本报告版权属于北京金融科技产业联盟，并受法律保护。转载、编摘或利用其他方式使用本白皮书文字或观点的，应注明来源。违反上述声明者，将被追究相关法律责任。(一)量子信息科学发展概述
量子信息科学(Quantum Information Science,QIS)是一门新兴学科，它融合物理学、计算机科学和信息论等多个学科的理论和方法，旨在研究量子系统在信息处理和传输等方面的特性。自诞生以来，量子信息科学已经取得了显著的进展，在许多领域产生了广泛的应用和深远的影响。
一般来说，量子信息科学的发展历程大致包含以下三个阶段：量子力学基础理论诞生阶段(1900s—1930s)。1900年，马克斯·普朗克(Max Planck)提出了普朗克辐射定律，成功描述了黑体辐射，这标志着量子力学理论的诞生。1905年，阿尔伯特·爱因斯坦(Albert Einstein)提出光量子假说，成功解释了光电效应。1913年，尼尔斯·玻尔(Niels Bohr)提出角动量量子化，成功解释了氢原子的发射和吸收光谱。1923年，路易·维克多·德布罗意(Louis Victor de Broglie)提出波粒二象性。1924年，沃尔夫冈·泡利(Wolfgang Pauli)提出不相容原理。1927年，沃纳·海森堡(Werner Heisenberg)提出测不准原理。至此，经过众多物理学家开创性的研究与发现，量子力学的理论体系初步建成。
量子力学理论完善与量子信息科学的萌芽阶段(1930s—1980s)。1930年前后，量子力学的发展推动了量子电动力学的形成，规范理论成为这一时期的代表性成果。1935年，阿尔伯特·爱因斯坦、鲍里斯·波多尔斯基(Boris Podolsky)和纳森·罗森(Nathan Rosen)提出了EPR佯谬，对量子体系的完备性提出质疑。1954年，杨振宁与罗伯特·米尔斯(Robert Mills)共同提出了非阿贝尔规范场理论，为理解基本作用力和自然规律提供了框架。1964年，约翰·斯图尔特·贝尔(John Stewart Bell)导出了双粒子自旋系统的贝尔不等式，使EPR佯谬的实验验证成为可能。1969年，斯蒂芬·威斯纳(Stephen Wiesner)提出了基于量子力学原理的计算设备。1973年，亚历山大·豪勒夫(Alexander Holevo提出基于量子力学的信息处理。
量子信息科学的快速发展阶段(1980s—至今)。1981年，理查德·费曼(Richard Feynman)首次提出将量子力学理论与计算机技术相结合的设想。1984年，查尔斯·本内特(Charles Bennett和吉尔·布拉萨德(Gilles Brassard)开发了一种协议，通过量子力学实现更安全的通信。该协议称为BB84,由Bennett和Brassard名字的缩写以及提出年份组成，标志着量子密码的诞生。1985年，大卫·杜齐(David Deutsch)提出了量子图灵机和量子计算
的概念，并提出了第一个在理论上表明量子计算优越性的量子算法1]。1994年，彼得·秀尔(Peter Shor)提出了一个高效量子算法[2I,它可以在多项式时间内求解因数分解问题。1996年，洛夫·格罗弗(Lov Grover)提出了一个用于搜索无序数据库的量子算法[3]:相比于传统的搜索方法，该量子算法可有效降低搜索时间。
进入21世纪，量子信息技术的应用迅速发展。2011—2013年，中国科学家在青海湖实现了双向量子纠缠分发和量子隐形传态，验证了量子通信卫星技术的可行性。2017年，中国科学技术大学(下称“中科大”)研究团队等实现了星地双向量子纠缠分发；同年，中科大团队牵头成功制造出了世界上第一台光量子计算机；此外，中国开通了世界上第一条量子保密通信干线——京沪干线。2019年，谷歌发布53量子比特的“悬铃木”(Sycamore)量子计算原型机，并据此宣称实现了所谓的“量子霸权”。2021年，中科大研究团队相继发布了66超导量子计算原型机——祖冲之号和祖冲之二号，在“量子随机线路取样”难题上实现了量子计算优越性，计算复杂度比Google公开发布的“悬铃木”量子计算原型机高出了6个数量级。2022年，IBM推出433量子比特的量子计算原型机“鱼鹰”(Osprey),成为量子比特规模最大的
超导量子计算机。
(二)量子最优化算法赋能金融
量子算法是一种利用量子力学原理，如叠加态、纠缠态和量子隧穿效应等进行计算的算法。其中，量子最优化算法是一类较为常用的量子算法，它通过求解最优化问题给出目标函数的最值。与经典的优化算法相比，量子最优化算法具有更优的计算效率和更高的精度。量子最优化算法可以应用于各种优化问题，如组合优化、线性规划以及非线性规划等。
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