湖北省知识产权局

在亚太经合组织第三十次领导人非正式会议上，国家主席习近平发表题为《坚守初心团结合作携手共促亚太高质量增长》的重要讲话，强调要加速数字化转型，缩小数字鸿沟，支持大数据、云计算、人工智能、量子计算等新技术应用，不断塑造亚太发展新动能新优势。

量子计算是直接利用叠加和纠缠等量子力学现象对数据进行运算的一门科学，能够突破摩尔定律瓶颈，在特定测试案例上表现出超越经典计算机的计算能力。量子计算经历了由科研机构主导的基础理论探索和编码算法研究阶段，目前已进入由产业和学术界共同合作的工程实验验证和原理样机攻关阶段。国外科技巨头陆续开始布局量子计算产业发展。国内企业还处于观望阶段。虽然各国对于量子计算的研究还不太成熟，但对小规模量子计算机的实用化研究已初具雏形。随着量子计算技术的发展，未来将会产生一系列重要的商业应用，从而带来利润丰厚的市场机会，在国家科技竞争、产业创新升级、国防和经济建设等领域具有重要战略意义。

为推动量子计算产业的快速发展，湖北将量子科技产业作为全省九条新兴特色制造业产业链之一，强力推动发展壮大，以打造全国量子科研高地、产业高地为目标，推动形成湖北量子科技创新先行、项目先进、产业先聚、市场先熟、品牌先立“五项创先”，将“量子计算机及量子计算服务”作为五大领域关键技术之一进行集中攻关。

本项目立足湖北省量子计算产业链现有发展状况，对量子计算产业链上游硬件设备和软件开发工具包、中游整机与操作系统软件，以及算法和应用软件、下游量子计算应用，对产业链各具体对象以及产业集群发展进行分析，厘清产业链、技术链、创新链、价值链现状，找准产业集群的优化方向，描摹发展及创新资源优化布局路线，明晰湖北省未来的重点技术发展方向和创新发展方向，助力湖北省量子计算产业快速发展。

1. 全球及国内人工智能产业现状分析

（一）全球持续深化量子计算布局，正进入快速发展期。

量子计算以微观粒子构成的量子比特为基本单元，具有量子叠加、纠缠的特性。通过量子态的受控演化，量子计算能够实现信息编码和计算存储，具有经典计算技术无法比拟的巨大信息携带量和超强并行计算处理能力。随着量子比特位数的增加，其计算存储能力还将呈指数级规模拓展。这是目前量子信息技术（Quantum　Information　Technology）领域重点关注的发展方向之一。

从全球范围看，主要科技强国持续发力布局量子信息，密集推出相关科技战略规划，主要包含基础研究的战略部署、全链条协同创新、产业化应用落地以及人才发展等方面的目标和措施。美国、中国、英国、澳大利亚、德国、欧盟等国家地区均发布了量子科技规划或法案，以支持量子科技发展。而为了进一步推进量子信息的发展，各国之间还加强了多方位的战略合作，美国、加拿大、澳大利亚、法国、德国、瑞士、芬兰、日本等都互相开展政府层面的战略合作，共同制定发展规划或共同投入资金开发量子项目，合作培养下一代量子人才与共同投入研发基础设施等，以促进量子技术研究与量子产业发展。

图1　全球主要国家量子计算政策

相比于美国与西方发达国家之间的密切合作，美国联合其盟友对中国展开了科技封锁。无论是美国颁布的《关于加强国家量子计划咨询委员会的行政命令》和《关于促进美国在量子计算方面的领导地位同时减少对脆弱的密码系统的风险的国家安全备忘录》，还是针对半导体行业的《2022年芯片和科学法案》，都在不断限制中国的量子科学技术研发与产业发展。2023年美国总统拜登在8月9日签署行政令，禁止美国实体和个人在半导体、人工智能和量子信息技术三个领域，对中国进行投资。

图2　多国和地区建立“环中国”量子计算生态“链”

（二）我国量子技术投资活跃，国内量子计算市场规模已达1.1亿美元，产品研发追赶国际水平。

在2018年到2024年量子迅速发展的时段，全球范围内对量子信息研究的资金投入呈现出显著增长的趋势，多个国家和地区已经将量子技术作为国家战略的重要组成部分，从几个主要的投资地区的整体占比情况来看，不同地区投入有着明显的差距，包括中国、日本、韩国、印度以及新加坡在内的亚洲投资占比最多，占全球投资总量的41.35％，其次是包括英国、德国和法国的欧洲占32.01％、包括美国和加拿大的北美洲占26.11％，投资相对较少的中东地区投资仅占全球投资的0.53％。从单个国家的投资情况来看，中国五年的投资总量为63亿美元，成为全球投资总量最多的国家。

总部位于加拿大的全球前沿科技咨询机构ICV与国内知名量子产业服务平台光子盒联合发布的2022年版报告中的数据显示，2022年，全球量子计算产业规模较2021年增长了61.25％，达到了12.9亿美元，其中中国市场为1.1亿美元，含中国的亚太区域总体为2.8亿美元，北美为4.3亿美元，欧洲4.9亿美元，占全球的比例分别为8.5％，22％，32％、36％。

目前，国内已有大量企业进军量子计算领域，推动量子计算产品的市场化运作。国内行业龙头的企业本源量子在主攻超导路线的同时，也注重半导体方向。在超导路线上，对标IBM、谷歌等国际巨头，已先后推出第一代6比特超导量子芯片夸父KF－C6－130、第一代24比特超导量子芯片夸父KF－C24－100、第二代硅基自旋2比特量子芯片玄微XW－S2－200等。本源量子已研发出的“悟源”24比特超导量子计算机，在2021年实现整机交付。能力更强的“悟空”量子计算机，搭载的是72位自主超导量子芯片夸父KF－C72－300，标志中国自主超导量子计算机制造能力从小规模开始进入中等规模阶段。中国科学技术大学（以下简称“中科大”）是国内量子计算产业中的另一大主力，其升级后达到176量子比特的祖冲之号超导量子计算机在其量子计算云平台上线。除中科大外，浙江大学、清华大学和中国科学院下属研究所等，也在进行着超导路线的量子计算研发以及相关软件的开发。

2020年6月，我国提出的《信息技术量子计算术语和词汇》国际标准提案在国际标准化组织／国际电工委员会第一联合技术委员会（ISO／IEC　JTC　1）成功立项，并在2022年4月通过，成为第一个量子计算国际标准ISO／IEC　4879，在一定程度上反映出我国关于量子计算产业的重视程度和技术水平。该标准从基础概念、硬件部分、软件部分和应用部分四个方面给出了50余条量子计算术语和定义，对于在量子计算领域达成概念共识具有重要意义，有利于量子计算产业的良性发展。

二、全球及中国量子计算产业创新态势研究

（一）全球量子计算产业创新态势

1、技术创新持续活跃，正逐渐成为前沿科技领域的研究重点。

截止2024年12月，全球量子计算专利申请公开量累计2.9万件，授权有效量累计8404件，申请量总体快速上升的趋势。从技术来源来看，全球提交量子计算专利数量最多的前六名依次是美国（10242件，37％）、中国（5555件，21％）、日本（4576件，17％）、加拿大（1212件，4％）、德国（949件，4％）、韩国（911件，3％），中美是主要的技术来源国家。美国起步明显早于中国，主要是因为美国对量子计算的政策布局要早于中国。根据各国的专利授权情况分析，目前美国授权有效的专利数量为3621件，全球排名第一。中国授权有效专利为1966件，目前全球排名第二，日本的申请总量和中国大体相当，但授权总数仅为504件，大部分专利处于无效状态，代表日本在量子计算领域逐步退出了市场竞争。

根据全球主要受理局专利申请年度变化趋势，过去几十年来美局专利申请的比例一直很高，反映了美国在量子计算领域的领先优势。近几年中国专利申请份额快速增加，2020年赶超美国，成为全球的第一布局地。中美成为主要的技术发展地，也会是量子计算未来主要的市场地。

2、中游整机多技术路线竞相争鸣，短期难以形成方案聚焦。

量子计算中游整机包括不同技术路线，超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算、中性原子量子计算等四个主流技术方向。四种技术方向的专利申请量都出现明显的上升趋势，四种技术方向均受到广泛关注，其中超导量子计算机的上升速度最快，离子阱和光量子的上升速度次之，且二者的上升趋势相当，中性原子的专利申请上升速度最慢。从专利申请总量和授权总量两方面均可看出，超导路线申请量和授权量目前排名第一。

图3　量子计算主要技术路线申请趋势

从全球不同技术路线研制企业分布来看，共有60余家量子计算机硬件系统研制企业，其中专注于超导路线的企业数量最多，共25家，占36％，超过三分之一。离子阱、光量子路线分别为13、12，数量相近。中性原子量子计算相对少，仅有8家。由此可见，目前超导量子计算机的发展相对成熟，而中性原子量子计算还有很大的发展空间。

图4　量子计算四种技术路线专利申请与企业分布

从四种主流技术路线关键指标的代表性成果对比情况来看，超导量子计算处理器比特规模和保真度等指标逐年稳步提升，是量子计算领域业界关注度最高的发展方向；离子阱路线需要突破比特规模扩展、高集成度测控等技术瓶颈，未来能否占据优势仍有待进一步观察；专用光量子计算近年来的研发成果较多；中性原子路线近年来在比特数目扩展和量子纠错等方面进展迅速，有望成为技术路线竞争中的后起之秀。多条硬件路线的技术突破难度和发展应用前景存在差异，各有优劣势，目前仍处于并行发展阶段，何种体系最优尚无明确定论。当前量子计算原型机的性能水平距离实现大规模可容错通用量子计算依旧存在较大差距。

（二）中国量子计算产业创新态势

1、中国量子计算专利申请总量全球排名第二，科研院所研究占比较大，海外布局明显不足。

目前中国量子计算全球申请总量和全球授权有效专利总量排名第二，专利申请逐年增加，从2022年开始，中国的申请量首次超过美国，年申请量全球第一；在2024年，中国的年授权数量首次超过美国，年授权有效量全球第一。

图5　各国专利审中／失效／有效状态分析

通过对比中、美、日、加、德、韩的专利申请人的类型可以看出，我国专利更多的来自高校和科研机构，国内科技企业多与科研院所合作，相关研究工作和专利布局大多处于起步阶段。其中，高校和科研院所是中国量子计算的核心研发力量，国内申请人中，高校、科研院所的专利申请量为2283件，占中国专利申请总量约41％，比重较大，代表中国的量子计算技术还处于研发阶段。公司和初创企业将成为发展量子计算系统的关键因素，将量子研究转化为产品和服务，在其他行业产生价值，我国的量子计算产业需要更多的企业加入到产业研究中，实现量子计算的产业化转型。

图6　各国专利申请人类型对比分析

各个国家除了在本国外，还在世界主要国家／地区有大量专利申请，并注重地域之间分布均衡。美国申请人总申请量10242件，在本国申请量为4215件，美国申请人在本国专利申请仅占总申请量的41％。对比其他国家，美国重视利用多边申请布局海外市场，向海外输出、布局专利量最多。向中国、日本、欧洲、韩国分别申请768件、823件、982件、324件，美国在各个国家布局较为均衡。

中国是量子计算专利申请总量量第二大国家，申请总量为5555件，在本国申请4574件，中国申请人在本国专利申请在总申请量的占比高达82％。中国专利布局主要集中在国内，海外布局严重不足。

2、中国量子计算产业链基本完备，关键环节发展仍有待推进。

（1）国内企业在上游测控设备领域存在优势，中游整机技术追赶国外企业，下游应用仍处于实验室阶段。

整个量子计算的产业链包括上游硬件和软件开发工具包，中游整机与操作系统软件以及算法和应用软件，下游量子计算主要应用领域。

从产业链来看，在上游设备领域中，量子计算设备供应商主要以国际公司为主，特别是稀释制冷机和低温同轴线缆。但在其他领域，中国企业已经占有一席之地，特别是测控系统，中微达信、国盾量子和本源量子与国外厂商并没有差距，衰减器、滤波器等低温组件，本源量子也取得了一定突破。芯片制造方面，目前量子芯片的制造过程主要是在实验室完成的，但有一些领先的量子计算团队已经在工厂制造量子芯片，例如，谷歌「悬铃木」量子芯片就是在加州大学圣芭芭拉分校（UCSB）的一家工厂制造的。2022年1月，本源量子自主建设的两大实验室——量子芯片制造封装实验室和量子计算组装测试实验室正式启用，这也是继2021年本源－晶合量子芯片联合实验室后建成的国内第二个工程化量子芯片实验室。

在中游的硬件整机和配套软件领域中，美国仍然在硬件整机公司和配套软件公司都占据绝对优势：拥有19家硬件整机公司和25家配套软件公司，分别占全球的25.7％和29.8％，研究方向涵盖了绝大部分的技术路线。中国也是硬件整机公司和配套软件公司都占据相对优势的地区，拥有15家硬件整机公司和7家配套软件公司，分别占全球的20.3％和8.3％，涵盖了超导、离子阱、光子、中性原子等主要技术路线。

对于下游，主要指量子计算主要的应用领域，当前已有多个细分行业领域的代表性企业与量子计算公司展开合作，共同探索应用开发，随着量子计算机技术的逐步完备，特别是专用量子计算机的问世，将有望在5年内实现实际的下游应用。

（2）国内在各分支均有创新，测控系统创新实力较强，部分环节核心专利仍掌握在国外企业手中。

中国目前的创新实力与国外存在一定差距，在上游，稀释制冷机、低温组件和测控系统三个领域中中国申请人专利申请占比分别为10.59％、12.91％和28.81％，其中稀释制冷机、低温组件两个领域国内创新实力与国外存在明显差距，所以国内的涉及量子计算稀释制冷机、低温组件的设备供应商以国际公司为主。但在其他领域，中国企业已经占有一席之地，特别是测控系统，中国企业的创新实力较强。在中游，国内离子阱和光子量子专利申请占比较高，基本是紧追全球脚步。

图7　量子计算重点技术分支分布

将“从申请公开后累计被其他专利引用次数超过100　次的被引专利”定义为高被引专利。高被引专利在行业内创新性强、具有启发价值。通过智慧芽专利数据库共检索到87件量子信息技术高被引专利，其中：美国有37件、位居第一；加拿大有17件，均来自D－Wave　公司，位居第2位；日本有6件，分别来自东芝公司和索尼。高被引专利中，D－wave公司17件，排名第一，D－wave是全球第一家成功实现商业化的量子计算公司，最先进行量子计算研究的公司，其拥有大量基础性的专利，为公司后续的快速发展奠定了较好的基础。绝大部分的高被引专利均在美国申请保护，可以看出美国还是全球量子计算技术的绝对霸主。而中国尚未拥有高被引专利，说明中国的基础性和奠基性量子信息专利还远远不够，未来需要补齐短板，鼓励高校、科研院所和量子计算小巨人企业加大研发投入，打通从基础研究、应用研究到成果产业化的研发链条，基于国内现有的量子信息重大科技创新平台引才聚才，引导科技金融公司对量子信息独角兽企业加大金融扶持力度；此外，组建企业创新联合体，鼓励中国企业在全球范围进行专利布局，抢占量子计算国际市场。

图8　高被引专利分布

（3）中国量子计算技术实力与国外企业存在较大差距，加强基础性技术研究迫在眉睫。

针对量子计算的申请人分析，除加拿大D－Wave，主要是中国、美国、日本的企业。这也从另一个角度说明中国、美国、日本是最重要的量子计算技术研发国家。IBM专利总量和有效专利数量都遥遥领先，是量子计算技术领域的领头羊。量子计算专利数排名全球前10位的申请人美国企业占得半壁，美国在量子计算机、超导量子比特、量子计算云服务等方面进行全方位专利布局，积极抢占量子计算科技发展制高点，中国仅有本源量子计算科技公司位于前十，百度、腾讯等科技企业纷纷介入量子技术领域。

图9　量子计算领域专利申请人排名

（4）中国在科研基础、研发资金、商业活动、专利成果方面与美国存在差距。

科研基础方面，我国论文年增长量较高，但高被引论文量、国际合作论文比例等存在差距，某种程度上体现了我国科研影响力与国际合作等方面仍待提升。研发资金方面，中美均保持较高水平，我国量子计算重要研究中心数量仍需增加，且尚未有与美国NQI　法案、英国国家量子战略对等的国家层面量子战略。商业活动方面，美国在企业总数、资金分布、初创企业投资金额、供应链环节等方面具有一定领先优势。技术成果方面，我国专利量增长率较高，但领先的技术不多，依旧有提升空间，侧面表明我国未来需要在提升量子计算技术水平的同时，加强技术成果的规划布局。

图10　中、美量子计算产业基础能力对比

（三）美国发展量子计算给中国带来的启示

分析中美两国的发明专利现状，美国的专利申请数量、授权数量、全球布局状况、申请人类型、高价值专利的数量明显优于其他国家。美国量子计算早期以国防研究需要，制定量子信息科技发展规划，通过科技规划来制定量子计算涉及技术的研发计划的时间表和进度条，随后通过国家科学技术委员会来明确技术发展的总体战略，最后上升到国家方案，最终通过国家立法来保障资金、人才、基础设施等投入，从而带动社会资本和市场主体加大研发投入，实现从“基础研究—技术开发—成果产业化”的全链条的模式。美国对量子计算采用这种研发模式可以实现从政策链、创新链、人才链、资金链、产业链的融通发展，从而更好地保障美国在量子计算的全球主导地位和先发优势。从美国全球布局分析，美国的研发模式可以提高美国企业的研发效率，快速地从基础研究迈入成果产业化的进程，有助于企业迅速走出国门抢占全球市场，构建高效的专利网以求得在别国构筑技术壁垒。

第一、美国非常重视量子信息领域的顶层设计，2018　年颁布通过的《国家量子计划法案》，该法案制定了为期10　年的国家量子计划框架，授权国家标准与技术研究院、国家科学基金会和能源部等相关部门加强协调，联合制定量子信息科学研发计划，并加强量子信息的军民融合应用。

第二、美国高度重视对量子计算技术的基础理论研究，大力培养量子学科的专业人才，量子计算涉及量子力学和信息科学的融合，美国在这两个学科都拥有一批世界顶级人才，基础研究实力雄厚，成果产业化土壤肥沃。

第三，美国积极构建量子计算的企业创新生态，支持企业深度参与政府设立的科研项目，加强高校、科研机构和企业的产学研融合创新。例如美国能源部（DOE）投资6.25　亿美元建立量子信息科学研究中心，项目得到了IBM、微软、英特尔等IT　巨头大力支持与深度参与，在产业发展阶段也比中国早，以美国谷歌、IBM　公司为代表的IT　巨头很早就涉足量子计算领域，提前谋划和布局了一批发明专利。

第四，美国高度重视量子计算领域的合作，充分调度合作伙伴资源联动开展技术研究，通过官方合作促进国际前沿合作。美国按照上层顶层设计的需求，建立多个量子经济发展联盟，例如QED－C、IBM的Q－network等，其中QED－C囊括了全美主要量子科技公司、高校、科研机构和其他组织的大型产业联盟，并且还有多个外国公司，体现了联盟的国际合作，在辐射范围、成员数量、产学研结合程度、资源及信息交换等维度上均处于美国头部水平，联盟的建立有助于培育美国强大的量子生态系统和产业供应链，与产业界、学术界和政府机构的利益相关者合作，填补技术、标准和劳动力缺口，在人才配合上有利于形成“企业人才＋国家实验室科研人才＋大学人才”的复合型联盟人才团体，共同推进美国量子创新生态人才系统的快速形成，这样的联盟形式可以最大程度代表美国量子工业界的集体利益，可以对政府部门、对社会公众传递集体声音，重点解决一些行业内的痛点问题；对于大量的量子初创企业而言，“量子市场”“量子职位”这样的关键措施也有助于其尽快融入整个量子产业链，解决其人力资源需求、合作伙伴关系建立、商业规范等实际问题。

国内量子计算相关企业组建多个侧重点各异的联盟，但目前大多停留在增强沟通交流的层面，实际产品或服务多由联盟带头人提供。其中比较知名的有以下四个：本源量子计算产业联盟（OQIA）、中国量子信息网络产业联盟（QIIA）、中国量子科技产学研创新联盟、中国量子计算产业知识产权联盟。

三、湖北省量子计算产业分析研究

（一）湖北多措并举，大力发展量子计算产业。

湖北省将量子科技产业作为全省九条新兴特色制造业产业链之一，强力推动发展壮大，以打造全国量子科研高地、产业高地为目标，推动形成湖北省量子科技创新先行、项目先进、产业先聚、市场先熟、品牌先立“五项创先”。湖北省将建立省级量子科技创新项目库，通过“揭榜挂帅”“委托攻关”“联合攻关”等方式构建“产学研检用”协作体系；聚焦产业发展趋势和需求，推进“量子芯片和元器件”“量子精密测量”“量子保密通信”“量子计算机及量子计算服务”“量子功能材料”等五大领域关键技术攻关。在投入方面，湖北省强化科技与产业政策叠加联动，设立20亿元省级量子科技产业投资基金，搭建科技成果与产业资本融通对接桥梁，促进科技成果和产业技术转化应用。同时，打造产业园区、推动区域协同、促进对外开放“三管齐下”。推动“光谷”量子化，依托武汉光谷打造“量子谷”；深化与合肥、济南、上海、北京等地量子科技产业协同，错位竞争、融合发展；搭建量子科技交流平台，提升湖北量子科技话语权。

2021年9月和10月，湖北省分别出台《湖北省科技创新“十四五”规划》以及《“湖北省制造业高质量发展“十四五”规划》，规划中指出：加快发展量子计算；发展模拟与算法新技术，加快量子计算机及其衍生品、软件和信息技术应用产品研发，实现关键元器件自主研制和生产；加快构建量子计算及应用标准体系。

1. 武汉较早发布政策，较晚成立量子研究机构。

从专利申请数量情况来看，目前国内发展比较领先的城市为合肥、北京、上海、深圳、济南和武汉，以下将从多个维度分析对比六个城市在量子计算领域的发展情况，从而了解目前武汉在该领域的发展现状以及未来的发展方向。武汉和其他五个城市都是在2016年开始相继发布涉及量子计算的发展规划，合肥、北京、上海、深圳、济南在发布政策后分别于2015－2016年相继成立研究机构专门进行量子计算的研究，武汉在2021年依托武大、华科、中科院精密测量院成立武汉量子计算研究院，成立研究机构较晚。

图11　主要城市量子计算产业情况

1. 湖北已初步形成涵盖关键环节的量子计算产业链。

近年来，在政策推动、资源依托、产业规划、市场需求的驱动下，湖北省量子计算产业集群呈现逐渐开花、多方面覆盖的趋势。例如，在原子量子计算方面，武汉有望成为我国第一台通用量子计算机诞生地以及规模化量子计算产业基地；在原子量子计算产业链的上中下游，也已经具备一定的研发能力、技术基础和应用市场。不过湖北的量子计算相关产业主要还是集中在武汉市，周边城市的发展还有待进一步挖掘和提升。

图12　湖北省量子计算上中下游企业地理位置区域分布图

在产业链上游，中船717研发的光纤体制的超窄线宽激光器可广泛用于量子计算和量子雷达领域；武汉中科牛津波谱技术有限公司生产的高场核磁共振波谱仪器（可用于量子比特初始化、量子逻辑门操作）打破了国外垄断；华中科技大学利用里德堡原子之间的相互作用实现了超级原子量子态的高精度激发与操控，并基于此制备了纯度达99.95％和全同度达99.94％的高质量单光子源；此外，武汉量子院、武汉大学、国家信息光电子创新中心等高校和科研机构也产出了量子计算芯片设计、生产设备及工艺相关的研究成果。在产业链中游，中科酷原研制出“汉原1号”中性原子量子计算原型机；精测院实现二维无缺陷异核单原子量子计算阵列；武汉大学、湖北工业大学等也对量子计算安全性以及各类算法的优化进行了研究。在产业链下游，武汉量子院与中科酷原合作，研发出我国首个原子量子计算云平台“酷原量子云”；并且东风集团、中国移动、龙芯中科、依迅北斗等公司也有望开展量子计算在车联网、信创、地理定位等领域的应用。

基于以上内容可知，湖北省与量子计算相关的企业主要集中在武汉地区，宜昌、荆州、黄石有三所高校参与了量子计算相关的研究。并且，武汉地区的企业主要是做上中游方向的研发和生产，下游企业数量不多，市场潜力较大。

1. 专利活动驱动创新型产业集群发展，湖北省量子计算产业集群“主配协同”，形成产业共同体。

依据量子计算专利申请量、近五年活跃度等方面看，湖北省量子计算专利申请主要集中在武汉，但整体研发实力与北京、合肥相比，仍存在较大差距。

表1　量子计算整体专利概况

从量子计算机四个技术分支的专利申请情况看，在超导量子计算和光量子计算方面，武汉的研发能力很薄弱；在离子阱量子计算方面，武汉的专利申请排名第4，有一定的技术储备；在原子量子计算方面，武汉排名第2，专利申请主要来源于中科酷原，该企业在原子量子计算的专利申请量在全球和中国排名均很靠前，具有很大的发展潜力。

图13　量子计算各分支专利申请的城市排名

1. 湖北省发展量子计算的突破方向

突破方向1：立足中性原子发展量子计算生态。

2022年7月中科酷原科技（武汉）与武汉量子技术研究院，签订《战略合作协议》，并于2022年8上线国内首个原子量子云平台——“酷原量子云”，其开发的国内首个100＋比特原子量子计算原型机—“汉原1号”在指标上已经达到国际一流。

图14　原子量子计算专利申请人排名

在全球范围看，原子量子计算专利申请较少，武汉市的中科酷源科技的专利申请量为11件，排名全球第8、全国第1。由此可以看出，在原子量子计算领域，还有很大的发展空间。

目前中性原子量子计算机发展难点和挑战主要在于阵列原子比特数的扩展，以及超冷原子的模拟和操控等方面，全球企业都在致力于中性原子计算机的研发，近期在中性原子路线研究与实验等方面表现颇为亮眼，未来有望于量子模拟应用等方面产生突破，在多种技术路线竞争中迅速崛起。

突破方向2：立足湖北省优势产业激光器，发展光量子计算机路线。

武汉拥有众多激光企业，已经聚集了锐科激光、华工科技、帝尔激光、久之洋、金运激光、楚天激光等激光龙头企业，在全国范围都具有显著的优势。最近出台的《湖北东湖科学城激光产业集群发展规划》显示，到2025年东湖科学城企业产值达到1000亿元，带动激光产业链上下游企业总收入超过5000亿元。量子计算作为新兴产业，湖北省可以利用自身的优势，发挥激光产业的优势基础，共同打造具有湖北特色、武汉优势的量子计算产业集群。

借助于激光产业，研究适合光量子计算机的单光子源和探测器，发掘更适合用于集成光量子计算技术的材料平台，目前华中科技大学、武汉大学、中国地质大学（武汉）已有相关团队致力于光量子计算的研发，可以鼓励湖北省激光器公司与相关科研团队研发，共同促进光量子计算机技术的发展。

四、湖北省量子计算产业发展建议

目前湖北省在原子量子计算领域位于国内领先地位，但在量子计算的整个产业链发展中，处于全国第二梯队，落后于北京和合肥。为了加快湖北省量子计算产业的快速发展，湖北省可以重点发展原子量子计算技术，围绕量子计算软硬件开发、产业应用需求以及零部件研发，建立整个量子计算产业链生态，具体可以从以下几个方面入手：

（一）加快量子计算基础研究取得突破，开展新型体制的核心技术攻关。

一是指导湖北省内高端智库持续跟踪量子计算，尤其是加强对国内外优势企业的技术跟踪；

二是重点围绕中性原子量子计算机进行技术研发，重点关注阵列原子比特数的扩展，以及超冷原子的模拟和操控等方面。同时结合湖北省激光器产业优势，发展光量子计算机，重点研发和优化用于光量子计算的单光子光源和探测器；

三是要持续加强量子计算基础研究，围绕量子力学、量子计算的基础理论，以及量子计算机、广域量子通信等前沿领域持续攻关；

四是依托湖北省已有的高水平研究型大学、科研院所和科技领军企业等战略科技力量，例如量子院、华中科技大学、武汉大学等，优化布局重点实验室等重大科技创新平台。

（二）抓好量子计算顶层规划设计和前瞻布局，建设量子计算强省。

一是做好量子计算的顶层设计，下好先手棋，谋划全局，制定量子计算专项行动方案。

二是从设立省级量子计算专项基金，对前沿项目和具有潜力的项目给予重点支持，对科研项目经费实行“包干制”，让科学家根据研究需要自主支配经费，不断完善考核机制。

三是优化湖北省重点研发计划专项，对量子计算的不同技术路线予以支持。鼓励省内量子计算优势创新主体中科酷源联合量子院、华中科技大学、武汉大学等组建创新联合体，承担国家重点研发项目，针对产业技术问题持续开展核心技术攻关。

（三）将引进和培育量子计算人才作为引领量子计算发展的首要任务。

一是聚焦量子计算世界最前沿研究领域，加大量子院、中科酷源等省内量子科技重大平台的聚才引才力度，开展量子信息相关学科建设，打造多层次、不同体系的人才培养模式。利用量子计算重大科技基础设施平台吸引世界级科学家，引进海内外量子计算领军型团队，打造量子计算人才中心。

二是实施更加开放、包容的人才政策，完善外来人才服务管理机制，对高端人才在入境签证、子女落户入学、医疗保障、税收优惠等方面提供便利措施，营造良好的创新创业发展环境。

三是围绕量子计算领域，在全省重点高校开设量子计算学科建设，着力培养一大批本土量子计算科学家、工程师。

四是不断深化科技人才分类评价改革，完善科研人员考核评价机制，赋予科学家技术路线自主权、科研经费支配权，激化创新活力。

（四）面向经济主战场，营造量子计算技术创新创业环境，促进产学研深度融合，扩大国际合作“朋友圈”。

一是营造量子计算技术发展的创新环境，促进高校、科研院所和企业的协同创新，发挥量子计算领域龙头企业带动示范作用，整合上下游资源，积极构建量子技术生态，围绕创新链布局产业链，加快产学研融通，实现量子计算科技成果转移转化，以中科酷源、量子院为龙头，联合省内外优势企业，构建产业联盟。

二是聚焦量子计算机、量子化学模拟等应用场景，加速量子计算产业化进程，构建以龙头企业为主体，市场应用为导向，科研院所和高校深度融合的技术创新体系，孵化和培育一批科技型中小微企业，形成量子计算产业集群和产业园区。依靠量子计算龙头企业带动示范作用，整合产业链上下游，培育量子计算产业集群，引导产业链上下游的高等学校、科研院所、国家实验室、行业龙头企业、科技金融机构等创新资源协同对接，形成相互支撑的全产业链条。

三是鼓励社会资本设立量子计算产业孵化基金，建立高效的科技成果转化服务体系。

四是聚焦科技交流合作，积极融入量子计算全国创新网络，积极参与量子计算产业标准化建设。

（五）加大专利储备，运用专利导航机制，构建保护与应用一体的知识产权保护策略。

目前湖北省在量子计算领域专利数量较少，研究方向比较集中，拥有的核心专利少。湖北省要加大研发和专利保护，加强海外专利布局，以推动量子计算产业的持续快速发展。

一是科学制定量子计算产业全球专利保护策略，围绕产业链、产品线进行全面布局，从核心元器件、基础软件到应用服务，从量子计算基本理论方法、技术方案到技术性能，实现布局全覆盖。

二是深化专利导航机制，助推产业布局和技术研发。在产业规划、技术研发、成果保护、专利运用、风险应对等环节加大专利导航运用，提升研发创新效率和产业集聚发展。

三是以专利导航研究数据成果为基础，建立量子计算产业专利导航服务平台。运用大数据工具，通过数据动态更新监测国内外量子计算产业的技术演进、创新主体布局状况、侵权风险等，助推量子计算产业的健康发展。