中国在量子通信产业化方面全球领先，但在量子计算和量子模拟传感方面仍然落后于传统欧美发达国家。
欧洲量子通信泰斗、日内瓦大学教授、瑞士IDQuantique公司创始人尼古拉斯·吉森对第一财经记者表示：“中国在量子通信方面的技术非常领先，但是在量子计算机和量子芯片等领域还有进一步提升的空间。”
从全球层面来看，中国在量子计算领域，隶属于刚刚起步，尤其是国内目前能做量子计算的人不超过百人数量级，有能力做量子计算的团队不超过十人数量级，因此，在量子计算方面中国应承认自己仍处于落后追赶位置，因为西方发达国家的确强于中国。”
根据知识产权产业媒体IPRdaily与incoPat创新指数研究中心发布的一项全球量子计算技术发明专利排行榜显示：在全球入榜企业前六名都被美国公司的占据，而来自中国的量子计算公司本源量子以77项专利排名第七，落在IBM、DWave、谷歌、微软、NorthropGrumman、英特尔之后。
美国公司在排行榜单中占比高达43%，中国公司仅占比12%。虽然国内巨头阿里巴巴、腾讯、百度和华为等都在布局量子计算，技术上仍然处于初期起步阶段。所以，综合来讲，我们的研发投入不足，缺乏人才及设备，导致我们在量子计算方面远远落后于美国。
比如著名的谷歌、IBM和英特尔等美国公司非常早就开始了量子计算机的研发。
英特尔量子硬件部门总监JimClarke曾经表示：“量子可能是未来年最重要的计算机技术，就好像宇宙空间科学一样，它的研究可能要通过一代人的努力才能进步一点点。”
谷歌公司在年10月24日，用了53个量子比特的计算机做了一个特殊的非通用计算任务，对一个量子随机数生成器的输出进行采样，只花了s就完成了目前世界上最快的超级计算机一万年才能完成的任务。因此，谷歌完成的这个突破让人类向“量子霸权”再次前进一大步。
虽然如此，中国在量子科技领域具领先优势，特别是在量子通信领域的基础科研成果走在世界前列。比如年8月，中国成功发射人类历史上首颗量子卫星“墨子号”；再比如年，星地量子密钥分发的成码率已达到10kbps量级，成功验证了星地量子密钥分发的可行性。目前经过系统优化，密钥分发成码率已能够达到kbps量级，具备了初步的实用价值。
值得一提的是，中国在完成首个量子通信干线“京沪干线”后，又迎来一项重大突破，中国联通建成全国首个商用量子通信专网——济南**机关量子通信专网。这个网络近期已完成测试，各项结果均达到设计目标，整套网络预计今年正式投入使用，这意味着中国的通信安全进入新时代。
据业内专家预测，中国在卫星量子通信方向领先欧美发达国家大约五年左右。虽然如此，面对着全球非常激烈的竞争，应与时俱进，否则不进则退。
需要提醒的是，几乎每次重要的新技术诞生，往往会引发生新的技术革命。典型的比如上世纪五十年代晶体管和半导体等技术触发了信息时代的到来。因此，量子通信、量子计算、量子精密测量和传感技术的发展，或将导致新技术革命。
什么是量子
量子是物质和能量最基本的单元。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。量子一词来自拉丁语quantus，意思为“有多少”，代表“相当数量的某物质”。
它最早是由德国物理学家M·普朗克在年提出的。他假设黑体辐射中的辐射能量是不连续的，只能取能量基本单位的整数倍，从而很好地解释了黑体辐射的实验现象。
神奇的量子保密性
量子保密通信的基础原理是什么？因为量子具有“不可分割”和“不可克隆”的神奇特性。而“不可分割”指量子是构成物质的最基本单元，能量的最基本携带者。比如我们把量子通信里所用到的光量子，简称光子，就是光能量的最低单元。当用单光子来加载信息时，窃听者是无法截取“半个光子”来窃取其中信息的。“不可克隆”则是指未知的量子态不能被精确复制，因为一旦窃听者想对其进行复制，就必然会打扰到原来的量子态，从而被发信者及时察觉。
好比古代的人在通信时，往往在信封上用火漆封口，假如一旦信件在中途被人拆开了，马上就会留下泄密的蛛丝马迹。而量子态的作用比火漆完成得更彻底，因为一旦有人打开“信件”，“信件”就会自动销毁，并及时告知使用的人。
光有最小的不可分割的单位，它的能量非常小。一个40瓦的灯泡，一秒钟可以放出万亿亿个光子，即个光子。物质的基本单元，如原子、分子的典型尺度为10-10米，比纳米还要小十倍，几乎是头发丝的百万分之一。
在量子世界，有一个不同于经典世界的一个非常奇怪的特征，量子世界允许一个物体同时存在于多种状态。
因此，量子计算主要就是依赖于这个特性。计算的基本单元是0和1。比如1个量子比特中，0和1两种状态可以同时存在；50个量子比特，可以有种状态同时存在。这些状态同时输入一个函数，就可以同时得出种状态的结果，提供一种非常快速的并行计算方法。（量子比特还没有一个明确的定义，不同的研究者采用不同的表达方式）
所以，量子的状态和其是否被测量相关。这种性质是量子保密通信原理的一个形象化的描述。因此，一旦有人窃听量子通信的通道，他不可避免地会受到打扰、从而改变量子状态，使通信双方察觉，这样，在物理原理上就保证了通信的安全性。
什么是量子通信？
量子通信是利用量子叠加态和纠缠效应进行信息传递的新型通信方式，基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证，主要分为量子隐形传态和量子密钥分发两种。
量子密钥分发，也叫量子密码，借助量子叠加态的传输测量实现通信双方安全的量子密钥共享，再通过一次一密的对称加密体制，即通信双方均使用与明文等长的密码进行逐比特加解密操作，实现无条件安全的保密通信。
以量子密钥分发为基础的量子保密通信，将会成为未来保障网络信息安全的一种非常有潜力的技术手段，是量子通信领域理论和应用研究的热点。
以上理论上描述令很多人一头雾水，下面通俗解释一下什么是量子通信：
量子通讯，实际上就是量子加密通讯。因为在通讯时，为了让信息保密，不被任何人知道，因此，往往会对信息进行加密处理。
比如有一个密钥，只有A和B知道。A利用这个密钥把把信息进行加密处理变成一段密文，因此，就算其对手截取了密文也无法知道A想传递的是什么信息。
而B收到信息之后，利用密钥把密文解密，就获得了明文，立刻知道了A想传递的具体信息。
以前传统的加密通讯方式，非常容易被破解，敌人可能通过技术破解或其他途径能够得知你的密钥，这样就可以很轻松窃听你想要传递的信息。
但是，量子加密通讯，理论上完全能够做到让敌人无法破解你的通讯密钥。量子加密通讯一共有两条传输通道：一条是传递纠缠粒子对（通常是纠缠光子），另外一条是利用电磁波传输经典的信息。
第一步：首先A和B对依次收到的纠缠光子对进行处理，通过一组随机生成的偏振片。看是否能通过并得到一组数据；
第二步：A和B互相把自己所用的偏振片组通过经典信息途径传递给对方，而偏振片不相同的那些数据就被抛弃，由此，A和B就得到了一组完全相同的，只有他们自己才知道的密钥。
第三步：B将所得到密钥的一部分发给A，A经过检测，假如和自己的密钥相一致，那么证明在传递的过程中没有发生监听，因此，两边的数据是安全有效的。
第四步，A将传递的信息通过密钥加密成密文，通过经典途径传递给B，B用密文解密得到明文。
以上就是量子加密通讯的整个过程。
需要提醒的是，在传统的通讯中，是可以截取本来应该发给B的信息，然后可以伪造完全相同的信息再发给B，这样A和B就无法发觉有人在监听。
在量子通讯中，因为粒子的量子状态是无法复制的，一旦有人拦截了发给B的纠缠光子，任何人是无法复制出完全相同的一列光子发给B的，因此，在第三步中，A就会发现B发给自己的数据和自己手上的数据不相同，立刻发现有人在监听。
因此，从理论上讲，量子加密通讯是无法被破解的，能够做到绝对的安全。
量子通信到底有什么用途？
量子通信，具有传统通信方式所不具备的——绝对安全特性！
重要用途：特别是在国家安全、金融等信息安全领域拥有重大的应用价值和前景。国家安全+金融安全，一个最显著的特点就是保密性，而量子恰恰能够做到完全的保密性。
功能强大的重要信息存储器：目前全世界产生的数据量预计大约有40ZB（外文名是Zettabyte，是计算机术语，代表的是十万亿亿字节40泽字节(zb)=4.6×字节），假如一个硬盘的存储量是1T，那么一个ZB就相当于10亿个硬盘，如此多的数据怎么保持下来？
全世界目前拥有的数据超过ZB，仅仅维持数据中心的电费就高达约亿人民币，因此，为了提高效率，只有通过量子技术来发挥这个作用。假如一个原子可以存储一比特信息的话，那么一个硬件就可以存储几百年的信息，量子就属于这种高密度的信息存储介质。
所以量子技术的应用将会给高密度、低能耗的信息存储提供巨大的想象空间，特别是给信息技术带来了无限的想象空间，而且全球互联网将从电子时代跨越到量子时代。
生活用途：比如计算机、笔记本电脑、手机的芯片，其基本的计算单元是晶体管，就是基于量子力学中的能带理论发明的。激光同样来源于量子力学。再比如硬盘（巨磁阻）、硬盘，还有LED发光等，都依赖于量子力学。
所以，以后量子通信还会逐渐走进老百姓的平常生活。一句话，量子通信对于国家安全、金融安全的作用是史无前例的，意义重大。
经过几十年的发展，物理学发展到新的历史阶段，纵使有百亿亿个光子数量级，科学家仍然能够在实验室里可精准地控制每一个光子、每一个原子。由此催生出“第二次量子革命”的一些新技术，其中包括安全通信、超快计算、精密测量等技术。
值得一提的是，中国量子通信技术已捷足先登，取得全球领先水平。中国在年8月16日，发射了世界上第一颗量子科学实验卫星。
全球几乎所有最重要的媒体，比如BBC、《纽约时报》，《自然》、《科学美国人》等杂志，都报道了这个重要事件，并把它评为改变世界的十个重大科学事件之一。《华尔街日报》也以《沉寂了一千年，中国誓回发明创新之巅》为题进行报道。
中国的一系列量子信息技术重大成果，直接或者间接引发了欧美发达国家的重大投入。比如欧洲正式启动了量子技术旗舰项目，美国也通过了“国家量子行动法案”。谷歌、IBM、微软等企业也已经非常强势地介入量子计算研究。
量子通信几个重要历程
1）美国方面：自年，美国IBM研究人员提出量子通信理论以来，美国国家科学基金会和国防高级研究计划局对此项目进行了深入的研究；欧盟方面：在年集中国际力量对于量子通信进行研究，并且研究项目多达12个；日本方面：日本邮*省把量子通信作为21世纪的战略项目；中国方面：从上世纪80年代开始了量子光学领域的研究，近几年，中国科学技术大学的量子研究小组在量子通信方面取得了突出的成绩。
2）中国、韩国、加拿大等国学者在3年提出了诱骗态量子密码理论方案，彻底解决了真实系统和现有技术条件下量子通信的安全速率随距离增加而严重下降的问题。
3）在6年,中国科学技术大学教授潘建伟小组、美国洛斯阿拉莫斯国家实验室、欧洲慕尼黑大学-维也纳大学联合研究小组各自独立实现了诱骗态方案，同时实现了超过公里的诱骗态量子密钥分发实验，打开了量子通信走向实际应用的大门。
4）在8年底，中国的潘建伟科研团队成功研制了基于诱骗态的光纤量子通信原型系统，在合肥成功组建了世界上首个3节点链状光量子电话网，成为国际上报道的绝对安全的实用化量子通信网络实验研究的两个团队之一(另一个小组为欧洲联合实验团队)。
5）在9年9月，中国的潘建伟科研团队在3节点链状光量子电话网的基础上，建成了世界上首个全通型量子通信网络，首次实现了实时语音量子保密通信。这一成果在同类产品中达到国际先进水平，标志着中国在城域量子网络关键技术方面已经达到了产业化要求。
所谓全通型量子通信网络：是一个5节点的星型量子通信网络，克服了量子信号在商用光纤上传输的不稳定性，是量子保密通信技术实用化的主要技术障碍，并首次实现了两两用户间同时进行通信，互不影响。该网络用户间的距离可达20公里，并且可以覆盖一个中型城市，容纳了互联互通和可信中继两种重要的量子通信组网方式，并实现了上级用户对下级用户的通信授权管理。
这个成果首次全面展示和检验了量子通信系统组网和扩展的能力，标志着大规模可扩展网络量子通信技术的成熟，将量子通信实用化和产业化进程再次向前推进了一大步。
潘建伟团队与中国电子科技集团公司第38研究所等机构合作，在合肥市及周边地区启动建设一个40节点量子通信网络示范工程，为量子通信的大规模应用积累工程经验。
虽然中国在量子通信方面全球领先，但量子通信属于量子科技范畴，目前全球已经展开量子科技的竞争。中国同样不甘落后。
根据新华社报道，年10月16日，中共中央*治局就量子科技研究和应用前景举行第二十四次集体学习，领导人强调，要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。量子科技正式上升为国家战略！
量子科技到底多重要？为什么被中央如此重视，并上升到国家战略的？
量子科技的发展的标志是已经产生了诺贝尔奖。自21世纪以来，量子通信和量子计算为代表的量子信息学高度发展，比如相关领域已经获得了多项国际物理学最高奖项，其中包括两次诺贝尔奖（5年、年）和三次沃尔夫奖（年、年、年）。
一、量子技术是基于量子力学原理来结合工程学中的控制论，计算机科学，电子学方法等来实现对量子系统有效控制。
二、量子技术大致可以划分为如下四个领域：1）量子通信；2）量子计算；3）量子模拟；4）量子传感和计量。
三、计算机是以二进制为基础，二量子计算机在0和1之间有无数种可能，一台真正的量子计算机运算能力可能超过现在世界上所有计算机运算能力之和。
因此，量子计算机技术一旦被某些国家率先突破，那么全世界现在所有的加密算法都立刻被破解，无疑世界所有的信息都将无安全可言。
因此，这也是全球网络安全专家们恐惧“Q日”（量子日）的到来，因为假如首台量子计算机诞生，它完全可以破解全球绝大多数的加密标准。
根据科学家研究者观点认为，量子纠缠理论还可能帮助人类实现时空旅行的人类梦想。
根据量子纠缠理论：如果两个或两个以上粒子组成一个系统，那系统中粒子将会相互影响，无论这些粒子在时空中相隔多大的距离。
因此，如果光子A和光子B均能和另一个时空范围的粒子产生量子纠缠，意味着两个光子是在同一系统中。因此，时空旅行在量子领域或许存在一定的可能性。
全球发达国家抢占量子科技制高点
在全球范围内，量子通信和量子计算的重要战略意义已经获得全球科学界的广泛认可。世界各国都在抢占量子科技发展的战略制高点、包括中国，美国、日本、欧洲发达国家等很多国家都在积极布局、大量资金投入。
量子科技发展具有重大科学意义和战略价值，因为量子科技是一项对传统技术之科学体系产生冲击、进实现重构的重大颠覆性技术创新，势必引领新一轮科技革命和重要产业变革的方向。加快发展量子科技，可对促进高质量发展、保障国家战略安全。
因此，要充分认识推动量子科技发展的重要性、紧迫性、战略性。量子科技作为一项具有重大颠覆性的技术创新，受到了世界上许多国家的高度重视。
比如美国国务院在年10月15日发布了《关键与新兴技术国家战略》（NationalStrategyforCriticalandEmergingTechnology）。其中详细介绍了美国为保持全球领导力而强调发展“关键与新兴技术”，明确了20项关键与新兴技术的清单，其中就包括量子信息科学。
在年12月，美国总统特朗普还正式签署了《国家量子计划法案》，计划未来十年内向量子研究注入12亿美元资金，约合人民币80亿，并由美国能源部、国家标准与技术研究院、国家科学基金会配合联邦*府共同落实量子计划相关项目。
根据路透社消息，欧盟各国领导人将宣布，希望在欧盟预算和复苏计划下，在未来7年向欧盟国家提供的1.8万亿欧元中（非常大一部分）投资超级计算机和量子计算、区块链、人工智能、5G移动网络及安全通信等领域。量子科技作为非常重要的选项。
欧盟也出台了《欧盟量子旗舰计划》，计划到年，针对性量子科技总投入6.5亿欧元。
传统科技强国德国也出台了自己的量子技术计划，每年投入1亿元来研究发展量子科技。
日本作为全球科技强国同样不甘落后，早在年10月就宣布要发展量子神经网络等量子计算解决方案，并在年11月宣布推出量子神经网络（QNN）装置。
可见，在量子计算最终成果可能改变未来的颠覆性技术面前，全球最重要的发达国家欧美日及世界上最大的发展中国家中国都高度重视量子科技的发展，纷纷抢占制战略性高点。
中国在量子科技上的三大先发优势
一大先发优势：墨子号首战告捷，实现洲际量子保密通信。在年8月，中国成功发射人类历史上首颗量子卫星“墨子号”；到年，星地量子密钥分发的成码率已达到10kbps量级，成功验证了星地量子密钥分发的可行性。目前经过系统优化，密钥分发成码率已能够达到kbps量级，具备了初步的实用价值。
二大先发优势：在年9月，全球首条量子保密通信干线—京沪干线正式开通；如果结合“京沪干线”和“墨子号”的天地链路，中国已成功实现了洲际量子保密通信，其战略性意义重大。
三大先发优势：在年1月，中国科技大学与奥地利科学院合作，利用“墨子号”量子卫星，实现公里的洲际量子秘钥分发，并利用共享秘钥技术，完成加密数据传输和视频通讯。
所以，根据专家预测，中国在世界总体范围内，在卫星量子通信方向领先美欧等发达国家五年左右时间，中国在量子通信领域实现了科技的弯道超车。
量子计算机的研制比人类首次登月还困难。
根据中国科学家的介绍，量子计算机相对于经典计算机，有很大不同，它的晶体管是一个量子体系。
传统经典计算机只有0和1，比如2的10次方是，也约等于10的三次方；2的60次方约等于10的18次方。目前全球最大的超级计算机包含4-5万CPU，每个CPU包含几十亿晶体管。
因此，理论上60个理想逻辑比特组成的量子计算机，能够达到传统经典超算的算力，如果按照目前技术水平，上百万个物理比特才能构成一个逻辑比特，所以，逻辑比特的实现还有很长路要走。尤其是对做计算机控制的科学家来讲是一个非常大的挑战，因此，量子计算机的研制比人类首次登月还困难。