政策布局和投资推动的重点方向之一。

2023年12月，在中国信息通信研究院（简称“中国信通院”）举行的“2024中国信通院ICT深度观察报告会”成果发布会上，《量子计算发展态势研究报告（2023年）》正式发布，中国信通院技术与标准研究所王敬对报告进行了深度解读。

在《量子计算发展态势研究报告（2022年）》的基础上，中国信通院持续跟踪分析2023年国内外量子计算技术研究、应用场景探索和产业生态培育等方面的进展成果和发展演进趋势，并进一步聚焦量子计算云平台，初步提出量子计算云平台功能框架和标准体系建议，分析总结基准测评的研究与实践结果，最后结合量子计算领域发展现状、趋势和问题提出发展建议，为凝聚业界各方共识合力提供参考。

报告核心观点

1. 量子计算科研攻关与软硬件研发保持高度活跃

近年来，各种主要技术路线均有研究成果不断涌现，呈现开放竞争态势，尚无某种技术路线体现出明显综合优势。超导路线在比特数量、逻辑门保真度等指标方面表现较为均衡；离子阱路线在逻辑门保真度和相干时间方面优势明显，但比特数量和门操作速度方面瓶颈也同样突出；光量子和硅半导体路线目前在比特数量、逻辑门保真度和相干时间等指标方面均未展现出明显优势；中性原子近年来在比特数量规模、门保真度和相干时间等指标方面提升迅速。总体而言，当前量子计算各技术路线的性能指标发展水平参差不齐，但距离实现大规模可容错通用量子计算的目标都还有很大差距。

量子计算软件是连接用户与硬件的关键纽带，目前处于开放研发和生态建设早期阶段，业界在量子计算应用开发软件、编译软件、EDA软件等方向开展布局。

量子纠错跨过盈亏平衡点，是实现通用量子计算的重要里程碑之一。但当前量子逻辑门保真度水平距离可容错实用化要求仍有约10个数量级的差距，基于量子纠错实现逻辑量子比特仍是需要长期研究攻关的目标。

2. 应用探索多领域广泛开展，产业生态初步形成

近年来，基于中等规模含噪量子处理器（NISQ）和专用量子计算机的应用案例探索在国内外广泛开展，涵盖了化学、金融、人工智能、交运航空、气象等众多行业领域。部分应用案例可以取得一定加速优势，但距离业界期待的指数级加速和算力飞跃仍有较大差距。量子计算在应用实际落地和产生商业价值方面仍面临挑战，目前基本处于可行性和实用性探索阶段。未来需要提升NISQ样机性能，在解决实际问题时发挥出相较于经典算法的显著算力优势，才能体现出量子计算价值。

量子计算产业生态上中下游各环节已初具雏形，目前全球已涌现出百余家量子计算企业，欧美企业聚集度较高，产业生态各环节的参与者逐步增多，产业培育正在稳步推进。

产业基础能力是观察和分析各国量子计算技术产业发展态势的重要视角之一，报告从科研基础、政府活动、私营企业、技术成果等4个维度构建产业基础能力分析框架，对比分析中美量子计算领域的产业基础能力情况。科研基础方面，我国具有较多的发文机构，但高被引论文数、国际合作机构以及合著出版物数量等相对较少，高水平科研成果产出和国际合作仍需加强。政府活动方面，中美研发投入资金量级差距不大，我国量子计算重要研究中心的数量有待增加。私营企业方面，美国企业发展较活跃，在企业数量、资金分布和供应链能力方面全面领先。技术成果方面，我国专利增长率较高，但专利数量、代表性技术成就、产品技术路线图等方面仍存差距，需要加强样机软硬件研发创新性成果输出和样机产品发展路线图规划。综合来看，我国在量子计算领域具有一定科研基础，但在技术成就、企业发展和产业推动等方面仍有较大提升空间。