中国信通院张海懿：加快构建国家级量子计算云平台，赋于产业新活力
【慧聪通信网】12月22日，2024中国信通院ICT深度观察报告会主论坛在北京举办。多年来，ICT深度观察报告会依托中国信通院在各领域深厚的研究基础，深度剖析信息通信行业和融合领域发展态势，分享年度研究成果。在本次大会上，中国信通院技术与标准研究所所长张海懿女士在接受慧聪通信网等媒体采访时表示，量子信息技术将引领新一轮科技革命和产业变革方向，是培育未来产业、构建新质生产力、推动高质量发展的重要方向之一。
中国信通院技术与标准研究所所长张海懿
实现量子计算“杀手级”应用还面临诸多挑战
近年来，全球主要国家量子信息战略布局进一步加强，量子计算、量子通信、量子测量三大领域科研与技术创新持续活跃，应用探索与产业生态培育受到多方重视。
当前，在量子计算领域，超导、离子阱、光量子、中性原子、硅半导体、金刚石色心和拓扑等七大主要技术路线并行发展，现阶段整体上依然处于中等规模含噪声量子处理器阶段，量子纠错已验证纠错盈亏平衡点，其中超导技术路线是有望率先实现量子纠错和突破杀手级应用的“种子选手”之一，中性原子路线今年在多条技术路线竞争中异军突起，可控量子物理比特数量已超1000，与超导路线并驾齐驱，有望成为一匹“黑马”。总体来说，量子处理器硬件性能水平，距离实现大规模可容错通用量子计算还有很大差距，未来仍需业界长期艰苦努力攻关。
在张海懿看来，尽管近年来量子计算应用探索广泛开展，但目前尚未在实用化问题中展现出有现实意义的量子计算优越性，仍处于原理性与可行性验证的探索阶段。未来要实现量子计算“杀手级”应用，加快构建国家级量子计算云平台是提升探索能力和培育产业生态的重要途经，基础核心是进一步提升量子处理器的硬件性能。以超导路线为例，在相干操控比特数达数百位规模，逻辑门保真度达99.9%以上时，有望在运算复杂度和精度要求不高的组合优化等场景中率先实现落地。
量子通信发展还需要在产品、应用和新技术上发力
张海懿表示，量子通信领域主要关注的方向包括量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态（QT）等，其他一些技术方案如量子安全直接通信（QSDC）等也在进一步发展。在产品及应用方面，QKD基于量子态光信号传输和后处理，实现对称密钥生成，具有理论协议安全性，已有商用化产品，目前进入初步实用化阶段。QT基于纠缠分发和贝尔态测量，实现量子态信息传输，是实现量子信息网络的关键技术，处于科研探索阶段，尚未实用化。在新技术研究探索方面，近年来QKD新型协议系统研究和星地传输实验持续活跃，商用系统的工程化水平提升有限，而QT在纠缠制备、操控和存储中继等方面尚无重大突破。从未来发展趋势来看，基于QKD的量子保密通信应用场景有限，需要进一步提升产品性能指标和工程化水平，探索和拓展有效应用场景，才能破解产业发展困境，同时后量子加密（PQC）是值得关注的发展方向。另外，结合QT等技术的量子信息网络（QIN）是未来融合发展演进方向，已成为量子通信领域科研竞争主赛道，欧美在量子通信领域重点布局推动QIN的技术研究、原型验证和组网试验等工作，近年来取得多项重要进展，我国需加快推动相关技术研究探索。
量子测量应用领域分散，产业推动力有待加强
量子测量基于对微观粒子系统的操控进行传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面带来数量级提升，具有技术方向多元、应用场景丰富、产业化前景明确的特点，相关技术方向包括用于新一代PNT（定位/导航/授时）的光学原子钟、光学时频传输、原子陀螺仪与重力仪，以及用于高灵敏度检测与目标识别的光量子雷达、磁场精密测量、物质痕量检测等。从技术产业发展现状来看，量子时频基准、磁力计、重力仪等逐步从实验室走向商用化，部分方向实现产品迭代；量子惯导和目标识别等处于技术萌芽期，距离产品化较远。从未来主要或潜在应用场景来看，国防军工、航空航天、定位导航、地质/资源勘测和生物医疗等众多行业领域都将与量子测量技术相关。从技术产业未来发展趋势来看，量子测量技术整体处于实验室研发和原机型攻关阶段，如何从走出实验室在工程化应用场景中实现落地，样机整体能力指标如何满足实际场景中全方位应用需求，仍需进一步探索和突破，同时量子测量应用领域分散，单一领域产业规模有限，产业推动力有待加强。
信通院量子信息技术工作进展
张海懿表示，信通院技术与标准研究所主要承担量子信息领域的研究工作，始终秉持“国家高端专业智库，产业创新发展平台”的发展定位，着力加强政府支撑、技术产业研究、标准制定、测试验证、产业生态培育等多方面的工作。
在政府支撑方面，信通院长期支撑工信部、网信办、发改委、科技部、财政部等主管部门量子信息领域的技术咨询与政策规划并取得积极成效，同时支撑工信部通信科技委组建量子信息技术专家咨询组。
在技术产业研究方面，近10年持续承担量子计算、量子通信和量子测量技术产业研究课题，研判分析量子信息技术发展趋势、热点问题、应用前景和产业发展路径等。2018年起，连续发布《量子信息技术发展与应用研究报告》白皮书 、《量子计算发展态势研究报告》蓝皮报告等研究成果，成为管理部门和业界重要参考。
在标准制定方面，在ITU-T推动成立网络量子信息技术焦点组（FG-QIT4N）和量子密钥分发网络标准协调组（JCA-QKDN），联合牵头制定国际标准多项。国内标准在TC578牵头完成多项量子计算研究课题，牵头制定量子计算云平台等国家标准，参与量子测量领域标准研制；CCSA-ST7牵头推动量子通信标准体系建设，制定我国首个量子信息行业技术标准。
在测试验证方面，在国内率先构建基于量子密钥分发的量子保密通信技术实验验证平台和产品检测体系能力，组织完成我国首个多厂家量子保密通信系统选型验证测试，量子保密通信国家广域一期工程技术验证，同步开展量子直接通信、量子随机数生成等新型技术验证研究与样机产品测评。
另外，布局开展量子计算基准测评体系研究，初步构建量子计算云平台功能性能测试验证能力，开展多厂家量子计算云平台能力分级与测评探索等。在产业生态培育方面，在工信部指导下，推动成立量子信息网络产业联盟（QIIA），加强产学研交流合作。持续开展量子信息技术应用案例征集、量子保密通信产品标准验证测评、量子计算云平台能力分级、量子密钥分发系统安全性评级等研究与活动 。组织开展第一届量子信息技术与应用创新大赛，组织开展QIIA联盟的开放实验室和先导示范中心两类协同创新平台建设等。
张海懿表示，后续信通院将持续加强政府支撑、技术产业研究推动工作，为量子信息技术领域凝聚发展共识合力持续做出贡献。
我国高度重视量子信息领域发展，近年来取得一系列重要进展，产学研协同和产业生态培育等工作也逐步得到重视。为加快推进我国量子信息领域持续发展，张海懿最后表示，未来需要依托QIIA等产业联盟平台，在加快关键技术攻关、保障自主供给能力、加强产学研用协同、推进未来产业培育等方面，进一步聚力加快发展，争取取得更多技术、应用与产业化成果。
