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2016年以來，全球出現了新一輪量子計算熱潮。這股熱潮的出現與兩個因素有關。第一，晶體管計算機似乎越來越接近理論上的極限。由于當今最先進的芯片技術已開始運用納米級的制造工藝，其繼續提升性能的空間已非常有限，摩爾定律正在面臨失效的風險。與之相對，量子計算并沒有理論上的設計極限，可能達到傳統計算機百倍甚至萬倍的效率。第二，全球開始新一輪科技競爭，算力較量成為各國競爭的焦點。近年來，隨著人工智能、大數據、物聯網、5G等新一代信息技術的廣泛應用，算力的重要性被提升到了一個全新的高度。

總體來看，美國在該領域較為領先，擁有較強的技術積淀，但中國追趕的步伐也很快。日本推出量子計算機則表明，如今，其他國家距離中美也不遠，甚至可能在一些應用領域率先取得突破。這種競爭態勢恰恰表明量子計算本身仍處于一個起步和雛形階段，各國、各企業的差距并不大，該技術還未經歷真正的考驗。

中國近年來大力推動量子科技，2016年8月，中國發射了世界上第一顆量子科學實驗衛星墨子號。隨著大國戰略競爭的加劇，中國正在進行重大的國家性工程，以搶占量子技術領域的“制高點”。盡管美國在量子科技領域具有傳統的技術優勢，但該優勢并非不可撼動。中國雖然是后來者，但這場競爭將是一場馬拉松而非短跑，從長遠來看，得到更多國家政策扶持的中國科學家將可能實現“彎道超車”。屆時，中國或將憑借量子領域的技術優勢，改變并重塑國家經濟競爭力及軍事競爭的格局，從而抵消美國目前享有的優勢。

過去幾年，中國成立了“量子信息與量子科技創新研究院”“量子信息科學國家實驗室”等多個科研機構，專門從事尖端科技的研發工作。這些機構的研究人員在基礎研究和量子技術發展方面不斷取得進展，包括量子密碼、通信與計算，以及量子雷達、傳感、成像、計量和導航，并于最近創造了一項量子糾纏新的世界紀錄。此外，以拓撲絕緣體為代表的量子材料的早期研究，可能使信息處理的新范式成為可能。中國2016年8月發射的全球首顆量子衛星“墨子”號已經成為其在科學領域實現大國崛起的象征。此后中國又在量子通信與計算領域啟動了新的國家“重點項目計劃”，必將推動其量子技術的進一步發展。

中國之所以重視在量子技術領域的競爭，是由于量子技術是軍民兩用技術的制高點之一。

其一，量子計算機。

超級計算具有廣泛的用途，目前中國在超級計算機方面暫時領先。但隨著量子計算機的發展，傳統超級計算機將顯得相形見拙。

量子計算機與傳統計算機的一個主要區別是，傳統計算機使用1和0存儲信息并進行計算，而量子計算機使用的量子比特所能包含的信息則要多得多，理論上量子計算機的計算速度會大大超越傳統計算機。2007年，D波公司宣布成功研制全球首臺商用量子計算機，盡管在量子性等方面存在爭議，但仍于2011年和2013年賣給美國洛克希德-馬丁公司和谷歌公司各一臺，其中賣給谷歌的量子計算機速度據稱比普通計算機快3.55萬倍。

多粒子糾纏的操縱作為量子計算的技術制高點，一直是國際角逐的焦點。在光子體系，潘建偉團隊在國際上率先實現了五光子、六光子、八光子和十光子糾纏，一直保持著國際領先水平。

在超導體系，2015年，谷歌、美國航天航空局和加州大學圣芭芭拉分校宣布實現了9個超導量子比特的高精度操縱。這個記錄在2017年被中國科學家團隊打破。

其二，量子通訊網絡。

將一個粒子的量子信息發向遠處的另一個糾纏粒子，該粒子在接收到這些信息后，會成為原粒子的復制品。一個粒子可以傳遞有限的信息，而億萬個粒子聯手，就形成量子網絡。量子糾纏描述了這樣一個現象:兩個微觀粒子位于宇宙空間中的兩邊，無論相隔多遠也無論中間有什么物體的阻隔，只要這兩個粒子彼此處于量子糾纏，則通過改變一個粒子的量子狀態，就可以使非常遙遠的另一個粒子狀態也發生改變，信號超越了時空的阻隔，直接送達了另一個粒子那里。

量子網絡通信不受山脈和水體的阻隔，可以與深海的潛艇或地下深處的指揮部瞬間通訊，并且訊號無法被攔截和干擾。量子網絡將增強中國在軍事、政府和商業領域敏感信息的通信安全，挫敗美國的網絡間諜和信號情報能力。

其三，量子加密。

在量子密碼系統里，任何竊取者在偷看光子束時都會更動到它，而被發送者或接收者察覺。竊聽者之所以刺探不到鑰匙，是由于海森堡的測不準原理。當我們在測量量子態的某個性質時，會使另一個性質受到擾動。原則上，這種技術可以做出無法破解的密碼鑰匙。

迄今為止，中國已經投資數千萬美元，建立了使用量子加密傳輸數據的網絡。2016年，中國發射了一顆以古代哲學家墨子命名的衛星，利用量子加密技術成功實現了北京和維也納之間的視頻通話。量子加密與通信將確保中國在未來威脅面前更加安全。

量子計算機巨大的計算能力可以將對手沒有經過量子加密的敏感信息系統置于風險之中，因此中國絕對不敢落后。

其四，量子雷達。

2012年，美國羅切斯特大學光學研究所的研究團隊成功研發出一種抗干擾的量子雷達，這種雷達利用光子的量子特性來對目標進行成像。由于任何物體在接收到光子信號之后都會改變其量子特性，所以這種雷達能輕易探測到隱性飛機，而且幾乎是不可被干擾的。

繼中國自主研制的世界首顆量子科學試驗衛星"墨子號"成功發射后，中國科學家在量子科學領域再傳捷報。由電子科技集團第14研究所領銜研制的量子雷達取得突破性進展，完成了量子探測機理、目標散射特性研究以及量子探測原理的實驗驗證。 2016年8月，中國電科首部基于單光子檢測的量子雷達系統在14所研制成功，達到國際先進水平。

其五，量子傳感器。

量子傳感器是根據量子力學規律，利用量子效應設計的、用于執行對系統被測量進行變換的物理裝置。美國陸軍研究實驗室傳感器與電子設備局物理學家Qudsia Quraishi博士指出，下一代精確傳感系統涉及量子傳感器，量子傳感器基于激光冷卻原子，極可能大幅提升系統性能。激光冷卻原子是小型相干氣體原子，可以測量重力場或磁場變化，不僅非常精確，而且靈敏度很高。

美軍正在探討的量子傳感技術領域包括：陀螺儀、磁力測定、重力梯度測量、下一代小型傳感器以及原子電子技術。利用陀螺儀，可以測量物體旋轉變化，因此原子陀螺儀可以用于精確導航和地震探測。重要的是，基于原子的導航不需要GPS信號，因此，可以在GPS拒止環境下使用。總之，量子傳感技術將給美軍帶來諸多益處。