量子信息科學(QIS)基於獨特的量子現象
，如疊加、糾纏
、壓縮等，以經典理論無法實現的方式來獲取和處理信息，技術應用包括量子傳感與計量、量子通信、量子模擬及量子計算等方麵，它將在傳感與測量、通信、仿真、高性能計算等領域擁有廣闊的應用前景，並有望在物理
、化學、生物與材料科學等基礎科學領域帶來突破，未來可能顛覆包括人工智能領域在內的眾多科學領域。

　　量子傳感與計量：用途多多

　　QIS在傳感與計量領域有多種用途。

　　利用糾纏現象，可將不同的量子係統彼此相連，對一個係統的測量會影響另一個係統的結果——即ji使shi這zhe些xie係xi統tong在zai物wu理li上shang是shi分fen開kai的de。兩liang個ge量liang子zi係xi統tong處chu於yu略lve有you不bu同tong的de環huan境jing中zhong
，可ke通tong過guo彼bi此ci幹gan涉she提ti供gong有you關guan環huan境jing的de信xin息xi
，從cong理li論lun上shang講jiang，這zhe種zhong原yuan子zi幹gan涉she儀yi提ti供gong的de感gan知zhi性xing能neng要yao比bi傳chuan統tong技ji術shu高gao出chu幾ji個ge數shu量liang級ji。原yuan子zi幹gan涉she儀yi除chu用yong於yu慣guan導dao外wai

，還hai可ke改gai裝zhuang為wei重zhong力li儀yi，以yi及ji用yong於yu地di球qiu係xi統tong監jian測ce、礦物質精確定位等。量子授時裝置，如美國國家標準技術研究院(NIST)研(yan)製(zhi)的(de)量(liang)子(zi)邏(luo)輯(ji)鍾(zhong)，是(shi)目(mu)前(qian)世(shi)界(jie)上(shang)精(jing)度(du)最(zui)高(gao)的(de)授(shou)時(shi)裝(zhuang)置(zhi)之(zhi)一(yi)。光(guang)子(zi)源(yuan)及(ji)單(dan)光(guang)子(zi)探(tan)測(ce)技(ji)術(shu)可(ke)提(ti)高(gao)光(guang)敏(min)探(tan)測(ce)器(qi)的(de)校(xiao)準(zhun)精(jing)度(du)，用(yong)於(yu)微(wei)量(liang)元(yuan)素(su)的(de)探(tan)測(ce)。

　　量子加密通信：安全性更高

　　傳統加密技術使用密鑰：fasongfangshiyongyigemiyaoduixinxijinxingbianma，jieshoufangshiyonglingyigemiyaoduixinxijinxingjiema
，danzheyangdemiyaoyoukenengbeixielu
，congerbukebimiandizaodaoqieting。buguo，xinxikeyitongguoliangzimiyaofenbu(QKD)進行加密。在QKDzhong，guanyumiyaodexinxitongguosuijipianzhendeguangzifasong，zhexianzhileguangzi，shiqijinzaiyigepingmianzhongzhendong。ruguocishiqietingzheceliangxinxi，liangzizhuangtaijiuhuitanta!隻有擁有確切量子密鑰的人
，才能夠解密信息。

　　量子通信還可能應用於虛擬貨幣防偽和量子指紋鑒定等等。未來，量子網絡將連接分布式量子傳感器，用於全球的地震監測。而在5年—10年內
，有望開發出可靠的光子源及相關技術，實現遠距離量子信息傳輸
，並推動量子處理器之間數據共享協議的相關理論研究。

　　量子模擬：建模材料最可能

　　liangzimoniqishiyongyicaokongdeliangzixitong，laiyanjiuqitananyizhijieyanjiudeliangzixitongshuxing。duihuaxuefanyinghecailiaojinxingjianmoshiliangzimonizuiyoukenengdeyigeyingyong。yanjiuzhekeyizaijisuanjizhongyanjiushubaiwanmeiyuandehouxuancailiao，erwuxuzaihuafeishunian、投入數億美元，卻隻能製造和定性少量材料。不管目標是更強的飛機用高分子材料
、更有效的車用觸媒轉化器
、更好的太陽能電池材料和醫學品，還是更透氣的纖維等
，開發環節加快將會帶來巨大價值。

　　基於不同技術的量子模擬器原型已在實驗室環境得到了驗證。

　　量子計算：未來研究顯神通

　　量liang子zi計ji算suan是shi通tong過guo疊die加jia原yuan理li和he量liang子zi糾jiu纏chan等deng次ci原yuan子zi粒li子zi的de特te性xing來lai實shi現xian對dui數shu據ju的de編bian碼ma和he操cao縱zong。在zai過guo去qu的de幾ji十shi年nian裏li
，量liang子zi計ji算suan隻zhi存cun在zai於yu理li論lun上shang，但dan近jin些xie年nian的de研yan究jiu已yi經jing開kai始shi出chu現xian有you意yi義yi的de結jie果guo
，開kai發fa並bing驗yan證zheng了le多duo種zhong量liang子zi算suan法fa，研yan製zhi出chu了le量liang子zi計ji算suan機ji實shi驗yan原yuan型xing機ji，未wei來lai的de5年—15年裏，我們很有可能製造出一款有實用意義的量子計算機。

　　量子計算機的出現將給氣候模擬、藥物研究、材(cai)料(liao)科(ke)學(xue)等(deng)其(qi)他(ta)科(ke)研(yan)領(ling)域(yu)帶(dai)來(lai)巨(ju)大(da)的(de)進(jin)步(bu)。不(bu)過(guo)，最(zui)令(ling)人(ren)期(qi)待(dai)的(de)還(hai)是(shi)量(liang)子(zi)密(mi)碼(ma)學(xue)。一(yi)台(tai)量(liang)子(zi)計(ji)算(suan)機(ji)將(jiang)可(ke)以(yi)破(po)解(jie)目(mu)前(qian)所(suo)有(you)的(de)加(jia)密(mi)方(fang)式(shi)，而(er)量(liang)子(zi)加(jia)密(mi)也(ye)將(jiang)真(zhen)正(zheng)無(wu)懈(xie)可(ke)擊(ji)。