广大规 模应用仍面临诸多挑战。量子信息网络是重要的远期发展目标之一， 近期在基础研究、关键设备组件和系统原型实验等方面取得一定进 展，距离实用化仍有较远差距。此外，量子密码作为一种基于量子 力学原理的加密技术，是理论上安全的密码技术，有望应用于诸多 行业领域。 量子精密测量对外界物理量变化导致的微观系统量子态变化进 行调控和观测，实现精密传感测量，精度、灵敏度和稳定性等核心 指标 索自然规律、实现高精度测量开辟了一条新的道路。 量子精密测量技术发展大力推动了基础科学研究，典型应用方 向包括探测宇宙中的基本常数变化、检验量子力学的基本原理等， 例如通过测量原子钟的频率变化，可探测到宇宙中的基本常数的细 微变化，从而检验物理学的基本理论。除此之外，量子精密测量还 有望用于开展量子力学与广义相对论的统一理论等方面的研究，进 而探索宇宙起源和演化等深层次问题，为粒子物理、天文和宇宙学 等领域探索提供助力。 代表性研究机构/企业 典型应用场景 基础科研 IBM、谷歌、ParityQC、中科大、清华大学、 中科院、马普所、哈佛大学、马里兰大学等 凝聚态物理 高能物理 核物理 量子力学 流体力学 化学工业 IBM、谷歌、微软、D-Wave、SEEQC、富士 通、NobleAI 等 量子化学 化工材料 生物制药 IBM、QC Ware、Novonesis、Kvantify、

京）科技有限公司、中国信息通信研究院 案例集编写成员： 郭聪、巨江伟、袁为、胡小文、刘婧婧、方晓明、曾祥洪、王 敬、赖俊森 前 言 量子信息技术是量子科技重要组成部分，基于量子力学原理在 提升信息处理速度、保障通信安全、提高测量精度及灵敏度等方面 展现出了令人瞩目的潜力，已成为信息通信技术演进和产业升级的 关注焦点之一。未来，量子信息技术有望在前沿科学、信息通信和 数 提供单位：深圳量旋科技有限公司 量子信息技术应用案例集（2024） 2 一、 应用背景与需求 (一) 行业/应用背景 量子计算是一种基于量子力学原理的新型计算方式，在全球范 围内引起了广泛关注。我国也在积极参与其中，不断深化对量子计 算基本理论研究和实际应用探索的步伐。在这个过程中，我国的高 校发挥着至关重要的作用。 目前，许多大 旋围绕三角座等核磁量子计算机设计了一整套教学方案，主要为上 量子信息技术应用案例集（2024） 6 机实验内容，主要分为三个板块。1）量子比特物理指标（如退相干 时间 T1、T2）以及自由演化动力学现象实验；2）从量子逻辑门层 级开始学习量子算法设计，并在真实硬件上运行后对结果进行分析； 3）对物理底层更加开放的量子调控技术探索，进一步加深学生对量 子计算相关技术的认识和学习。 具体的教学方案中还包括如表

................................... 38 量子计算应用能力指标与评测研究报告（2024 年） 1 一、研究背景 量子计算是一种遵循量子力学规律的新型计算模式，以量子比 特为基本单元，基于量子叠加、量子纠缠、量子干涉等量子效应， 相比经典计算具有并行计算优势，已在生物药物、化学材料、金融、 信息通信等领域得到关注和试验性应用。产业升级对算力存在巨大 为了更好的表征量子计算机的应用能力水平，根据当前量子计算 研发现状，本文从应用层角度提出量子计算应用能力等级指标，包括 如下 5 个等级： 等级 0：不具备应用能力。 等级 1：教学级应用。可用于量子力学原理、简单量子算法运行、 量子计算基本概念与量子计算物理系统演示等教学任务。典型代表是 量子计算机教学机和游戏机。 等级 2：科研级应用。即研发级应用，可用于小规模量子算法验 证、异构算力

已经显着 多年来提高了模块效率 ， 使较小的装置能 够输出更高的能量 • 此外 ， 风力涡轮机 见 过一个 他们的额定容量急剧增加 ， 由涡轮机设计 创新驱动 ， 塔更高 ， 更长 刀片 ， 并改进 空气动力学 ， 允许在较低风速下产生更高 的能量 • 尽管有这些技术进步 ， 风能和太 阳能光伏 继续 跟踪常规能源 像核和 天然气 在他们的 容量因子 ， 突出可变性挑战 • 储能和电网 整合的持续改进 正在解决间歇性问题 人机交互的发展 罗兰贝格 | 48 资料来源 ： 麻省理工学院 ； 《经济学人》 ； 欧盟委员会 ； BBC ； 罗兰贝格 手指触摸图形 自动生成说明 未来 情感计算 Past 个人机器人 生物力学 增强功能 1970s 和之前 系统 硬件 控制 2000s 智能手机 ， 触摸屏 2020 年代初 先进的聊天机器人 一个人的头部轮廓 自动生成说明 脑机 接口 Advanced 系统；物联网（Internet of Things，IoT）的进步将进一步强化这一发展趋势对于企业的重要性。 未来 ， 新技术将不断融合和影响 人类与机器的关系 — — 新的里程碑即将到来 • In the 未来 ， 生物力学增强 ， 如外骨骼 ， 将增强 人类的物理能力 ， 个人机器人 将与使用的人合作 语言或非语言线索 ， 情感计算 can 回应 智能 自然的人类情感反馈 ， and 先进有形媒体 将使人类能够 使用所有感官与他人远程互动

生产排程 先导药物 筛选 车辆调度 工业OCR识别 … 制造视觉大模型 42 AI CITY 发展研究报告 （1）AI+教育 东莞市东城外国语小学通过构建全方位、多维度的智慧体育生态系统，不仅助力学生每天实现不低于2小时的 体育锻炼目标，还极大地提升了体育教学的质量和效率。部署前后对比显示，学生对体育活动的兴趣显著增加，平 均每日体育活动时间从1.5小时提升至2.3小时。课堂管理效率提高了 广东东阳光药业股份有限公司通过接入人工智能大模型中心，构建了一套完整的药物分子筛选与优化体系，覆 盖了虚拟筛选、分子生成、ADMET预测等多个关键环节。基于GAT算法开发的PK药代动力学模型，能够精准预测药 物药代动力学特征，减少动物实验次数30%至50%，并提高临床一期试验的成功率。传统药物PCC筛选周期从三年 缩短至两年，节省了三分之一的时间。 （3）AI+政务服务 东莞市政务服务中心推

高性能计算需要极高的计算能力和大规模的计算资源。大型HPC系统多达上万个计算节点，这些节点需要紧 密协同精确调度才能完成复杂的计算任务。高带宽、低时延的网络是计算任务高效执行的关键要素，像流体力学、 电磁仿真、汽车碰撞等场景对网络时延要求极高，而基因测序、气象预报等场景同样需要较高的网络带宽和一定 的时延要求。因而高密部署的计算集群和集成高效算力芯片（高主频多核CPU和支持FP64的GPU）的计算节点是HPC

量子安全技术的应用 量子安全技术在 6G 网络中的应用，既能规避量子计算攻击的威胁，又能满足网络安全 的其他需求。目前主流量子安全技术包括量子密钥分发（QKD）和后量子密码学（PQC）： 基于量子力学原理的 QKD 可实现信息论安全的密钥分发，确保通信双方生成一串攻击 者无法获取的相同随机数作为共享密钥。QKD 密钥可用于部署在网络节点的安全网关，构 建量子安全传输通道并保障数据传输安全；也

为创新药从发现阶段到商业化生产提供一体化服务。 传统的CRO（合同研究组织） • CDMO（合同开发 及生产组织） • CMO(合同生产组织) 测试业务平台 全生命周期的一体化药物研发和医疗器械测试平台 •毒理学 •药代动力学•生物分析 •医疗器械 药明康德共性技术平台 赋能 赋能 赋能 图 33 药明康德共性技术平台赋能行业发展 六 099 2. 搭建企业内部工作台，形成协同效应 现代技术服务与创新创