对大众来说，“量子”已经不是一个陌生的词，但一些店家的欺骗和过度宣传，让这个词显得不这么纯粹。“遇事不决，量子热学”这句嘲讽的话，道出了这个领域的难堪窘境。
真正有技术浓度的量子科技应当是怎样样的？目前量子科技主流的研究方向，是量子热学和信息科学的交叉学科——量子信息。
实际上，以量子信息为代表的量子科技，正在推进着第二次量子革命。第一次量子革命主要是借助微观粒子系统的数学规律，诞生了半导体、激光和核能等新技术领域。而第二次量子革命，则是通过直接观测和操控微观粒子系统，对量子信息进行运用。
和信息技术包含信息获取、处理和传递三个部份类似，对量子信息的运用，可细分为量子检测、量子估算和量子通讯。这其中，量子通讯和量子估算最受关注，但量子检测同样具有极大的发展潜力和市场前景。这么，在这三个领域中，中国目前处于哪些样位置？
图片来自于锐观咨询"alt="图片来自于锐观咨询"/>图片来自于锐观咨询在量子通讯领域处于领先地位
所谓量子通讯，即借助微观粒子的特点，对传输的信息进行加密。值得注意的是，这儿所说的“量子通讯”本质上是一种新的加密手段，而信息的传输方法仍是常规手段（如光纤）。
中国科学技术学院院长陈宇翱介绍，构建量子保密通讯的终极目标，就是构建覆盖全省乃至全球范围的量子保密通讯网路。目前世界上比较公认的路线图是：先借助光纤在城市内建立一个网路，之后借助中继联接城市。在超远距离，通过卫星的中转实现远距离的量子通讯。
中国早已率先走完了整个路线图。中国科学技术学院院长陆朝阳表示，在量子通讯领域，“我国是全面领先于法国和德国的”。
专利数目彰显了这一优势。据中国信息通讯研究院统计，中国近来几年申请量子通讯相关的专利相当多，低于日本和韩国。因为初期中国专利申请量较少，所以目前中国专利授权量多于印度，但未来会继续上升。
专利之外，中国实实在在地在量子通讯领域取得不少突破。科普中国一篇文章写道，在很长时间内，量子通讯的安全传输距离，只有10公里量级，因而学术界以前觉得量子密码学基本早已到头了，没有太大前途。2003至2005年期间，俄罗斯和中国科学家提出了一种新的合同，致使安全传输距离可以提升到百公里的量级。自此以后，量子通讯蓬勃发展，而中国获得了领先地位，大部份的新纪录都是中国科学技术学院的研究团队创造的。
说到中国科学技术学院，肯定绕不开潘建伟团队。早在2003年，该团队就提出，借助卫星实现星地间量子通讯、构建覆盖全球量子保密通讯网的方案。这方案于2011年末即将立项，并在2016年8月16日走出里程碑式的一步：中国发射了世界上第一颗量子科学实验卫星“墨子号”。
基于“墨子号”卫星，潘建伟团队在2017年8月完成了三大科学实验任务，比预料提早了一年多。这标志着中国率先把握了星地一体广域量子通讯网路技术。
2017年9月29日，中国开通了世界首列量子保密通讯干线“京沪干线”。这条量子通讯保密干线全长2000多公里，联接了上海和广州，贯串西安和兰州，共有32个量子通讯节点。
尽管量子加密的形式不可破解，但通讯节点却是可以被攻占的。以前有过论文提出，通过功击节点的信源端来诈骗量子密码。简而言之，就是用数学手段来功击量子通讯所需的设备，而非物理意义上的破解密码。也就是说，“京沪干线”在工程层面上，当然是有理论上漏洞的。其实，这些漏洞也可以通过工程手段来解决，例如强化设备安全性。
事实上，借助“墨子号”进行量子通讯，也有安全隐患。基于常规传输方法进行信息传输，“墨子号”卫星把握着用户分发的全部秘钥，如果卫星被他方控制，就存在信息泄露的风险。不过，潘建伟及其团队于2020年6月发表在《自然》杂志上的一项成果解决了这个问题。
该团队借助量子纠缠的特点，只在地面站用户端对量子进行检测，纠缠源（卫星）不把握秘钥任何信息，虽然卫星被他方绑架了，秘钥也不会泄露。在该论文之前，基于卫星纠缠的分发，效率低下、错误率高，不足以支持量子秘钥分发。该团队通过对地面站望远镜进行特殊设计，升级主光学和后光路，解决了卫星纠缠分发效率低的问题。
最终，她们利用“墨子号”，在相隔1120公里的两个地面站之间，成功实现基于纠缠的量子秘钥分发。虽然在卫星被他方控制的极端情况下，通过数学原理仍然能实现安全量子通讯。《自然》杂志审稿人对这一成果的评价是：“这是建立全球化量子秘钥分发网路、甚至量子互联网的重要一步。”
不管怎样说，有了“京沪干线”和“墨子号”，意味着中国初步建立了天地一体化的广域量子通讯网路基础设施。在此基础上，中国得以加快量子通讯技术的产业化应用。
就“京沪干线”而言量子计算和量子通讯，早已被用于金融、政府和国防等领域的加密数据传输。一些互联网企业，也可通过阿里云使用云上量子通讯加密服务。“墨子号”的产业化难度相对较高，过去配合“墨子号”使用的量子卫星地面站，容积庞大，重达十几吨，无法产业化应用。
2019年12月30日，中国自主研制的首个大型化可联通量子卫星地面站（重量仅80多公斤），与“墨子号”对接成功，实现了量子技术产品化的突破量子计算和量子通讯，中国量子通讯有望步入产业化的时代。
在建设“墨子号”和“京沪干线”项目过程中，潘建伟团队通过成果转化培植了一家商业公司——国盾量子。2017年起，日本将量子通讯相关的关键技术、产品和元件纳入出口管制名单，国盾量子希望靠自主研制，保障项目关键元元件的供应。
2020年7月，国盾量子作为A股“量子通讯第一股”上市，当日午盘价较发行价暴涨10倍，足见中国资本市场对量子通讯技术的亲睐。不过，整体而言量子通讯仍然是一种新技术，现阶段还处于产品推广期。
在量子估算和量子检测领域，仍待追赶
量子估算是指借助量子力学原理来处理信息，相应的计算机被称之为量子计算机。1981年，波兰化学学家盖瑞・费曼提出，原则上，人们可以设计一种计算机，该计算机通过量子力学特点来工作。精典计算机的信息单位是比特，而量子计算机基于量子比特。
经过几六年的发展，研究者们早已搭建起整个量子估算的理论体系。目前研究的重点，是把理论研究进行产业化。据中国科学技术学院博士、本源量子总工裁张辉介绍，从量子估算角度看，中国和印度起码还有4~5年的差别。
据中国信息通讯研究院统计，在专利层面，爱尔兰不管是申请量还是授权量，都居于前列。中国专利申请量在2018年超过了俄罗斯，但授权量与日本仍有不少差别。
一些关键成果都是日本企业率先作出了突破。2019年初，IBM推出了20个比特的量子估算截击机，而且早已开始售卖。2019年10月，《》杂志刊载了关于“实现量子优越性”的论文。制造出了53个量子比特数的量子计算机，同样的估算量，量子计算机用200秒就完成了，而目前最强的精典超级计算机，要耗费10000年才会完成。
目前，中国的学界和业界正努力减短和日本的差别。在学界，四川学院和中国科大学组成的团队，于2019年8月研制出了一枚具有20个量子比特的量子芯片，而且成功操控其实现全局纠缠，刷新了世界纪录。此前，固态量子元件中生成纠缠态的量子比特，最多是12个。
在业界，大公司如腾讯、阿里巴巴、百度和华为，创业公司如本源量子，都在量子估算上有所建树。其中，阿里巴巴在2017年5月宣布，造出了第一台光量子计算机。2018年5月，阿里巴巴达摩院量子实验室，研发出了全球最强量子点路模拟器“太章”。而本源量子在2020年9月12日，上线了中国首个接入实体量子计算机的量子估算云平台。被接入的量子计算机叫“悟源”，不仅内层制热机由美国供应商提供外，其他部件都是本源量子自主研制，或由国外厂商制造。
这台量子计算机只能提供6个量子比特，对标的是IBM在2017年在云端发布的5比特量子计算机。目前，IBM在云平台上提供了50个量子比特的估算系统。
量子通讯和量子估算之外，量子信息学科还有另外一个重要方向——量子检测。精典检测方式受限于种种诱因，检测精度提高面临困局。而量子检测通过借助量子体系（如原子和光子）的量子特点或现象，如叠加态、纠缠态、相干等，可以突破精典热学框架下的检测极限，实现更高精度的检测，例如中国的北斗导航系统借助量子检测技术，把定位精度提升到十分高的程度。
如上文所说，量子通讯和量子估算在舆论场有较高声量，而量子检测的公众认知度相对较小，但普通人首先能用上的量子科技，其实就是量子检测相关成果。
据中国信息通讯研究院统计，与量子通讯和量子估算相比，量子检测领域的专利申请和研究论文总数偏少，但近些年来呈现下降趋势。从地域上看，美、中、日的专利申请量较多，且中国在2018年超越了法国，但综合实力仍不及新西兰。
中国的研究多集中在院校和科研机构，如上海民航航天学院、中国科学技术学院以及中国航天科工四院33所，其中中国科学技术学院刚才取得一项重要科研进展。
据新华社2020年10月20晚报道，潘建伟、陆朝阳等人与日本耶鲁学院等机构的学者合作，在同时具备高含量、高效率的单光子源元件上观察到硬度压缩，为实现基于单光子源的量子精密检测奠定了基础。
总的来说，以量子信息为代表的第二次量子革命中，中国处于竞争的第一梯队。在量子通讯领域，中国领先于世界。而在量子估算和量子检测领域，中国仍需追赶。