中国信通院发布《光计算技术与产业发展研究报告（2023年）》

随着人工智能、大数据和云计算的快速发展，超高速和高能效的算力需求呈指数级增长，现有冯•诺依曼架构下的传统电子计算体系难以同时实现超高算力和低能耗。光计算是采用光作为信息处理的基本载体，以实现信息处理或数据运算的新型计算体系，具备高带宽、低能耗、抗干扰等优势，可突破电子计算瓶颈，成为未来探索的重要方向。目前，光计算处于发展初期阶段，光经典计算和光量子计算两条技术路线并行发展，产业生态逐步发展，行业应用潜力巨大，未来市场前景广阔。

为深化各方对光计算技术体系、产业现状和未来应用发展趋势的了解，中国信息通信研究院（简称“中国信通院“）日前正式发布了《光计算技术与产业发展研究报告（2023年）》。

本报告基于光计算的技术原理分类、产业发展现状、当前国际布局和未来行业应用展开研究。报告研究了通用光计算及专用光计算技术原理，分析了光计算产业生态成熟度及国内外发展布局，总结了光计算未来演进趋势及潜在应用场景；建议各方在技术攻关、产业链建设、应用探索等方面加强协作，推动实现高性能与低能耗的算力基础设施建设，助力我国数字经济持续高质量发展。

报告核心观点

1. 光经典计算和光量子计算的计算原理不同，但系统结构类似。光具有波粒二象性，光经典计算基于光的波动性包括干涉、散射等，而光量子计算基于光的粒子性，包括量子态的叠加、纠缠等。两种计算方式的系统结构均可以分为光发射、光处理和光接收三部分，对应部分之间具有一定的联系性和差异性。

2. 光计算处于发展初期，预计将分三阶段推进。光经典计算与光量子计算均基于传统光器件技术与产业基础，具备一定的共用性，但当前发展尚不成熟，诸多技术方案有待验证，产业化链条有待完善，新应用场景有待挖掘。预计未来发展将分三阶段逐步推进，从展现优势、初步落地到提升性能、拓展应用场景再到进一步完善、进入更为大众的市场中去。

3. 光计算应用前景广阔，市场投融资活跃。光计算速度的提升有望解决多领域中对大数据处理的急切需求，可在人工智能、气象监测、金融投资、生物医药等诸多领域发挥重要作用，市场潜力巨大。近年来，产学研持续一体化，初创企业完成多轮融资，资本市场活跃。

4. 我国光计算未来发展建议和展望。基于我国光计算发展现状，本报告从技术、产业、应用三个方面给出光计算发展建议：攻克关键技术难题，促进核心技术产业化；推动全产业链建设，优化企业扶持政策；开展新应用试点，助推商业化落地。

报告目录

一、 光计算发展背景

(一) 研究背景

(二) 概念与分类

(三) 发展历程

二、 光经典计算技术与产业发展态势

(一) 光电混合架构为主，专用光计算异军突起

(二) 三大趋势持续演进，体系化发展有望加速

(三) 产业链成熟度偏低，产业集群地域较集中

(四) 产学研持续一体化，三阶段推进市场应用

(五) 技术产业挑战仍存，国内外进度基本持平

三、 光量子计算技术与产业发展态势

(一) 分层式架构为主流，两技术路线并行发展

(二) 遵循三步发展规划，芯片集成是发展方向

(三) 硬件软件持续发展，相关产业链仍需完善

(四) 多国积极布局规划，政策及资金支持加大

(五) 当前我国局部领先，未来发展仍面临挑战

四、 总结与建议

(一) 光计算多领域应用前景广阔

(二) 光计算仍处发展的初级阶段

(三) 光计算预计将分三阶段推进

(四) 技术攻关协同产业应用发展

主要专家简介

中国信通院技术与标准研究所高级工程师

 刘璐 

主要从事光电子领域的技术研究、标准制定、科技专项和测试验证等工作。

中国信通院技术与标准研究所工程师

姚飞

主要从事量子领域的技术研究和标准制定等工作。

中国信通院泰尔系统实验室工程师

吕佳欣 

主要从事光电子领域的政策支撑、标准制定、科技专项和产业咨询等工作。

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撰写团队联系方式：

中国信通院

技术与标准研究所

刘璐

010-62304832

liulu@caict.ac.cn

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校  审 | 谨  言、珊  珊

编  辑 | 凌  霄

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