国信息通信研究院 量子信息技术发展与应用研究报告(2018年) 量子信息技术发展背景 (一)量子科技革命第二次浪潮即将来临 量子是构成物质的基本单元,是不可分割的微观粒子(譬如光子 和电子等)的统称。量子力学研究和描述微观世界基本粒子的结构、 性质及其相互作用,量子力学与相对论一起构成了现代物理学的两大 理论基础,为人类认识和改造自然提供了全新的视角和工具。 上世纪中叶,随着量子力学的蓬勃发展,人类开始认识和掌握微 观物质世界的物理规律并加以应用,以现代光学、电子学和凝聚态物 理为代表的量子科技革命第一次浪潮兴起。其中诞生了激光器、半导 体和原子能等具有划时代意义的重大科技突破,为现代信息社会的形 成和发展奠定了基础。受限于对微观物理系统的观测与操控能力不足 这一阶段的主要技术特征是认识和利用微观物理学规律,例如能级跃 迁、受激辐射和链式反应,但对于物理介质的观测和操控仍然停留在 宏观层面,例如电流、电压和光强。 进入 世纪,随着激光原子冷却、单光子探测和单量子系统 操控等微观调控技术的突破和发展,以精确观测和调控微观粒子系统, 利用叠加态和纠缠态等独特量子力学特性为主要技术特征的量子科 技革命第二次浪潮即将来临。量子科技的革命性发展,将极大的改变 和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力,为未来信息社会的 演进和发展提供强劲动力。量子科技与通信、计算和传感测量等信息 学科相融合,形成全新的量子信息技术领域。中国信息通信研究院 量子信息技术发展与应用研究报告（2018 年） 1 一、量子信息技术发展背景 （一）量子科技革命第二次浪潮即将来临 量子是构成物质的基本单元，是不可分割的微观粒子（譬如光子 和电子等）的统称。量子力学研究和描述微观世界基本粒子的结构、 性质及其相互作用，量子力学与相对论一起构成了现代物理学的两大 理论基础，为人类认识和改造自然提供了全新的视角和工具。 上世纪中叶，随着量子力学的蓬勃发展，人类开始认识和掌握微 观物质世界的物理规律并加以应用，以现代光学、电子学和凝聚态物 理为代表的量子科技革命第一次浪潮兴起。其中诞生了激光器、半导 体和原子能等具有划时代意义的重大科技突破，为现代信息社会的形 成和发展奠定了基础。受限于对微观物理系统的观测与操控能力不足， 这一阶段的主要技术特征是认识和利用微观物理学规律，例如能级跃 迁、受激辐射和链式反应，但对于物理介质的观测和操控仍然停留在 宏观层面，例如电流、电压和光强。 进入二十一世纪，随着激光原子冷却、单光子探测和单量子系统 操控等微观调控技术的突破和发展，以精确观测和调控微观粒子系统， 利用叠加态和纠缠态等独特量子力学特性为主要技术特征的量子科 技革命第二次浪潮即将来临。量子科技的革命性发展，将极大的改变 和提升人类获取、传输和处理信息的方式和能力，为未来信息社会的 演进和发展提供强劲动力。量子科技与通信、计算和传感测量等信息 学科相融合，形成全新的量子信息技术领域