量子研究最新消息 我國科學家實現51個超導量子比特簇態制備

• 劉明月 2023年7月13日 來源：新華社 人民日報 1242 81
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我國量子研究實現新突破!我國科學家日前成功實現了51個超導量子比特簇態制備和驗證，刷新了所有量子系統中真糾纏比特數目的世界紀錄。記者從中國科學院獲悉，該研究由中國科學技術大學潘建偉院士、朱曉波、彭承志團隊和北京大學袁驍等科研人員合作完成，相關成果7月12日

量子研究最新消息 我國科學家實現51個超導量子比特簇態制備

我國量子研究實現新突破!我國科學家日前成功實現了51個超導量子比特簇態制備和驗證，刷新了所有量子系統中真糾纏比特數目的世界紀錄。記者從中國科學院獲悉，該研究由中國科學技術大學潘建偉院士、朱曉波、彭承志團隊和北京大學袁驍等科研人員合作完成，相關成果7月12日在國際學術期刊《自然》在線發表。

這項工作將量子系統中真糾纏比特數目的紀錄由原先的24個大幅刷新至51個，充分展示了超導量子計算體系優異的可擴展性。潘建偉說，在此基礎上，研究團隊首次實現了基于測量的變分量子算法，為基于測量的量子計算方案走向實用奠定了基礎。

中國科大實現百兆比特率量子密鑰分發

中國科學技術大學潘建偉、徐飛虎等與上海微系統所、濟南量子技術研究院、哈爾濱工業大學等單位的科研人員合作，通過發展高保真度集成光子學量子態調控、高計數率超導單光子探測等關鍵技術，首次在國際上實現百兆比特率的實時量子密鑰分發，實驗結果將此前的成碼率紀錄提升一個數量級。該成果于3月14日在線發表于國際著名學術期刊《自然-光子學》(Nature Photonics)雜志。

量子密鑰分發(QKD)基于量子力學基本原理，可以實現原理上無條件安全的保密通信。提高QKD的成碼率對其實用化起著至關重要的作用。高碼率可為更多用戶提供服務，實現大數據共享、分布式存儲加密等高帶寬需求的應用。此前國際上最高的實時成碼率是10Mb/s(10公里標準光纖信道下)。為了實現更高的密鑰率，需要解決系統發送端、接收端和后處理等技術瓶頸。在發送端，高碼率QKD需要高保真度的量子態調制，然而現有QKD系統在高速調制下會產生較高誤碼率;在接收端，同時具有高效率和高計數率能力的單光子探測器不可或缺，超導納米線單光子探測器(SNSPD)具有高效率和低噪聲的優點，但其計數率通常受到較長恢復時間的限制。

我國首個量子信息技術領域國家標準《量子計算 術語和定義》通過國家市場監督管理總局(國家標準化管理委員會)批準，已于近日正式發布，將于今年12月1日實施。該標準是全國量子計算與測量標準化技術委員會首個獲批發布的國家標準，其規范了量子計算通用基礎、硬件、軟件及應用方面相關的術語和定義，為量子計算領域相關科研報告編寫、標準制定、技術文件編制等工作提供規范指導。

全球量子計算產業復合年均增長率自2022年至2027年為31.28%，而2027年至2035年增長為44.5%，向萬億級產業規模邁進。

到2027年，全球量子計算行業的產業規模將達到87億美元;而到了2028年將快速增長到319億美元，行業進入爆發增長期，到2030年整體產業規模預計將達到1197億美元，行業應用實現較大規模的推廣，整機采購、云服務與應用解決方案將獲得龐大的采購量;在隨后的5到10年內，該產業規模將增長到2035年的6070億美元。

量子科技行業進入爆發增長期

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。

近年來，在量子計算領域，世界各個科技發達國家群雄逐鹿，IBM、谷歌、微軟等企業你追我趕，通過不同技術路徑實現對更多量子比特的操縱。去年10月，谷歌研究人員在《自然》雜志發表論文稱，已成功演示“量子霸權”，讓量子系統花費約200秒完成傳統超級計算機要1萬年才能完成的任務。

所謂“量子霸權”，即量子計算機在某個特定問題上的計算能力超過傳統計算機，解決傳統計算機在合理時間范圍內無法解決的復雜難題。盡管多方對于谷歌的研究成果仍存質疑，但毫無疑問，量子計算機已經接近超越傳統計算機的運算能力和應用前景。

我國科技工作者在量子科技上奮起直追，取得一批具有國際影響力的重大創新成果。經過30多年努力，中國已崛起為國際量子科研版圖上的重要力量，在多個戰略方向上實現領跑或進入第一陣營。

2022年9月，美國科學家研究表明，磁性半導體溴化鉻中的磁振子可與激子配對，激子準粒子會發光。這一結果可被視作量子轉導，也就是將一個“量子”能量轉換為另一個能量。

2022年10月，首個量子可擴展算法面世。

2023年7月，來自中國科學技術大學等單位的研究人員成功實現51個超導量子比特簇態制備和驗證，刷新了所有量子系統中真糾纏比特數目的世界紀錄，并首次演示了基于測量的變分量子算法。相關研究成果7月12日在線發表于《自然》雜志。

量子計算作為量子科技的重要應用之一，在面向“十四五”乃至更長遠的未來，有望成為中國在全球科技產業中“換道超車”、掌握尖端技術話語權的重要核心技術。據悉，中國、日本等均發布了國家支持計劃，谷歌、華為、IBM、微軟等也加入了量子產業競爭。

我國已陸續建設了覆蓋京津冀、長三角、粵港澳大灣區、成渝雙城經濟圈等國家重要戰略區域，總里程超10000公里的地面光纖量子通信網絡。量子衛星方面，我國先后發射了世界首顆量子科學實驗衛星“墨子號”、世界首顆量子微納衛星“濟南一號”，并在北京、重慶、廣州、濟南等地部署了由國盾量子研發生產的小型化量子衛星地面站，實現與上述衛星的對接。基于不斷織密的量子通信網絡，量子安全技術已服務于政務、金融、電力等行業，并不斷貼近民用領域。

若實現量子糾錯機制的應用，量子計算有望在10-15年內實現商用，預計量子計算的商用元年在2030年左右。以2030年為量子計算商用元年，預計2030年全球量子計算市場規模將達到140.1億美元，并以30%左右的增速平緩上漲，至2035年預計會達到489.7億美元的量子計算市場規模。

《2023-2028年中國量子科技行業發展前景預測與投資戰略規劃分析報告》由中研普華研究院撰寫，本報告對該行業的供需狀況、發展現狀、行業發展變化等進行了分析，重點分析了行業的發展現狀、如何面對行業的發展挑戰、行業的發展建議、行業競爭力。

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