量子信息技术发展与应用研究报告（2025年）

(2025 年) 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。 前言 以量子计算、量子通信和量子精密测量为代表的量子信息技术，是量子科技的重要组成部分，有望带来重大技术范式变革和颠覆性创新应用，已成为培育新质生产力、打造创新发展新动能的重要方向。量子信息发展已进入科技攻关、工程研发、应用探索与产业培育相互带动、一体化推进的关键期。全球30余个国家和地区制定发布量子信息领域战略规划或法案，投资总额超350亿美元。 近年来，量子信息三大领域科技创新与应用成果不断涌现，企业数量和市场投融资增长迅速，量子计算明星企业成为市场追捧对象，突破量子纠错能力是未来竞争焦点，量子计算与人工智能的融合创新与双向赋能成为关注热点，量子保密通信在电信运营商和行业专网等推动应用探索，抗量子加密算法标准研制与升级迁移渐成趋势，量子精密测量在能源电力、生物医疗等领域加快应用落地。我国高度重视量子信息技术发展与应用，加快推动科技创新和产业创新深度融合，在政策布局、科研攻关、产品研发、应用示范和产业生态培育等方面，取得了一系列重要进展和成果。 自2018年起，中国信息通信研究院连续八年发布《量子信息技术发展与应用研究报告》，成为管理部门和业界掌握量子信息国内外发展动态的重要参考。本报告对近一年来全球量子信息领域总体发展态势、最新技术研究与应用进展、行业发展趋势和热点问题进行分析探讨，为凝聚业界发展共识合力持续贡献力量。 目录 一、量子信息领域总体发展态势................................................................................1 （一）量子科技为信息技术赋能，引领未来产业变革.....................................1（二）量子信息技术是全球关注热点，国际竞争激烈.....................................3（三）量子信息领域科技创新活跃，中美处第一梯队.....................................6（四）量子企业数量持续增长，市场投融资热度高涨.....................................9 二、量子计算研究与应用进展..................................................................................13 （一）硬件多技术路线竞相发展，亮点成果不断涌现...................................13（二）量子纠错研究持续推进，距离实用化尚有差距...................................18（三）软件与云平台开放探索，技术成熟度仍需提升...................................20（四）应用场景探索广泛开展，跨领域融合备受关注...................................25（五）产业生态初步形成，基准测评体系是重要支撑...................................28 三、量子通信研究与应用进展..................................................................................33 图 目 录 图1美国NQI项目量子信息各领域投资分布.........................................................4图2量子信息各领域（a）科研论文（b）发明专利年度增长趋势...................... 6图3量子信息各领域全球科研论文数量前十位国家..............................................7图4量子信息各领域全球科研论文数量前十位机构..............................................7图5量子信息各领域我国专利申请数量前十位省市..............................................8图6全球量子信息企业（a）技术领域分布（b）年度增长趋势.......................... 9图7全球量子信息企业（a）国家分布（b）技术领域分布................................ 10图8量子信息领域企业投融资事件数量与金额年度变化趋势............................ 11图9量子计算主要技术路线核心指标发展趋势....................................................14图10谷歌Willow超导量子计算芯片表面码纠错实验........................................ 18图11量子计算软件技术体系架构.......................................................................... 21图12国内外开放服务的主要量子计算云平台概况..............................................23图13欧美量子计算产业生态体系概况..................................................................29图14中国信息通信研究院更新发布量子计算测评体系2.0................................32图15新型协议QKD系统实验（a）TF-QKD（b）MP-QKD............................. 33图16 QKD应用场景探索（a）英国现网实验（b）我国无人机实验................. 37图17美国NIST抗量子加密（PQC）标准化发展历程....................................... 40图18荷兰代尔夫特理工提出量子网络操作系统QNodeOS................................ 47图19量子精密测量主要技术路线和物理量..........................................................48图20量子精密测量技术体系框架..........................................................................49图21量子精密测量技术在生物医疗领域应用场景..............................................57图22量子精密测量产业发展成熟度......................................................................58 表 目 录 表1全球主要国家量子信息领域战略规划与投资概况...........................................3表2全球量子信息领域2025年企业融资金额前十事件.......................................12表3全球光钟领域代表性研究成果.........................................................................51表4量子精密测量技术产品在电力行业典型应用.................................................55 一、量子信息领域总体发展态势 （一）量子科技为信息技术赋能，引领未来产业变革 量子科技基于量子力学原理，通过对微观物理系统量子态的精确制备、调控和测量，利用量子叠加、量子纠缠、量子隧穿等独特物理现象，助力发现新物态、构筑新结构、开发新材料，与信息、通信、材料、能源等领域交叉融合，催生颠覆性技术与应用创新。量子信息技术是量子科技重要组成部分，主要包括量子计算、量子通信和量子精密测量三大领域，利用量子调控技术实现信息的感知、计算与传输，在提升计算复杂问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面，具备超越经典信息技术潜力，有望成为重塑科学探索范式、变革信息技术体制、推动数字经济演进的发展新动能。 量子计算是以量子比特为基本单元，利用量子叠加与干涉等实现并行计算的新型计算范式，具备求解计算复杂问题实现指数级加速的潜力，是推动算力跨越式发展的重要方向。当前，多种技术路线并行发展，科研探索与原型机研发进展迅速，量子优越性获得实验演示，应用探索广泛开展但尚未实现“杀手级”应用突破。突破量子纠错构建可容错逻辑量子比特，明确通用量子计算技术路径，在实用化问题中验证量子计算加速能力并推动商业化落地是发展方向。 量子通信是基于量子叠加与纠缠等效应，在经典信道辅助下实现密钥分发或量子信息传输的新型通信方式。以量子密钥分发 （QKD）、量子随机数发生器（QRNG）等为代表的量子保密通信初步实用化，样机产品与示范应用逐步落地，产业发展需推动产品服务提质降本。未来发展方向是基于量子隐形传态、量子存储中继和量子态转换等关键技术，构建连接量子计算机和量子传感器的量子信息网络，当前仍处于前沿探索和原型实验阶段，距离实用化有很大差距。 量子精密测量通过对物理量变化引起的量子态演化进行调控与观测，实现超越经典技术极限的高精度传感测量，测量分辨率、灵敏度与稳定性等指标带来数量级提升，主要包括时频基准、电磁场测量、重力测量、惯性测量、目标识别、痕量检测等技术方向。微波原子钟、冷原子重力仪、光量子雷达、量子磁力计等已实现商业化应用，光学原子钟、原子陀螺仪、原子天线等开展样机研发与应用验证，在国防军工、航空航天、生物医疗、资源勘测等领域应用前景广阔。 量子信息技术开辟未来产业新赛道。量子信息领域已进入科技攻关、工程研发、应用探索和产业培育相互带动、一体化发展关键阶段，推动核心技术攻关突破、加快科技成果落地转化、培育产业生态体系，是打造未来产业竞争力的核心。2025年我国政府工作报告1提出：建立未来产业投入增长机制，培育生物制造、量子科技、具身智能、6G等未来产业。量子科技与产业领域的发展规划、总体方案、产业行动与细分领域发展意见等政策体系持续完善，发展目标和重点任务进一步明确。合肥、北京、上海、粤港澳大湾区等地 积极推动量子科技未来产业布局先行先试，打造量子产业聚集区。8月，北京市启动和发布了量子-人工智能协同创新联合体、北京量子计算产业创新中心、量子信息专利池、“量子星座”新质产业生态社区等协同创新平台2，打造资源整合、能力互补、开放共享的量子科技产业生态。 （二）量子信息技术是全球关注热点，国际竞争激烈 量子信息技术挑战人类调控微观世界能力极限，兼具基础性、颠覆性特征，将对国防安全、信息安全等关键领域产生深远影响，已成为全球主要国家开展科技、经济等领域综合国力竞争，维护国家技术主权与发展主动权的战略重点之一。截至2025年8月，全球30余个国家和地区制定或更新量子信息领域的发展战略规划或法案文件。据公开信息不完全统计，投资总额已超过350亿美元，如表1所示，量子信息领域的国际竞争日趋激烈。 美国在量子信息领域的投资规模全球领先。2018年，美国通过《国家量子倡议（NQI）》法案，在量子信息领域形成了科学研究探索、基础设施建设、公司部门合作、产业生态建设、人力资源培养、维护国家安全、促进国