量子研究最新消息 我国科学家实现51个超导量子比特簇态制备

• 刘明月 2023年7月13日 来源：新华社 人民日报 1242 81
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我国量子研究实现新突破!我国科学家日前成功实现了51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录。记者从中国科学院获悉，该研究由中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志团队和北京大学袁骁等科研人员合作完成，相关成果7月12日

量子研究最新消息 我国科学家实现51个超导量子比特簇态制备

我国量子研究实现新突破!我国科学家日前成功实现了51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录。记者从中国科学院获悉，该研究由中国科学技术大学潘建伟院士、朱晓波、彭承志团队和北京大学袁骁等科研人员合作完成，相关成果7月12日在国际学术期刊《自然》在线发表。

这项工作将量子系统中真纠缠比特数目的纪录由原先的24个大幅刷新至51个，充分展示了超导量子计算体系优异的可扩展性。潘建伟说，在此基础上，研究团队首次实现了基于测量的变分量子算法，为基于测量的量子计算方案走向实用奠定了基础。

中国科大实现百兆比特率量子密钥分发

中国科学技术大学潘建伟、徐飞虎等与上海微系统所、济南量子技术研究院、哈尔滨工业大学等单位的科研人员合作，通过发展高保真度集成光子学量子态调控、高计数率超导单光子探测等关键技术，首次在国际上实现百兆比特率的实时量子密钥分发，实验结果将此前的成码率纪录提升一个数量级。该成果于3月14日在线发表于国际著名学术期刊《自然-光子学》(Nature Photonics)杂志。

量子密钥分发(QKD)基于量子力学基本原理，可以实现原理上无条件安全的保密通信。提高QKD的成码率对其实用化起着至关重要的作用。高码率可为更多用户提供服务，实现大数据共享、分布式存储加密等高带宽需求的应用。此前国际上最高的实时成码率是10Mb/s(10公里标准光纤信道下)。为了实现更高的密钥率，需要解决系统发送端、接收端和后处理等技术瓶颈。在发送端，高码率QKD需要高保真度的量子态调制，然而现有QKD系统在高速调制下会产生较高误码率;在接收端，同时具有高效率和高计数率能力的单光子探测器不可或缺，超导纳米线单光子探测器(SNSPD)具有高效率和低噪声的优点，但其计数率通常受到较长恢复时间的限制。

我国首个量子信息技术领域国家标准《量子计算 术语和定义》通过国家市场监督管理总局(国家标准化管理委员会)批准，已于近日正式发布，将于今年12月1日实施。该标准是全国量子计算与测量标准化技术委员会首个获批发布的国家标准，其规范了量子计算通用基础、硬件、软件及应用方面相关的术语和定义，为量子计算领域相关科研报告编写、标准制定、技术文件编制等工作提供规范指导。

全球量子计算产业复合年均增长率自2022年至2027年为31.28%，而2027年至2035年增长为44.5%，向万亿级产业规模迈进。

到2027年，全球量子计算行业的产业规模将达到87亿美元;而到了2028年将快速增长到319亿美元，行业进入爆发增长期，到2030年整体产业规模预计将达到1197亿美元，行业应用实现较大规模的推广，整机采购、云服务与应用解决方案将获得庞大的采购量;在随后的5到10年内，该产业规模将增长到2035年的6070亿美元。

量子科技行业进入爆发增长期

量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，将引领新一轮科技革命和产业变革方向。

近年来，在量子计算领域，世界各个科技发达国家群雄逐鹿，IBM、谷歌、微软等企业你追我赶，通过不同技术路径实现对更多量子比特的操纵。去年10月，谷歌研究人员在《自然》杂志发表论文称，已成功演示“量子霸权”，让量子系统花费约200秒完成传统超级计算机要1万年才能完成的任务。

所谓“量子霸权”，即量子计算机在某个特定问题上的计算能力超过传统计算机，解决传统计算机在合理时间范围内无法解决的复杂难题。尽管多方对于谷歌的研究成果仍存质疑，但毫无疑问，量子计算机已经接近超越传统计算机的运算能力和应用前景。

我国科技工作者在量子科技上奋起直追，取得一批具有国际影响力的重大创新成果。经过30多年努力，中国已崛起为国际量子科研版图上的重要力量，在多个战略方向上实现领跑或进入第一阵营。

2022年9月，美国科学家研究表明，磁性半导体溴化铬中的磁振子可与激子配对，激子准粒子会发光。这一结果可被视作量子转导，也就是将一个“量子”能量转换为另一个能量。

2022年10月，首个量子可扩展算法面世。

2023年7月，来自中国科学技术大学等单位的研究人员成功实现51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录，并首次演示了基于测量的变分量子算法。相关研究成果7月12日在线发表于《自然》杂志。

量子计算作为量子科技的重要应用之一，在面向“十四五”乃至更长远的未来，有望成为中国在全球科技产业中“换道超车”、掌握尖端技术话语权的重要核心技术。据悉，中国、日本等均发布了国家支持计划，谷歌、华为、IBM、微软等也加入了量子产业竞争。

我国已陆续建设了覆盖京津冀、长三角、粤港澳大湾区、成渝双城经济圈等国家重要战略区域，总里程超10000公里的地面光纤量子通信网络。量子卫星方面，我国先后发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”、世界首颗量子微纳卫星“济南一号”，并在北京、重庆、广州、济南等地部署了由国盾量子研发生产的小型化量子卫星地面站，实现与上述卫星的对接。基于不断织密的量子通信网络，量子安全技术已服务于政务、金融、电力等行业，并不断贴近民用领域。

若实现量子纠错机制的应用，量子计算有望在10-15年内实现商用，预计量子计算的商用元年在2030年左右。以2030年为量子计算商用元年，预计2030年全球量子计算市场规模将达到140.1亿美元，并以30%左右的增速平缓上涨，至2035年预计会达到489.7亿美元的量子计算市场规模。

《2023-2028年中国量子科技行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》由中研普华研究院撰写，本报告对该行业的供需状况、发展现状、行业发展变化等进行了分析，重点分析了行业的发展现状、如何面对行业的发展挑战、行业的发展建议、行业竞争力。

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