中国信息通信研究院 2025年11月 量子信息技术发展与应用 研究报告 (2025 年) 版权声明 本报告版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。 转载、摘编或利用其它方式使用本报告文字或者观点的， 应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本 院将追究其相关法律责任。 前 言 以量子计算、量子通信和量子精密测量为代表的量子信息技术， 是量子科技的重要组成部分，有望带来重大技术范式变革和颠覆性 发展新动能的重要方 向。量子信息发展已进入科技攻关、工程研发、应用探索与产业培 育相互带动、一体化推进的关键期。全球 30 余个国家和地区制定发 布量子信息领域战略规划或法案，投资总额超 350 亿美元。 近年来，量子信息三大领域科技创新与应用成果不断涌现，企 业数量和市场投融资增长迅速，量子计算明星企业成为市场追捧对 象，突破量子纠错能力是未来竞争焦点，量子计算与人工智能的融 合创 合创新与双向赋能成为关注热点，量子保密通信在电信运营商和行 业专网等推动应用探索，抗量子加密算法标准研制与升级迁移渐成 趋势，量子精密测量在能源电力、生物医疗等领域加快应用落地。 我国高度重视量子信息技术发展与应用，加快推动科技创新和产业 创新深度融合，在政策布局、科研攻关、产品研发、应用示范和产 业生态培育等方面，取得了一系列重要进展和成果。 自 2018 年起，中国信息通信研究院连续八年发布《量子信息技

近年来，我国在信息基础设施建设方面取得显 著成就，建成全球规模最大、技术领先的 5G 网络和光纤宽带网络，数据中心、算力中心布局不断完善，为互联 网向更高层次演进提供了坚实底座。同时，人工智能、量子通信等前沿技术不断突破，推动互联网从“连接万物” 向“智联万物”跃迁，催生出智能制造、智慧城市、远程医疗、数字金融等新业态新模式，这正是新质互联网发展 的肥沃土壤。 其三，人民群众对美好生活的 通路径可视可定义可验证。为应对设备入侵、数据泄露 等安全风险，保障数据在传输过程中的机密性与完整性，构建集设备内生安全、可信路径编排与按需加密于一体 的立体化防护体系，基于 SRv6、IFIT、量子加密等技术实现多层次防御，确保数据在复杂网络环境中的可信、安 全、可靠传输，为数据要素流通构建高安全的传输通道。 SRv6 多路径负载均衡和切片资源隔离保障数据高效流通。面向 T 级数据弹性传输与隐私计算等场景带来的 现丢包快速、精准的主动修复；四是多路径带宽 聚合优势，利用设备的多个网络接口（如 5G + Wi-Fi），聚合带宽，提升吞吐量和可靠性；五是量子安全加密改 进 QUIC 安全，在当前加密体系被量子计算机攻破之前，将 QUIC 的加密套件升级为能抵抗量子攻击的算法。 三是基于 RFC9800 的压缩 SRv6 技术将成为全球 SRv6 规模部署的新范式。压缩 SRv6 构建了新一代高效 可编程的网络技术体系，有效解决了

.......................................................................................226 11.1.2 量子计算潜力............................................................................................... 化交易将呈现多维度的融合发展。未来五年内，核心突破点将集中 在以下方向： 1. 异构计算架构的深度应用 量子计算与经典 GPU 集群的混合运算模式将成为算力基础， 通过动态任务分配实现毫秒级策略迭代。典型配置方案如下： 计算类型 延迟要求 适用场景 硬件成本（万美元/年） 量子退火计算 <5μs 高频套利策略优化 120-150 GPU 集群 1-10ms 因子挖掘与风险建模 30-50 1.2 量子计算潜力 量子计算在量化交易领域的应用潜力主要体现在其指数级提升 的并行计算能力和优化算法效率。传统计算机在处理投资组合优 化、高频套利策略等 NP 难问题时需要消耗大量时间，而量子计算 机通过量子比特（Qubit）的叠加态和纠缠特性，可在毫秒级别完 成海量路径的同步计算。例如，使用 Grover 算法可将资产相关性 矩阵的求解速度提升至经典算法的二次方加速，而量子退火技术能

处理能力的智能图像传感器、支持多种气体同时检测的 MEMS 传感器阵列、基于量子技术的超高灵敏度磁场传感器等。这些新型传感器不仅 在性能指标上有显著提升，更重要的是从设计之初就考虑了与 AI 系统的深度集成，支 持模型的在线更新、参数的动态调整、数据的智能预处理等功能。 展望未来，多模态智能将向着更加自然、更加智能的方向演进。随着脑机接口、量子 传感等前沿技术的成熟，人类将能够感知和理解更加丰富的信息维度。同时，多模态 业。同时，国际 合作也将持续深化，不同国家和地区的卫星系统开始互联互通，共同构建全球化的服 务网络。 展望未来，星地融合网络将继续向着更高性能、更低成本、更广覆盖的方向发展。随 着激光通信、量子通信等新技术的应用，星地之间的数据传输速率将达到 Tbps 级别。 同时，在轨服务、在轨制造等新模式将进一步降低卫星运营成本。更重要的是，星地 融合将与人工智能、区块链、元宇宙等新技术深度结合，创造出全新的应用场景和商 全、通信测试 认证、运维服务等。这些技术和服务确保了通信网络的高效运行和持续演进。 展望未来，通信技术将继续沿着更快、更广、更智能的方向演进。6G 研发已经全面启 动，太赫兹通信、可见光通信、量子通信等前沿技术正在从实验室走向原型验证。通 · 16 信将不仅连接人与人、人与物、物与物，还将连接虚拟与现实、地球与太空、现在与 未来。通信技术将成为构建智能社会的神经网络，支撑人类文明向更高维度发展。在

量之类的例子已被公用事 业公司使用了数十年。然而，扩展和提升这些传统能力的规模（数百万个端点）、需求（从可变性到拥堵再到灵活性 的日益增长复杂性管理）和工具（先进的和普遍的传感器/计量器、人工智能和量子计算等革命性的计算能力）在今天 比以往任何时候都更加相关。 数字化转型是一个广义的概念，它超越了简单的模数替代，涵盖了利用计算能力实现的自动化和智能系统的多样化、 演变应用。因此，数字化转型并非一 全，并实现更智能的系统运行。 • 量子计算 被探索作为解决电力系统（潮流分析和电网重构）中日益复杂的优化问题的一种手段，这些问题需要 越来越多的计算。 例如 分布式可再生能源源和灵活负荷被集成。通过以前所未有的速度进行系统级仿真，量子算法能够高效地识别潮流和 防止及缓解故障的最优解，进而实现实时行动，例如提高供应安全性和可再生能源集成（托马斯·莫斯特恩，2022 年；TNO，量子三角洲，2025年）。 Solcast, 2025)。 量子计算的最新进展为改进风能预报开辟了新的可能性。量子计算机被用于模拟流体动力学方程，如纳维-斯托克斯方 程，这些方程控制大气过程，但需要巨大的经典计算资源来管理。这项新能力使得短期天气预报更加准确，使风力涡 轮机制造商能够优化发电，降低能源成本并提高电网稳定性。结合经典深度学习和量子神经网络的混合模型在短期风 速预测中显示出更高的准确性。这些模型利用了量子计算识别复杂模式的能力；反过来，它们产生了更稳健的预测，

弯道超车，成为全国汽 车第一城。此外，城市汇聚了多领域创新资源、庞大需求市场、新型 基础设施与完善的服务体系，为技术交叉融合、产业跨界融合提供了 天然土壤，生成式人工智能、增材制造、生物制造、量子科学等跨学 科融合产业率先在城市涌现，如广州琶洲试验区依托 59 家省级以上 科研院所、重点实验室，在脑机接口、物联网等领域推动数字技术与 制造技术深度融合，形成一批原创性技术成果；深圳福田区推动数字 变短。人工智能、集成电路、量子信息、生物技术等前沿科技领域竞 争白热化，对城市制造业的创新能力和市场适应性提出更高的要求。 城市作为我国参与全球科技产业竞争的核心战略支撑，城市制造业若 不能及时跟上技术迭代步伐，就可能丧失发展先机，在新一轮产业竞 争中处于被动地位，因此城市制造业发展需密切关注全球科技产业动 态，紧跟技术前沿趋势，为我国在全球竞争中赢得战略主动。如量子 科技已成为大国博弈核心战场，战略窗口期仅 科技已成为大国博弈核心战场，战略窗口期仅 5—10 年，美欧持续加 码战略投入与构建技术壁垒，面临严峻形势，合肥作为全国量子产业 集聚高地，通过缩短技术攻坚和场景落地周期抢占量子竞争主动权， 截至 2025 年合肥已集聚量子企业 93 家，量子产业规模已达全球第二。 二、 我国制造业高质量发展强市的主要特征 城市制造业高质量发展研究以创新、协调、绿色、开放、共享的 发展理念为指引，坚持以人为本，适应新型工业化发展的新要求，聚

算力，即数据处理与计算任务的执行能力，其核心依托于CPU、GPU、FPGA、ASIC等 芯片硬件，并通过服务器、数据中心、超算中心等基础设施，实现对海量信息的高速计 算、存储与传输。伴随人工智能、大数据、量子计算等技术的飞速发展，算力的内涵已 从单一设备的处理速度，拓展为涵盖通用计算、图形处理、AI训练推理、高性能计算及 云边协同的多元化、智能化综合能力体系。这一演变使算力超越了纯粹的技术范畴，跃 力产业处于发展成熟期，进入规模化、规范化、生态化发展阶段，成为国家核心竞争力 的重要体现。算力架构向异构融合、分布式智能演进，液冷、高速光模块等配套技术快 速迭代，绿色算力、普惠算力成为发展核心，量子计算、光计算等新型算力形式进入探 索阶段。 8 现代算力产业已形成完整的产业链生态，涵盖从硬件基础到软件赋能，再到行业应 用的全流程体系。 图表 1：算力产业链 上游硬件基础设施层是算力 以及超大规模数据中心部署方面取得明显进展，成为重塑格局的重要力量，但也持续面 临供应链脱钩风险。欧盟通过欧洲芯片法案雄心勃勃地提升本土先进制造能力，吸引台 积电、英特尔、三星等巨头建厂，并强化其在汽车芯片、工业半导体及量子计算等领域 的优势，追求数字主权。东亚地区如韩国在存储芯片和代工、日本在材料设备领域的深 厚基础，使其作为全球供应链的关键节点，其稳定性和技术动向影响深远。此外，印 度、中东地区如沙特阿拉伯、

态物理、光学、量子物理、理论物理和半导体物理。 凝聚态物理方面的热点前沿有 4 个，超导研究依然是 研究的热点，富氢化物连续五年入选热点前沿，超导 二极管效应成为新的热点前沿，铁电性研究也引发广 泛的兴趣，氧化铪薄膜和二维范德华材料的铁电性研 究首次入选热点前沿。光学方面的热点前沿有 2 个， 新型非线性光学晶体材料时隔多年再次入选，拍瓦级 激光器及其应用是新出现的研究前沿。量子物理方面 的热点前沿有 2 个，双场量子密钥分发连续三年入选 热点前沿，格点规范理论的量子模拟成为新的热点前 沿。理论物理方面，非可逆对称性研究备受关注。半 导体物理方面，氧化镓功率器件连续 2 年保持为热点 前沿。 表 37 物理学领域 Top 10 热点前沿 序号 热点前沿 核心 论文 被引频次 核心论文 平均出版年 1 非可逆对称性研究 48 2815 2022.9 2 超导二极管效应研究 新型非线性光学晶体材料 50 6650 2021.7 7 二维范德华材料的铁电性研究 13 2308 2021.7 8 格点规范理论的量子模拟 18 1980 2021.7 9 拍瓦级激光器及其应用 10 2078 2021.4 10 双场量子密钥分发 32 5393 2021.3 073 超导二极管效应是一种新型的超导输运现象，它 允许超导电流仅在一个方向上流动，而在相反的方向

监 测 盲区 山区、城市峡谷 等区域雷达覆盖 不足 无人机集群自组 网中继+分布式 传感器节点 重庆山区试点中， 盲区覆盖率从 65% 提升至 92% （二）前沿技术布局 量子雷达技术：中科院团队研发的量子相控阵雷达样机，可实现对 10μm 级水滴的探测，预计 2026 年完成低空场景测试； 生物启发传感器：模仿蜜蜂复眼的多光谱大气探测阵列，可同时感知 温湿、气溶胶、紫外辐射等 8

数量达到 1954 个。为了保障域名系统安全扩展（DNSSEC）信任链机 制38的长期可靠性，ICANN 已启动第二次根区密钥轮转（Rollover， 即更换）39，并开展根区加密算法轮转研究40及量子计算影响和应对策 略研究 41，社群专家也在探索简化 DNSSEC 流程管理 42以促进 DNSSEC 加密认证技术在二级域等层面的部署应用。此外，ICANN 内 近年来持续关注基于区块链等技术的替代命名系统发展运作对 年发布《量子计算与 DNS》影响分析报告后，近年来 ICANN 内持续跟踪相关议题进展。 根据安全和稳定咨询委员会（SSAC）在 ICANN 第 83 次会议期间的介绍，预计 DNSSEC 加密算法遭到量 子计算机破解的情况在未来 10 到 15 年内都不会发生，但考虑到在 DNSSEC 中添加新的或替换加密算 法需要较长时间，应提前跟踪量子技术进展并进行规划和准备，包括研究和开发能够抵御量子计算攻击的