量子信息行业报告：量子计算机、量子通信（27页）

由于考虑到量子信息的重要性，美国还将量子信息设置成出口管制重要领域。早在 2017 年 8 月，美国针对信息安全类商品的出口管制清单中，明确列入“专门设计（或制造）以用于 实现或使用量子密钥（也称量子密钥分发 QKD）”的商品；在 2017 年 12 月更新的针对“许可证 例外”的说明中，量子密码类商品或软件只对中国非政府类用户可以适用“许可证例外”；在 2018 年 11 月，美国政府出台了一份针对关键新兴和基础技术和相关产品的出口管制框架《受 管制的新兴技术清单征求意见草案》（ANPRM），提案涉及人工智能、AI 芯片、机器人、量子信 息等 14 个领域，目的是保证美国在科技、工程和制造领域的领导地位不受影响。 3. 代表未来的量子信息具有开创时代的存在意义 3.1. 量子信息是什么 量子是一个数学概念，是离散变化的最小单元，在不同的语境下可以对应不同的对象。 微观世界运行遵循了两大离散变化的特征，即物质组成的离散变化（如光是由光子组成的） 和物理量的离散变化（如氢原子中电子能量处于特定的能级上），在这一基础上人类建立了“量 子力学”来描述微观世界的物理学理论。由于宏观物质的性质是由其微观结构所决定的，所以 量子力学的应用无处不在。 量子信息是量子力学与信息科学的交叉学科，是借助量子力学的特性，实现经典信息科学 中实现不了的功能。在量子力学的诸多原理中，叠加、测量、纠缠三大违反宏观世界认知的奥 义对量子信息的研究起到了决定性作用。

传统的信息科学使用比特作为最基本的表示单位，对应了 0 和 1 两个可能的状态；而量子 信息中使用的量子比特是一个旋钮，对应无穷多个状态，信息量大幅增加。因而面对计算量指 数级增长的问题时，量子信息可以发挥出潜在的巨大优势。但是量子信息的利用对算法要求较 高，目前人类仅仅在少数特定应用上取得了突破。量子信息按照研究内容可以分为量子计算、量子通信、量子测量三个大类，其下又可以分 为量子因数分解、量子搜索、量子保密通信（又称量子密钥分发、量子密码术，QKD）、量子隐 性传态（QT）等应用领域。

以被动观测与应用为代表的第一次量子革命催生了现代信息技术。核能、半导体晶体管、 激光、核磁共振、高温超导材料等诸多应用都是建立在量子力学的研究基础之上。有了半导体， 人类构建了现代意义上的通用计算机，并催生出了改变人类生活的互联网；有了精确的原子钟， 人类构建了卫星导航系统，实现了全球精确定位。从这个意义上来说，量子技术是现代信息技 术的硬件基础。 人类当前已经迎来了以主动调控和操纵为特征，以量子信息为代表的第二次量子革命。在 对量子纠缠的实验研究中，人类发展出精细的量子调控技术，并将其应用到了量子信息的研究 中。如同人类对生物学的认识从孟德尔遗传定律跨越到 DNA 基因工程的影响一样，这一技术变 化将带来人类历史的飞跃。量子保密通信正在提供一种原理上无条件安全的通信方式；量子计 算机已经验证了量子霸权，并有望于人工智能技术相结合，打破目前的技术瓶颈。