实时大事件

由国家主席习近平主持的中共中央政治局会议集体学习量子科技的消息在周末刷屏了。

习近平强调，要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性， 加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。这次集体学习的目的是了解世界量子科技发展态势，分析我国量子科技发展形势，更好推进我国量子科技发展。

这个量子科技究竟是什么样的“棋”？

是什么？

量子信息技术是量子物理与信息科学交叉的新生学科，其物理基础是量子力学。而量子力学则是在1920年由爱因斯坦等科学家首次创立。

自从问世以来，量子科学已经先后孕育出原子弹、激光、核磁共振等新技术，成为20世纪最重要的科学发现之一。

进入21世纪，量子科技革命的第二次浪潮即将来临。

第二次量子科技革命将催生量子计算、量子通信和量子测量等一批新兴技术，将极大地改变和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力。

其中，量子通信是较为重要的安全技术，它利用量子态作为信息载体来进行信息交互的通信技术，利用单个光量子不可分割和量子不可克隆原理的性质，在原理上确保非授权方不能复制与窃取量子信道内传递的信息，以此保证信息传输安全。

光大证券分析师姜国平、卫书根认为，人类对量子世界的探索已经从单纯的“探测时代”走向主动“调控时代”。

基本原理

量子信息的三大基本原理：量子比特、量子叠加、量子纠缠。

量子比特：比特是经典计算机信息的基本单元，要么0，要么1。量子比特是量子计算机的最小储存信息单位，一个量子比特可以表示0也可以表示1，更可以表示0和1的叠加，即可处在0和1两种状态按照任意比例的叠加，因此，量子比特包含的信息量远超过只能表示0和1的经典比特（下图）。

量子叠加：就是指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。著名的“薛定谔的猫”理论曾经形象地表述为“一只猫可以同时既是活的又是死的”。

量子纠缠：两个量子纠缠在一起时，其中一个会影响另一个，并且与距离等因素没有关系。简而言之，两个量子无论离得多远，都能产生一种关联性的互动。

多重要？

量子技术研究已成为当前世界科技研究的一大热点。国际社会纷纷加大研发力度和投入，力争抢占技术制高点。

日本2013年就计划未来10年投入400亿日元研发量子信息技术。英国2014年设立“国家量子技术计划”，每年投资2.7亿英镑用于建立量子通信、传感、成像和计算四大研发中心。欧盟2016年宣布了预算10亿欧元、为期十年的“量子技术旗舰计划”。

目前，全球量子技术最领先的是美国，近十年来每年投入约2亿美元用于各细分领域的研究，2018年还几乎在十年内拨款12.75亿美元全力推动量子科学发展。

中国近年来对量子信息技术的重视和支持力度也逐渐加大，习近平在2018年强调“以人工智能、量子信息、移动通信、物联网、区块链为代表的新一代信息技术加速突破应用”，进一步肯定了量子信息的战略地位。

目前，产业资本纷纷加快在量子信息领域的布局。光大证券预计，该行业将进入一个从0到1的快速发展时期。

三大领域：计算、通信、测量

量子计算

1981年，诺贝尔物理学家费曼首次提出量子计算机的概念。从首次提出到现在，量子计算理论已经发展了30多年。

费曼指出，通过应用量子力学效应，能大幅提高计算机的运算速度，经典计算机需要几十亿年才能破译的密码，量子计算机在20分钟内就能破译。

招商证券张夏、陈刚介绍，量子计算的核心优势是可以实现高速并行计算。量子计算机的量子比特数量以指数形式增长，算力将以指数的指数增长。目前，非通用型量子计算机的已经实现了1000位量子比特，在特定算法上计算效率比经典计算机要快一亿倍。

而5G时代的来临，对于量子计算而言可谓是如鱼得水。张夏、陈刚做出了以下大胆的预测：

张夏团队表示，量子计算将实现人工智能的移动化，主要的应用场景包括： 车载智能系统，无人机的智能系统，或者手机上的人工智能系统。

不过，光大证券认为，量子计算机不是传统计算机的加强版，也不会取代经典计算机。

量子计算机在执行对现有计算机来说太过复杂的任务方面表现出众，特别是那些需要在大数据里面展开搜索和对大数进行质因数分解的任务。据光大证券介绍，量子计算机和经典计算机的区别主要是：

由于可以快速并行计算和量子行为模拟，从而重新定义程序和算法，量子计算机能够在一些特定的应用场景有很好的优势，比如加密通信、药物设计、交通治理、天气预测、人工智能、太空探索等领域。

量子计算机到底有多强大？光大证券列举了一个例子：

招商证券张夏、陈刚甚至预计，随着量子计算机的发展，摩尔定律将可能在10年内失效：

过去十几年，大量资本进入量子计算研究领域，量子计算机逐步由“实验室阶段”向“工程应用阶段”迈进。

2007 年，初创公司加拿大D-WAVE系统公司宣布研制成功16位量子比特的超导量子计算机；之后，微软、谷歌、IBM、英特尔等巨头纷纷宣布进军量子计算机科研和应用领域。

在量子计算领域，中国目前还是以理论研究为主。国内仅一家初创企业，这两年阿里巴巴、百度和华为等科技巨头先后关注和加大了量子计算领域的投入。

量子通信

量子通信是使用量子态携带所要传送的信息，并把量子纠缠作为信道，将该量子态从A地传送到B地的一种通信方式。

据光大证券介绍，与传统通信方式相比，量子通信在确保信息安全，增大信息传输量，传输信息高效，抗干扰能力强等方面具有绝对优势， 是迄今为止是唯一通过数学方式被严格证明的绝对安全的通信方式。

按照所传输的信息是经典还是量子，量子通信分为两类：量子密钥分发和量子态隐形传输。以下是光大证券所做的科普：

其中，根据招商证券通信行业首席分析师余俊团队介绍，量子隐形传态能够借助量子纠缠将未知的量子态传输到遥远地点，而不需要传送物质本身。

量子密钥分发是现阶段量子通信最主要的应用方式，目前已投入商用。量子隐形传态在国内外均处于实验室基础研究阶段，短时间内获得商用的难度较大。

在细分领域中，保密通信是量子信息领域中率先进入实用化的技术方向。

招商证券余俊团队认为，量子通信并非能完全替代传统保密通信，两者之间可以形成差异化协同发展。

量子通信目前整体还处在试点应用阶段。随着技术的升级和成本的降低，未来有望向商业领域拓展。

中国在试点量子通信的应用数量和网络建设规模方面全球领先，量子通信工程试验的规模远超其他国家，研究成果已经逐步进入实际应用阶段。并且，多项建设记录领跑全球。2017年，我国建成全球首条商用量子保密通信线路——“京沪干线”，长达2000多公里。

不过，中国在芯片化方面还需进一步加强。

市场潜力有多大？

对于量子计算市场，波士顿咨询预测称，保守估算，到2035年，量子计算市场将达到20亿美元。到2050年，市场规模将飙升至2600亿美元。

如果物理量子位的错误率这一瓶颈能够克服，错误率显著降低，那么到2035年，量子计算市场规模将达到600亿美元，并在2050年增加到2950亿美元。

对于量子通信市场，招商证券余俊团队认为，从长期来看，产业 应用场景十分广泛，包括网络信息安全、量子通信干线、量子城域网、金融、国防和科教应用等方面。若仅考虑量子干线以及量子城域网的建设，量子通信建设投资规模有望达到百亿级别。考虑长期在国防、金融、政府等领域的广泛应用，量子通信整体市场规模有望超过千亿。

前瞻产业研究院的数据显示，2017年，中国量子通信行业市场规模达到180亿元，到2018年将达到320亿元左右，预计到2024年能够达到912亿元。

招商证券余俊团队认为，量子通信网络目前的主要应用场景仍集中在短距城域网/局域网中，随着量子通信网络部署规模扩大，将在一定程度上拉动光纤市场需求。

其中，上游主要为元器件及量子核心设备，如：国盾量子、神州量子等，目前参与企业较少，呈寡头格局。中游主要包括网络传输干线提供商及系统集成商，如：神州数码等。下游主要是各种行业应用，主要涉及金融、军事、政务等领域。