河南量子信息產業創新發展問題研究*

王中亞

（河南省社會科學院工業經濟研究所，河南 鄭州 451464）

近年來，以量子計算、量子通信和量子測量為代表的量子信息技術不斷取得新進展，有望突破經典計算機理論制約，為解決計算性能、信息安全提供新引擎，被認為是面向未來的信息技術，期望帶來顛覆式變革[1]。從全球范圍看，發達經濟體紛紛出臺相關戰略規劃，斥巨資支持量子信息技術研究，推動量子信息產業發展。就中國而言，2020 年10 月，習近平總書記在中央政治局第二十四次專題集體學習中，做出把握量子科技大趨勢，下好先手棋的重要指示，為加快量子信息技術創新發展指明了前進方向、提供了根本遵循。國家“十四五”規劃和2035 年遠景目標綱要提出，在量子信息領域組建國家實驗室，實施重大科技項目，謀劃布局未來產業等一系列重要決策部署。

1 全球量子信息產業發展概況

美國、日本、歐洲等發達國家和地區十分重視量子信息技術與產業發展，IBM、谷歌、微軟、英特爾等全球科技巨頭競相展開量子計算領域研究與行業應用，量子信息產業已經逐步從理論走向實驗，并加速向實用化、產業化邁進[2]。

1.1 發達國家量子信息產業發展概況

美歐日等發達經濟體紛紛在量子信息技術領域加強規劃布局，加大扶持力度，實施發展戰略和研究應用項目規劃[3]。美國早在2002 年就制定了《量子信息科學和技術發展規劃》，企圖在全球范圍內建立先發優勢。歐盟于2016 年發布《量子宣言》，謀篇布局專業技術人才培養。2018 年，歐盟正式啟動“歐洲量子技術旗艦計劃”，用10 億歐元資助一批研究與創新項目。據波士頓咨詢權威報告預測，到2035 年，歐美量子計算應用市場規模達到600 億美元，到2050 年，市場規模將膨脹至2 950億美元[4]。2016 年以來，日本政府部門推動ImPACT計劃（顛覆性技術創新計劃），力圖在全球量子科技競爭中追上世界領先水平。

1.2 中國量子信息產業發展概況

我國“十四五”規劃綱要指出，前瞻布局未來產業，在類腦智能、量子信息、基因技術、未來網絡、深?？仗扉_發、氫能與儲能等前沿科技和產業變革領域，組織實施未來產業孵化與加速計劃，謀劃布局一批未來產業。前瞻布局以量子信息為代表的未來產業是我國加快建設世界科技強國的戰略舉措[5]，量子信息是中國極少數處于領跑地位的科技領域之一。

2016 年，我國發射的“墨子號”是全球第一顆實現星地之間量子保密通信的衛星，2020年，我國造出的“九章”是目前全世界對傳統計算機優勢最大的量子計算機，這些都是所有科技強國在努力追求的重大目標。以華為、百度、阿里巴巴、騰訊、國盾量子和本源量子為代表的互聯網頭部企業和信息技術企業，正積極投資量子計算，開始面向未來布局量子信息技術研發[6]。

2 河南省量子信息產業創新發展現狀

河南省量子信息產業具備比較好的發展基礎、相對豐富多樣的應用場景，但與安徽省、北京市、廣東省、上海市、四川省等國內量子信息產業“第一梯隊”相比，仍存在一定差距。

2.1 河南省量子信息產業創新發展的基礎優勢

近年來，河南省圍繞量子信息進行了一系列探索。在基礎研究方面，以鄭州大學等為代表的高校在量子計算、量子通信方面具備優勢。2021 年7月，鄭州大學物理學院閆磊磊、蘇石磊科研團隊在量子計算機相關研究中取得最新進展，成果發表在物理領域頂級期刊《物理評論快報》上，引發了國際關注。同樣在2021 年7 月，河南首家省實驗室嵩山實驗室在鄭州市揭牌，實驗室的研究方向包括量子信息技術應用研究、專用軟硬件協同計算、行業應用內生安全問題、數字賦能社會治理現代化等。

在產業發展方面，河南省在一系列規劃中均提出要以前瞻30 年的戰略眼光，看問題、作決策，超前布局量子信息等未來產業。2020 年河南省人民政府印發《河南省量子通信產業發展規劃》，是國內較早布局量子信息產業的省份之一，目前正在加快建設“一網一中心一基地”（量子通信網絡、研發創新中心、應用示范基地），引進國科量子等優勢企業，在鄭州市建設“星地一體”量子通信樞紐。2022 年2 月，河南省人民政府印發《河南省“十四五”數字經濟和信息化發展規劃》，進一步明確提出，以新一代人工智能、量子信息、區塊鏈為重點，積極布局前沿產業。尤其值得關注的是，2021 年12月，河南國科量子通信網絡有限公司、鄭州信大捷安信息技術有限公司、啟迪科技服務集團等多方共同簽約“量子行業應用ICT 解決方案”項目，史無前例，成為國內“量子技術交易”第一單。

2.2 河南省量子信息產業創新發展面臨的挑戰

目前，量子信息產業化還處于探索階段，面臨一系列挑戰，主要包括以下3 個方面。

一是在量子計算領域，實現量子邏輯比特的門檻尚未跨越，測控系統和工作環境等方面要求仍然十分嚴苛，在軟件與算法上超越經典計算優勢的量子計算實用案例尚未明確。根據實現量子比特二能級體系和制備操控方案的差異性，量子計算機處理器存在超導、離子阱、硅基半導體和光量子等多種技術路線。就目前發展狀況而言，多種硬件技術路線并存，呈現開放競爭局面，尚未出現技術路線融合收斂趨勢，工程研發仍面臨嚴峻挑戰。

二是在量子通信領域，基于量子密鑰分發（Quantum Key Distribution，QKD）的量子保密通信技術科學研究保持活躍，但仍面臨系統性能與實用化水平有待提升，應用場景和市場化發展程度有限，產業內生增長動力不足等問題。基于QKD 的量子保密通信，既要解決收發雙方“密鑰可達性”問題，又要探索解決“加密融合性”問題。在無線通信網絡中實現QKD 密鑰的融合加密應用，是量子保密通信技術拓展應用場景和提升產業發展潛力的重要探索方向。

三是在量子測量領域，應用與產業化尚處于初期，同時在核心基礎原材料、器件和高性能測控系統等方面仍有短板。量子測量企業主要由高校與科研院所的科研團隊創立，產品主要集中在原子鐘、量子雷達、電子順磁共振譜儀、量子重力儀等領域。隨著市場不斷拓展，量子測量企業作為技術創新主體，積極探索量子測量技術在不同領域與行業的應用場景及解決方案。然而，由于量子測量技術路線繁多，原理差異性大，產業上下游和器件提供商種類多，產業鏈上游環節仍存在短板和提升空間。

3 河南省量子信息產業創新發展的思路與對策

面向未來，強化創新引領、系統布局、政府引導、開放協同，找準河南省量子信息產業發展的切入點和突破口，加快前瞻性和系統性戰略布局，打造以量子技術應用為導向，涵蓋多方要素的開放共享協同創新平臺，在量子計算、量子通信和量子測量等重點領域的科學問題、關鍵技術和示范應用等方面取得突破性進展，努力打造國內領先的“量子+”應用示范區。

3.1 以打造高端平臺實現重點突破

牢固樹立“項目為王”理念，聚焦重大項目建設，加快量子信息產業領域重點實驗室、工程與技術應用研究院、技術創新中心等高端研發機構建設，在國內外量子信息領域標準制定方面展現更大擔當，在相關材料、核心器件等方面實現更大作為。謀劃建成量子計算研究測試平臺，努力打造一批行業領先的量子衛星平臺、量子精準測量控制中心、量子通信器件檢測平臺等科研基礎設施。

3.2 以強化開放合作加速產業布局

開展“經典+量子”超融合計算系統關鍵技術及應用研究，研發能夠與國家超級計算鄭州中心開展協同計算的量子計算機。引進國科量子等行業頭部企業，聚焦產業鏈關鍵環節，推動量子通信產業實現突破式發展。支持頭雁企業在鄭州市建設“星地一體”量子通信網絡樞紐與調度中心，與鄭州信大捷安信息技術股份有限公司、中航光電科技股份有限公司等本地優勢企業攜手共進，發揮研發設計協同效應，打造全球范圍內有一定知名度、全國范圍內影響力較強的量子通信產品研發制造基地。

3.3 以開發應用場景加快示范推廣

不斷豐富和拓展量子信息應用場景，要結合河南省發展階段和比較優勢，在現代農業、工業互聯網和智慧城市等重點領域打造全國知名的“量子+”應用示范區。要順應新時代治理能力現代化新要求，在電子政務量子保密通信、量子安全移動政務辦公應用等方面走在全國前列。打通量子成像技術科技成果轉化“最后一公里”，嘗試測量產品在地震預警、排污監控和目標探測等領域的創新應用[7]。

3.4 以“外引內聚”夯實人才智力支撐

聚焦面向實用化和產業化的前期技術，引進量子信息高端技術人才。鼓勵鄭州大學、河南大學、河南科技大學等有條件的高校開展量子信息相關學科建設，加強基礎理論研究，為河南省量子科技領域系統布局做好拔尖人才儲備。支持省內科研機構及相關企業加強與國內外量子技術機構合作，建立產學研用合作平臺，探索柔性人才機制，聯合突破關鍵技術。充分利用河南職業教育優勢，支持高職院校開展與量子信息產業相關的特色課程建設，積極搭建實訓平臺，培養一批具有量子計算編程相關專業知識的現代信息技術產業高技能人才。