信息科技领域发展态势及趋势分析

本文分析了全球信息科技领域近两年的发展态势,综合比较了重要的科技战略、规划与政策,回顾了重大科技前沿及突破性进展,梳理了信息科技中长期发展主要趋势和发展规律。分析表明,世界主要科技强国在近两年均加强了在人工智能、量子信息、网信安全、高性能计算、5G和大数据等方面的战略规划与部署。同时,人工智能在越来越多的专业方向已接近甚至超越人类水平;量子保密通信开始走向大规模应用,量子计算机研发已接近实现"量子霸权";高性能计算新型体系结构不断突破、能效显著提升,且呈现出与大数据、人工智能协同发展的态势;集成电路沿着继续缩小尺寸、集成多种功能、探索后摩尔时代新型器件与技术等三条路径往前发展;区块链技术日益获得金融、税收和政府管理事务部门的重视;边缘计算成为新兴技术理念,其业界影响力正快速提升;网络与信息安全问题爆发趋于大规模化。未来,信息科技将沿着多项趋势快速发展并重塑相关产业和人类社会,同时也需要克服能耗、安全、物理极限等若干挑战。     

面向近期量子处理器的量子神经网络研究进展

近年来,人工神经网络在各领域得到了广泛的应用,展现出强大的计算智能.与此同时,量子计算硬件也得到了飞速发展,近期量子处理器已具备较稳定的计算能力和抑制退相干能力,多家商用云量子计算机公司已能够为世界各地的学者们提供在线量子计算实验平台.在诸多技术领域的迅猛进展下,量子神经网络这一交叉领域也重获科学界的关注,涌现出了大量新的研究思路并取得了重要的实验进展.本文首先对早期量子神经网络的研究思路作简要阐述,然后对基于近期量子处理器的量子神经网络的数据编码、算法流程和量子电路设计等进行综述分析,最后总结量子神经网络领域的数个关键科学问题,对未来研究方向做出展望.     

编者按

正在量子理论和技术近百年的发展进程中,在对量子规律进行被动观测的基础上,对量子规律宏观体现这种"自上而下(top-down)"的应用,已使得人类在物质科学、信息科学和生命科学等领域获得了空前的发展,从根本上改变了人类的生活方式和社会面貌,促进了物质文明的空前进步.     

国际量子计算战略布局比较分析

本文首先定性调研了美国、欧盟、英国、日本等主要国家和地区的量子计算相关战略与路线图,比较分析了各国/地区的代表性战略与路线图目标,以及获资项目的研发重点等。接着,总结各国/地区针对量子计算发展的政策措施特点,如:成立新机构以高度统筹研发活动与管理协调工作;建立研究中心并强调跨学科研究与长期基础研究支持;制定路线图目标与时限,持续监测进展并评估成效;培养面向未来的专业量子从业人员;推进国际合作,并重视国家安全维护等。最后,从制定国家量子计算技术战略、成立新机构以统筹管理和开展评估、培养跨学科的量子计算技术人才等多方面,为我国量子计算发展提出启示建议。     

量子技术对现代战争的影响

随着量子力学与信息技术的深度融合,世界各国高度关注新型量子技术的研究与发展,而量子技术的巨大优势同样引发了各国军事领域的广泛关注。本文重点分析了量子通信、量子计算、量子雷达技术对现代战争的影响及当前发展现状,并从作战理念、作战样式、武器装备发展等方面给出思考与启示。     

"量子科技"专题序言

量子信息科技在提高可计算能力、提升度量精度、确保信息安全等方面具有突破传统技术瓶颈的潜力,成为信息、材料和生命等科学领域重大技术创新发展的源泉.2020年10月16日,中共中央政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[1].中共中央总书记习近平主持学习并指出"量子科技发展突飞猛进,成为新一轮科技革命和产业变...     

量子技术2.0热点迁移动向分析

<正>"量子技术2.0"作为一项新技术,可用于准确控制量子状态、进行量子纠缠和量子干涉等量子力学特性的测量、通信和信息处理等,代表性研发方向有量子传感器、量子通信、量子密码、量子计算机和量子模拟器等。目前,美国、欧洲和中国政府都在扩大对量子技术2.0的研发投资,日本从2018年12月开始,将其作为"推动创新的三大领域"之一。2019年4月9日,日本科学技术振兴机构(Japan Science and Technology Agency,J     

基于半导体量子点的单光子源:原理、实现和前景

确定性和高度不可分辨的单光子源是实现线性光学量子计算和固态量子网络的重要前提条件.半导体自组装量子点,具有良好的稳定性,易于集成于高品质因子的纳米微腔中,可获得超高亮度的单光子源.同时量子点可以作为光子—自旋比特的接口,可扩展的量子网络的结点.近年来共振激发技术的发展以及微腔加工技术的进步大大地提高了半导体量子点单光子源的品质,而成熟的半导体技术为这种单光子源的实用化奠定了基础.本文首先介绍单光子源的产生原理、性质以及在量子信息量子计算等领域的应用,然后介绍基于半导体量子点单光子源的技术发展和微腔量子点的进展.最后,讨论量子点单光子源未来的发展趋势.     

量子信息领域的国家战略布局与研发态势分析

近年来,以量子计算、量子通信和量子测量为代表的量子信息领域持续活跃,已经成为基础研究探索、颠覆性技术创新以及未来产业变革的重要发展方向,因此明晰量子信息领域的发展态势,对于我国建设世界科技强国具有重要价值。本文首先介绍了量子信息领域的相关概念与研究现状,其次分析了美国、欧盟、英国、日本、中国的量子战略布局,最后结合论文与专利的多维度计量分析,展示了量子信息领域的研发态势。研究发现：当前量子信息领域正处于迅猛发展阶段,国际科技强国都高度重视在该领域的政策布局、资金投入、人才引育和国际合作等,其中美国最具优势;中国在量子通信及量子计算领域基本跻身核心位置,未来还需要加速实施量子信息领域战略部署、积极引聚育留量子信息科技人才、深度推进量子领域产学研协同创新等。     

发挥"两弹一星"精神拔量子信息科技头筹——在"量子信息前沿领域和战略科技力量高层次专家研讨会"上的致辞

尊敬的各位专家、代表: 大家早上好! 应中国科学院成都文献情报中心的邀请,参加此次量子信息前沿领域研讨会,我非常高兴.国家、中科院等从战略层面高度重视量子信息技术的研究,对我们量子信息及相关领域的研究人员和前沿科技战略情报研究人员而言,这是最好的交流研讨机会. 1982年费曼提出"量子计算"的概念,标志"量子信息"的诞...     

我国信息科技领域主要短板问题及研发建议

本文围绕信息科技的集成电路、操作系统和网络安全三大传统方向及量子计算、后量子密码和神经形态计算等颠覆性技术,深度剖析我国面临的诸多短板问题,分析国内外相关计划与重点。从夯实产业基础、布局新兴方向、打造操作系统生态系统、设立颠覆性技术重大计划等方面,对我国相关领域研究工作提出相应建议。     

美国对量子信息科学发展的政策考量

正美国国家科学技术委员会(NSTC)在2016年7月发布的报告《推进量子信息科学:国家挑战与机遇》中指出,制定一项协调一致和有效的国家量子信息科学(QIS)研发政策需要政府、学术界和私营部门的通力合作,尤其需要解决机构壁垒、教育培训、技术转移、材料制造和资金稳定等关键领域的问题。这些关键领域随后又在能源部报告《基础科学、量子信息科学与计算交界处的量子传感器》以及国会听证会中被反复强调。     

国际量子密码技术专利发展态势与热点分析

随着互联网信息技术日新月异的发展以及量子时代的不断迫近,各国对量子密码技术研究的重视程度越来越高.量子密码技术专利数据可以很好地反映一个国家在量子密码领域技术的进展和成果,揭示国家的科技实力和国防力量.本文对量子密码技术专利进行深入分析,以期全面揭示量子密码技术的研发现状、研发热点、技术布局及竞争格局等.研究结果表明,...     

量子信息技术发展态势与规划分析

量子信息技术被认为是最具颠覆性的关键性新兴技术之一。近几年,主要国家密集出台重大发展战略与规划布局量子信息,世界知名企业纷纷投入重金抢占发展先机,同时,量子信息成为了国际著名智库、咨询机构、媒体的热议话题。种种迹象表明,量子信息技术正在加速从实验走向产业化,其战略意义正在不断提升,其变革未来科技、国家安全、国防军事、产业经济等领域的潜在能力备受关注。本文剖析了量子信息技术的发展历程、重点领域、主要发展趋势与国际发展动向,并针对我国情况提出了相关建议。     

量子系统科学的重要分支:量子控制论

本文针对量子通信和量子计算等量子信息学的发展趋势,全面阐述量子系统科学的重要研究方向——以研究微观世界系统量子态的控制问题的新兴边缘学科--量子控制论.文中先从量子信息论引出量子控制论,进而对量子控制的定义、特点、研究现状、研究内容进行了系统的阐述,并提出了一些新的研究思路。     

中美量子计算研发现状对比分析及启示

量子计算在解决某些问题时的算力远超传统计算,兼具巨大的商业和军事应用潜力,是各国必争的战略领域.本文通过梳理和分析中美两国在量子计算领域的政策和研发现状来为我国推进量子计算发展提供参考.首先,分析了中美量子计算领域近期重要科技规划:美国重视战略部署和顶层设计,有效发挥国家战略科技力量优势;我国国家战略层面高度关注,科技...     

量子通信现状与展望

本文综述量子通信基本原理、方法、技术手段与应用.介绍量子保密通信基本协议和诱骗态方法,以及基于纠缠分发的量子通信,含基于纠缠光子对的量子保密通信、量子态隐性传输、纠缠光子对操控等.介绍量子通信的技术与应用现状并对未来发展方向做展望.     

基础前沿交叉领域进展与趋势

基础研究是科技强国和现代化强国建设的基石,世界主要发达国家重视基础研究战略部署,全球科技竞争不断向基础研究前移。本文从基础交叉前沿领域国际重要的规划和计划,以及领域最新进展和重大突破着手,分析了目前基础前沿交叉领域发展的新方向和新趋势。分析结果显示,数学各分支更加深入交叉融汇,尤其是与自然科学、工程技术与社会科学更加广泛的交叉融合;大数据和人工智能的发展、新材料和新效应的发现,将会极大推动凝聚态物理、软凝聚态物理和材料物理的发展;引力波、中微子、宇宙射线天文学打开了观测宇宙的新窗口,天文学观测进入多信使时代;天文学观测视角从陆地拓展到极地,从地基拓展到空基;天文学观测进入多平台时代;化学通过与生命、医学、材料、环境、能源等其他学科的交叉融合,不断发现新问题、发展新方法、开辟新方向;纳米科技将成为推动世界各国经济发展的重要驱动力之一,越来越受到世界各国关注,纳米科技由基础研究向应用研究及产业化转变;量子计算时代即将来临,到2030年量子计算的应用市场规模可达500多亿美元,量子计算将在未来25年走向技术成熟。     

国外典型量子产学研联盟案例研究及对中国的启示

作为当今世界科技的最前沿领域,量子科技的发展正在带来颠覆性和革命性的科学发现和科技发明,这无疑将推动人类社会实现跨越式发展。以美国、欧盟等为代表的世界发达国家和地区都在加大对量子科技的投入、加速研发进度,在这一进程中,产学研联盟成为很多国家和地区建设量子创新生态系统的战略性抓手。本文调研分析了美国量子经济发展联盟(Quantum Economic Development Consortium,QED-C)、欧盟量子旗舰社区两个在国际上具有代表性和重大影响力的产学研联盟和协同社区,从成员构成、组织结构、运行模式、使命、目标、愿景、关键举措等角度,系统研究和解析了其构建模式和协同特征。同时结合中国量子科技领域的联盟发展现状及问题,从整体性战略发展规划、开放式创新生态系统构建、主体泛化的联盟与社区培育、具备社群机制的科学教育与科学传播群体四个维度对量子科技的发展提出实效建议。     

日本在量子信息领域的项目部署

<正>《量子科学与技术》期刊近期发文回顾了2009年以来日本的国家级量子信息科学与技术研发项目,以及针对下一阶段的新项目部署。日本内阁的FIRST计划(2009—2013)在日本内阁自2009年推出的"最尖端研发支援计划"(FIRST)中,量子信息技术领域的5年预算达到3000万美元。FIRST计划揭示了量子信息处理技术的两个重要事实,对日本的后续工作产生了很大影响。