盤點2025｜量子信息：三大領域技術(shù)持續(xù)演進，產(chǎn)業(yè)發(fā)展未來可期

飛象網(wǎng)訊（易歡）以量子計算、量子通信和量子精密測量為代表的量子信息技術(shù)是挑戰(zhàn)人類調(diào)控微觀世界能力極限的世紀系統(tǒng)工程，是對傳統(tǒng)技術(shù)體系產(chǎn)生沖擊、進行重構(gòu)的重大顛覆性創(chuàng)新，將引領新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革方向。量子信息既是量子科技重要組成部分，也是培育未來產(chǎn)業(yè)、構(gòu)建新質(zhì)生產(chǎn)力、推動高質(zhì)量發(fā)展的重要方向之一。經(jīng)過四十余年發(fā)展，量子信息領域進入科技攻關、工程研發(fā)、應用探索和產(chǎn)業(yè)培育一體化推進發(fā)展關鍵期。

目前，量子信息技術(shù)已經(jīng)成為大國間開展科技、經(jīng)濟、軍事等領域競爭，維護技術(shù)主權(quán)與發(fā)展主動權(quán)的戰(zhàn)略制高點。30余個國家/地區(qū)發(fā)布或更新量子信息領域發(fā)展戰(zhàn)略，不完全統(tǒng)計總投資超過350億美元，國際競爭日趨激烈。與此同時，量子信息領域建設科技力量、加快技術(shù)攻關、打造基礎設施、推動應用探索、培育生態(tài)體系、培養(yǎng)人才梯隊，已成為各國發(fā)展規(guī)劃共識。

現(xiàn)狀：量子信息領域進入一體化推進發(fā)展關鍵期

近年來，量子信息三大領域科技創(chuàng)新與應用成果不斷涌現(xiàn)，企業(yè)數(shù)量和市場投融資增長迅速，量子計算明星企業(yè)成為市場追捧對象，突破量子糾錯能力是未來競爭焦點，量子計算與人工智能的融合創(chuàng)新與雙向賦能成為關注熱點，量子保密通信在電信運營商和行業(yè)專網(wǎng)等推動應用探索，抗量子加密算法標準研制與升級遷移漸成趨勢，量子精密測量在能源電力、生物醫(yī)療等領域加快應用落地。

我國高度重視量子信息技術(shù)發(fā)展與應用，加快推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，在政策布局、科研攻關、產(chǎn)品研發(fā)、應用示范和產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育等方面，取得了一系列重要進展和成果。一是多地加快先行先試。安徽、北京、粵港澳、湖北、上海等地在量子信息領域開展先行先試布局；二是科技力量初具規(guī)模。合肥國家實驗室、粵港澳大灣區(qū)量子科學中心、北京量子院等新型研發(fā)機構(gòu)成為我國量子信息領域的戰(zhàn)略科技力量代表；三是科研兩點成果頻現(xiàn)�！白鏇_之號”、“九章”、“天元”、“量子號”等，整體水平處于全球第一梯隊；四是產(chǎn)業(yè)生態(tài)培育步伐加快。大型央企、科技領軍企業(yè)等投入力度持續(xù)加強，產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟推動生態(tài)建設，為培育未來產(chǎn)業(yè)奠定良好基礎。

現(xiàn)狀1：量子計算多種技術(shù)路線并行發(fā)展，尚未實現(xiàn)“殺手級”應用

量子計算作為業(yè)界關注度最高和競爭態(tài)勢最激烈的量子信息方向，當前，已實現(xiàn)多種技術(shù)路線并行發(fā)展，科研探索與原型機研發(fā)進展迅速，處于技術(shù)攻關快速推進、應用探索蓄勢待發(fā)的發(fā)展加速期。

具體而言，硬件存在超導、離子阱、中性原子、光量子、硅半導體、拓撲等多種技術(shù)路線并行發(fā)展，尚未實現(xiàn)收斂。近年來，樣機比特數(shù)、邏輯門保真度等性能指標迅速提升，但仍有諸多科學問題和工程難題有待突破。超導、離子阱路線是各方重點關注的“種子選手”，中性原子、拓撲路線近期發(fā)展迅速，有望成為“黑馬”�；�于量子糾錯實現(xiàn)長相干時間、高保真度邏輯量子比特，是下一步量子計算技術(shù)攻關的重點里程碑。

量子計算應用探索在金融、化工、電信、交通等領域廣泛開展，但主要是原理概念和應用可行性驗證，尚未實現(xiàn)實用化落地。實現(xiàn)“殺手級”應用，需要突破量子優(yōu)越性、案例實用性、硬件可實現(xiàn)性的”不可能三角“。未來3-5年，可能在組合優(yōu)化、化學模擬等領域問題空間維度較小，運算精度不高場景中，產(chǎn)生有實用化價值的計算加速應用。

現(xiàn)狀2：量子保密通信科研多方向探索，抗量子加密遷移成為共識

量子通信是基于量子疊加與糾纏等效應，在經(jīng)典信道輔助下實現(xiàn)密鑰分發(fā)或量子信息傳輸?shù)男滦屯ㄐ欧绞��；�于通信密匙分發(fā)的量子保密通信作為量子通信領域進入實用化的技術(shù)方向，在新型協(xié)議研究、安全性證明、系統(tǒng)實驗探索，現(xiàn)網(wǎng)試驗驗證等方面的科研持續(xù)。在星地實驗、網(wǎng)絡建設、項目投資等方面我國處于領先。

多種協(xié)議類型的QKD系統(tǒng)在國內(nèi)外已經(jīng)實現(xiàn)商用，初步形成產(chǎn)業(yè)鏈，但產(chǎn)品技術(shù)工程化水平有待提升，量子加密應用場景、市場規(guī)模和產(chǎn)業(yè)化前景較為有限，未來需進一步提升產(chǎn)品性能指標和工程化水平，探索拓展有效應用場景。

量子信息網(wǎng)絡的目標是實現(xiàn)量子信息系統(tǒng)的互聯(lián)組網(wǎng)，進一步提升量子計算機運算處理能力和量子傳感器測量精度和靈敏度，是量子計算、量子通信和量子精密測量三大領域未來融合發(fā)展演進方向。量子信息網(wǎng)絡當前主要處于技術(shù)方案探索和試驗驗證階段，實現(xiàn)實用化需要突破高性能量子糾纏光源、實用化量子存儲等瓶頸。近年來，國內(nèi)外量子信息網(wǎng)絡科研保持高度活躍，在項目規(guī)劃、協(xié)議方案、核心器件和組網(wǎng)實驗等方面取得諸多進展和成果，部分性能指標得到提升。

抗量子加密通過升級底層數(shù)學難題，設計新型加密算法，抵抗量子計算破解攻擊，已成為應對量子計算信息安全威脅的主流方案和全球共識。其中，我國為應對量子計算威脅，啟動PQC算法征集，推動新一代商用密碼算法標準制定。

現(xiàn)狀3：量子精密測量技術(shù)路線多、應用范圍廣，創(chuàng)新應用不斷拓展

據(jù)信通院發(fā)布的《量子信息技術(shù)發(fā)展與應用研究報告(2025 年)》顯示，量子精密測量呈現(xiàn)出技術(shù)路線多、應用范圍廣的顯著特點，通過對微觀粒子系統(tǒng)中量子態(tài)制備、調(diào)控與觀測，開發(fā)和運用量子疊加、量子糾纏、量子非經(jīng)典關聯(lián)等獨特量子物理現(xiàn)象，實現(xiàn)對多種物理量更精準、更穩(wěn)定、可溯源的測量與傳感，測量精度、靈敏度和分辨率等核心指標相比傳統(tǒng)技術(shù)顯著提升。量子精密測量的技術(shù)路線或測量“探針”可分為原子、離子、固態(tài)自旋、超導、光子等，測量物理量可包括時間頻率、磁場、重力、角速度、電場、溫度、應力應變、位移/相位等。

量子精密測量技術(shù)具有軍民兩用特性，例如時間頻率、電磁場、重力場等關鍵信息測量，以及目標探測識別和自主慣性導航等核心能力，對于高價值目標探測、戰(zhàn)場態(tài)勢感知和運載平臺測控等方面具有重要價值。高精度重力測量和磁場測量等技術(shù)，將在深部資源勘探和心腦血管疾病診斷與治療等領域帶來深刻變革。

量子精密測量技術(shù)的創(chuàng)新應用也在不斷拓展，為未來發(fā)展開辟新道路。原子鐘憑借高精度的數(shù)據(jù)和解決方案，有望在衛(wèi)星導航、航天、通信、金融科技等領域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模應用。此外，量子時頻基準、磁力計、重力儀等逐步走向商用化，實現(xiàn)產(chǎn)品迭代。量子慣導和目標識別等處于技術(shù)萌芽期，距離產(chǎn)品化較遠。

目前，量子精密測量產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)已具雛形，相關企業(yè)數(shù)量近150家，但大規(guī)模商業(yè)化應用還需突破技術(shù)成熟度、成本、場景拓展與市場接受度等瓶頸。

挑戰(zhàn)：規(guī)�；瘜嵱没�落地，仍需突破多重瓶頸

當前，量子信息在硬件研發(fā)、糾錯技術(shù)、通信應用、算法軟件、安全倫理及產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方面仍存在諸多瓶頸，制約其規(guī)�；�、實用化落地。

挑戰(zhàn)1：核心硬件面臨規(guī)�；�與穩(wěn)定性雙重制約

量子硬件是量子信息發(fā)展的基石，當前面臨退相干、可擴展性、極端環(huán)境適配三大核心難題。具體而言，退相干與噪聲干擾方面，量子比特的相干性是量子計算的核心前提，但量子比特極易受溫度、電磁輻射、振動等環(huán)境因素干擾，相干時間普遍較短，超導量子比特相干時間多處于微秒級。

此外，實用化量子計算需百萬級量子比特支撐，而當前全球最高水平僅突破千比特規(guī)模。隨著量子比特數(shù)量增加，比特間串擾問題凸顯，制冷系統(tǒng)、控制電路的復雜度呈指數(shù)級上升，硬件成本與能耗隨之飆升。此外，超導、離子阱、量子點等主流技術(shù)路線各有局限，超導體系依賴極低溫環(huán)境，離子阱擴展性較弱，光子量子比特源效率不足，缺乏通用化、低成本的規(guī)�；�方案。

量子硬件對制造工藝精度要求極高。同時，不同技術(shù)路線均需配套特殊控制設備，如超導量子計算機需液氦制冷至接近絕對零度，設備體積龐大、維護成本高昂，限制其商業(yè)化普及。

挑戰(zhàn)2：量子通信在傳輸與產(chǎn)業(yè)化方面仍存短板

量子通信憑借其無條件安全性在保密通信領域具有獨特優(yōu)勢，但在遠距離傳輸、速率提升、商業(yè)化落地等方面仍存在顯著短板。

遠距離傳輸技術(shù)受限。光纖傳輸中光子損耗隨距離增加呈指數(shù)增長，導致量子密鑰分發(fā)（QKD）的有效傳輸距離受限。量子中繼技術(shù)作為突破傳輸距離的核心手段，目前仍處于實驗室研發(fā)階段，尚未實現(xiàn)工程化應用，無法支撐廣域量子通信網(wǎng)絡的構(gòu)建。

速率與成本制約產(chǎn)業(yè)化。當前QKD系統(tǒng)的實際密鑰生成速率較低，難以滿足大規(guī)模數(shù)據(jù)加密的需求。同時，量子通信核心器件成本高昂，設備標準化、模塊化程度不足，不同廠商設備間互操作性差，制約其在金融、政務等領域的規(guī)�；�部署。

器件安全漏洞風險。實際應用中，量子通信設備的光源、探測器等器件存在非理想特性，可能被攻擊者利用形成安全漏洞，對量子通信的無條件安全性構(gòu)成挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)3：技術(shù)發(fā)展的規(guī)范缺失帶來安全與倫理挑戰(zhàn)

量子信息技術(shù)在重塑信息安全格局的同時，也帶來安全威脅與倫理挑戰(zhàn)。在安全領域，量子計算的超強算力對現(xiàn)有RSA、ECC等基于大數(shù)分解和離散對數(shù)問題的公鑰密碼體系構(gòu)成顛覆性威脅，一旦通用量子計算機實現(xiàn)實用化，將導致大量現(xiàn)有加密數(shù)據(jù)面臨破解風險。而后量子密碼的研發(fā)、標準化與全球范圍的技術(shù)遷移，需要高昂的成本與漫長的周期。在倫理層面，量子信息技術(shù)的濫用風險、數(shù)據(jù)隱私保護、技術(shù)壟斷等問題尚未形成明確的倫理規(guī)范與監(jiān)管體系，可能引發(fā)新的科技倫理爭議。

挑戰(zhàn)4： 當前產(chǎn)業(yè)生態(tài)存在諸多系統(tǒng)性障礙

量子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)的構(gòu)建涉及產(chǎn)業(yè)鏈、人才、標準等多個維度，當前存在諸多系統(tǒng)性障礙。產(chǎn)業(yè)鏈方面，核心器件如高精度量子探測器、專用制冷設備等依賴進口，上下游產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足，缺乏自主可控的產(chǎn)業(yè)體系。人才方面，量子信息作為交叉學科，需要兼具量子物理、計算機科學、微電子等多領域知識的復合型人才，當前全球范圍內(nèi)此類人才缺口巨大。標準方面，量子比特性能評測、量子通信安全認證、量子算法兼容性等關鍵領域的行業(yè)標準尚未統(tǒng)一，制約技術(shù)迭代與產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展。

趨勢：三大領域技術(shù)持續(xù)演進，應用場景進一步拓展

趨勢1：量子計算與人工智能交叉融合雙向賦能

量子糾錯是推動量子計算從實驗室走向現(xiàn)實應用的關鍵支撐，新型編碼方案研究和邏輯比特構(gòu)建實驗驗證等方面進展迅速，但距離長相干時間、極低錯誤率的實用化要求仍有差距。量子計算軟件技術(shù)體系初步形成，測控、編譯和應用軟件將是未來軟件生態(tài)發(fā)展與競爭和核心。量子計算云平臺在國內(nèi)外快速發(fā)展并形成一定服務能力，未來有望成為支撐量子計算實現(xiàn)商業(yè)化落地和應用的重要基礎設施。

與此同時，《量子信息技術(shù)發(fā)展與應用研究報告(2025 年)》稱，量子計算與人工智能（AI）交叉融合與雙向賦能已成為前沿科技領域關注熱點。量子計算的并行計算優(yōu)勢將成為AI 時代滿足算力爆炸式需求的有效解決方案，而大模型、機器學習等AI 技術(shù)則可能為量子計算芯片和糾錯編碼設計和系統(tǒng)優(yōu)化等方面提供助力。

趨勢2：PQC+QKD融合加密是未來探索的可能方向

量子通信領域，我國啟動 PQC 算法標準化工作，PQC+QKD融合加密是未來探索的可能方向，但推廣應用前景仍不明確。量子信息網(wǎng)絡使能組件研發(fā)、存儲中繼方案設計、量子芯片互聯(lián)、組網(wǎng)試驗驗證等前沿研究發(fā)展迅速，但距離實用化落地仍有很大差距。

趨勢3：量子精密測量與AI融合有望引領技術(shù)與行業(yè)變革

量子精密測量與 AI 融合有望成為引領技術(shù)與行業(yè)變革方向，將 AI 用于量子精密測量數(shù)據(jù)的后處理分析，如噪聲抑制、信號提取和測量數(shù)據(jù)分類等，有望進一步提升性能和應用范圍。未來，量子精密測量需進一步提升技術(shù)成熟度，突破體積、功耗、成本和任務環(huán)境適應性等瓶頸。通過產(chǎn)學研協(xié)同推進上游核心硬件標準化與模塊化，緩解供應鏈整合難題。中游同步技術(shù)路線梯度化發(fā)展，成熟產(chǎn)品持續(xù)拓展應用，前沿技術(shù)加速工程化突破。

《量子信息技術(shù)發(fā)展與應用研究報告(2025 年)》強調(diào)，未來五到十年將是量子信息領域技術(shù)路線競爭、應用轉(zhuǎn)化賦能和產(chǎn)業(yè)化培育發(fā)展關鍵期，我國也面臨激烈國際競爭和復雜外部環(huán)境，發(fā)展不進則退、慢進亦退。面對機遇與挑戰(zhàn)，需加快推動科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新深度融合，進一步強化基礎研究與核心技術(shù)攻關，推動重點產(chǎn)品研發(fā)與行業(yè)應用示范，構(gòu)建基礎設施與公共服務平臺，促進產(chǎn)學研用深度協(xié)同合作，培育完善產(chǎn)業(yè)生態(tài)體系。

結(jié)語

當前，量子信息產(chǎn)業(yè)已邁入全球科技競爭的戰(zhàn)略核心賽道，我國憑借在量子通信領域的工程化優(yōu)勢與量子計算的局部突破，穩(wěn)居全球第一梯隊，千比特級專用量子計算云服務落地、“祖沖之三號”刷新算力紀錄等成果，標志著產(chǎn)業(yè)正從實驗室走向商業(yè)化落地的關鍵階段。但產(chǎn)業(yè)仍面臨量子比特退相干與糾錯技術(shù)瓶頸待破，核心器件成本高企，實用算法稀缺，以及產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同不足、復合型人才缺口等系統(tǒng)性挑戰(zhàn)。

未來，隨著超導、光量子等多技術(shù)路線并行發(fā)展，量子-經(jīng)典混合計算、“量子+AI”協(xié)同創(chuàng)新成為主流趨勢，量子通信提質(zhì)降本與后量子密碼融合應用加速推進，精密測量在多行業(yè)的場景化落地持續(xù)拓展，產(chǎn)業(yè)將在技術(shù)攻堅與生態(tài)完善中逐步釋放顛覆性價值，而產(chǎn)學研深度協(xié)同、核心技術(shù)自主可控與國際標準共建，將是跨越挑戰(zhàn)、搶占產(chǎn)業(yè)制高點的關鍵所在。