把握量子科技发展大趋势打好合肥量子信息产业发展主动战

文/龚 雷（合肥市科学技术局）

近年来，量子科技的发展对传统技术体系产生了冲击和颠覆性的影响，引导量子科技向更高水平发展，对于保障国家安全、促进高质量发展具有非常重要的作用。2016 年4月26 日，习近平总书记在安徽调研时，在中国科学技术大学视察了“墨子号”量子科学实验卫星和量子保密通信京沪干线总控中心，对量子信息技术研发工作给予肯定：“很有前途、非常重要”，并“希望大家再接再厉、更上层楼”。2020 年10 月16日，中共中央政治局就量子科技研究和应用前景进行了集体学习，习近平总书记强调，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。

一、 国内外量子信息产业发展态势

当前，量子科技发展日新月异，引领带动着新一轮科技革命和产业变革。各国政府、科研机构、传统优势企业、互联网科技巨头等纷纷入局，竞相抢占量子科技制高点，积极布局量子信息技术产业。

从国际看，欧美等发达国家大幅增加研发投入，量子科技领域战略部署全面提速。美国于2018 年启动“国家量子行动法案”，支持量子信息科学技术的研究、开发、示范和应用，促进量子信息科学与技术安全国际标准的制定，其中，量子信息论、量子物理、量子计算科学、量子网络、量子传感和检测、应用数学和算法开发、材料科学和工程等七个领域受到重点关注。该法案还承诺，将在未来五年，向量子科技研究投入12 亿美元。2020 年，美国公布了量子互联网发展战略蓝图，提出将成立5 个量子信息技术研究中心，确保美国在全球量子竞争中的领先地位。欧盟于2018 年正式启动“量子旗舰计划”，在10 年内投入10 亿欧元，重点研究量子通信、量子传感、量子计算和量子模拟等四个方向，以加强欧洲在量子信息技术研究方面的引领作用，进而建立极具竞争力的欧洲量子信息产业。

从国内看，我国也在不断强化量子科技的国家战略。2016 年，“十三五”国家科技创新规划提出，从更长远的战略需求出发，坚持有所为、有所不为，力争在量子通信与量子计算等重点方向率先突破，重点研发城域、城际、自由空间量子通信技术，研制通用量子计算原型机和实用化量子模拟机；2020 年，科技部印发的《关于科技创新支撑复工复产和经济平稳运行的若干措施》要求，大力推动关键核心技术攻关，加大量子通信等重大科技项目的实施和支持力度；2021 年3 月，国家“十四五”规划和2035 年远景目标纲要提出，在量子信息等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。

从创新主体看，传统软硬件厂商、互联网巨头、科研院所等在产业化方面积极布局。IBM于2019 年成功开发出一款基于超导系统的20位量子计算机，在同年的国际消费电子展上，发布独立的商用量子计算机Q System One。该量子计算机是专门为科学和商业用途而设计的，也是世界首台集成通用近似量子计算系统。Google 于2019 年成功研制53 个超导比特量子计算原型机“悬铃木”，实现了“量子计算优越性”。此外，Intel、Microsoft、Cambridge 等企业和机构也在量子信息领域某些技术方面取得重要突破。国内，百度、阿里、腾迅、华为等科技巨头聚焦量子人工智能、量子算法、量子体系架构等方面开展研究，推动量子信息技术与核心业务的融合提升。中国科学院、中国科学技术大学、浙江大学、中国电子科技集团等科研机构，在不断深化基础研究的同时，持续推动关键核心技术应用转化，在众多研究方向上与国际同行实现了并跑和领跑。

二、 合肥量子信息产业基础与优势

合肥是我国量子科技发展的重要策源地。近年来，合肥市以综合性国家科学中心建设为契机，紧跟第二次量子科技革命浪潮，以科研成果熟化转化为核心，以关键核心技术研发为突破点，以产业聚集发展模式为路径，全力打造“量子科技”“量子信息产业”双高地。

1.原始创新厚积薄发

经过多年发展，合肥市量子信息基础研究机构已形成“一院三平台”体系。“一院”即量子信息与量子科技创新研究院，“三平台”即合肥微尺度物质科学国家研究中心、中科院量子信息重点实验室、中科院微观磁共振重点实验室。2020 年12月，中国科学技术大学潘建伟院士团队与中国科学院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建了76 个光子的量子计算原型机“九章”，使我国成为全球第二个实现“量子计算优越性”的国家。在具有实用前景的“高斯玻色取样”任务的快速求解中，“九章”的处理速度比谷歌53 个超导比特量子计算原型机“悬铃木”快一百亿倍，为未来实现规模化量子模拟机奠定了技术基础。

2.试点工程成效显著

合肥市量子通信基础设施建设试点工作一直走在全国前列。2016年8 月，由潘建伟院士任首席科学家的全球首颗量子卫星“墨子号”成功发射，天地一体化量子保密通信与科学实验体系由此建立。2017 年9 月，由中国科学技术大学作为项目建设主体的“京沪干线”正式开通，这是世界首条量子保密通信干线，全长2000 多公里，连接北京和上海，贯穿济南、合肥等32 个中继站点。2018 年1 月，通过“墨子号”与“京沪干线”建立的星地链路，在国际上首次成功实现了洲际量子密钥分发和量子保密通信视频通话，传输距离为中国和奥地利之间7 600公里。此外，在金融领域，“京沪干线”已实现中国工商银行网上银行京沪异地数据的量子加密传输和灾备，交通银行京沪间远程企业网银用户的量子保密通信实时交易等；在企业业务融合方面，实现了阿里征信数据的异地加密传输，以及量子加密流媒体视频点播等应用示范，这些都将有力地推动基于量子通信安全保障的量子互联网体系建设。

3.产业布局多点突破

合肥市积极引导推动量子科技成果从“落地生根”到“开花结果”，培育出国盾量子、本源量子、国仪量子等一批具有代表性的创新型企业。国盾量子是我国第一家从事量子信息技术产业化的企业，具有完全自主知识产权，掌握实用化量子保密通信核心技术，拥有国内外量子领域相关专利200 余项，在量子通信相关领域公开的同族专利数量排名全球首位。2020 年7 月，国盾量子在科创板成功上市，成为国内量子通信领域首家A 股上市企业。本源量子是我国目前唯一一家以量子计算机的研制、开发和应用为主营业务的初创型企业，2020 年以77 件专利跻身全球量子计算技术发明专利排行榜第7 位，先后发布了国内首款量子计算机操作系统“本源司南”、国产超导量子计算云平台、自主研发的超导量子计算机“悟源”等，相关技术指标处于国际先进水平。国仪量子面向先进材料、半导体、量子科学、生命技术、医药和临床研究等领域，以量子精密测量为核心技术，提供以增强型量子传感器为代表的核心关键器件、用于分析测试的科学仪器装备、核心技术解决方案等产品与服务，多项技术和研究成果突破国际封锁，填补国内空白。

三、 合肥量子信息产业发展存在的短板

合肥市量子信息产业发展虽具有先发优势，但在国际科技竞争尤其是中美科技博弈愈演愈烈的形势下，在国内相关地区不断加大量子信息产业支持力度的情况下，量子信息产业补链、强链、延链工作中存在的问题日益显现。

一是产业基础存在短板。量子信息产业链上游——集成电路产业的原材料、工艺、设计、设备、封测等技术与产品链自主生产能力不足，依赖进口。尤其是特殊半导体、核心元器件等仍处于“卡脖子”状态，面临进口受限的风险。二是规模效应尚未形成。从总体上看，合肥市量子信息产业呈现出“企业少、规模小、发展慢”的特点。量子信息领域相关企业主要集中于高新区，关联企业仅20 余家，产业链上中下游企业无论是数量还是体量，都存在较大的提升空间。三是协同机制有待完善。量子信息产业链上中下游主体衔接不紧密，特别是工业界参与底层核心技术研究的力量不足，缺少产业上下游企业、商业资本、行业协会等主体参与的产业创新协同机制。

四、 打好合肥量子信息产业发展主动战的建议

针对产业发展短板，合肥市应按照“围绕产业链部署创新链，围绕创新链布局产业链”的总要求，在厚植深耕量子科技基础研究的前提下，进一步充分发挥重大试点工程的引领带动作用，全力推进量子信息技术创新，打好量子信息产业发展主动战。

1.夯实创新能力

在“一院三平台”体系下，探索建立行之有效的科技成果转化机制。充分利用国家、省、市自然科学基金，支持量子信息领域探索研究。积极支持在肥科研院所申报国家重点研发计划“量子调控与量子信息”重点专项、中科院战略性先导科技专项和国家自然科学基金项目。引导和支持量子信息领域企业申报国家和省市“技术创新中心”等创新平台。围绕“卡脖子”技术领域，完善“揭榜挂帅”项目攻关制度，充分发挥各类创新主体的创新潜力。

2.拓展试点应用

引导拓展量子通信、量子计算、量子精密测量的应用试点范围。在政务领域开展量子通信应用示范，积极推动电子政务外网线路升级为量子安全线路项目，为应用系统提供无感的量子安全传输服务，同时鼓励金融、电力等信息安全要求较高的企业使用量子通信。在科学计算、天气预报、道路交通等领域开展量子计算应用示范，培育量子信息操作系统用户群体。在生物医药领域开展量子精密测量应用示范，重点开展定量检测等量子传感器和科学仪器试点应用。

3.打造产业集群

强化龙头企业与科研机构对接机制，开展联合攻关，推动量子信息关键技术和产品的研究制备，加快关键核心技术突破、科技成果转化和大规模商用模式探索。建立量子信息产业技术创新联盟、量子产业协会等组织机构，建立常态化量子信息产业链调度推进机制。依托合肥高新区打造国内主要的量子信息技术成果聚集示范区、国际领先的量子技术研发和产业化基地，推动量子产业集聚发展，建设国内一流、世界领先的量子信息产业高地。

4.推进开放合作

完善量子信息产业发展规划，增强上中下游企业招商引资力度。鼓励支持国内外知名科技企业，以技术合作、投资入股等多种形式，参与量子信息领域关联企业的交流与合作。同时，进一步拓宽合作渠道，围绕量子信息技术若干重点领域，如量子加密通信等，推进军民融合发展，促进军民科技成果双向转化应用。

5.优化人才支撑

以“一院三平台”为牵引，做好量子信息产业人才培养和引进工作，支持与相关高校院所联合开展人才培养。实施“国内外顶尖人才引领计划”，落实省“科学中心人才10条”政策，对入选国家重点人才项目的专家给予配套资助。全力做好“筑巢引凤”工作，广泛招引国内外精英人才，解决好高层次人才编制、异地落户、社会保障等方面问题，形成具有国际竞争力的薪酬体系。

6.完善支持政策

积极争取国家和省支持合肥市量子信息产业发展。根据合肥市量子信息产业发展规划和目标，借鉴“新能源汽车”和“中国声谷”支持政策，参考国内其他地区量子信息产业专项政策，结合量子信息产业自身特点，量身定制创新创业、科技金融、人才培育等专项扶持政策。

7.优化配套服务

搭建量子元器件研发等中试平台，支持建设量子创新创业孵化基地、量子信息产业知识产权和成果转化公共服务平台，拓宽量子信息技术知识产权和科技成果转化信息发布渠道。引导支持量子信息产业关联企业参加有关产业论坛和行业峰会，提高企业和产品的知名度。积极报道量子科技重大科研进展，广泛宣传量子信息产业关联企业，树立品牌形象，为量子科技创新和产业发展营造良好舆论氛围。