趙 建，呂鳳先

1.中國科學(xué)院 文獻(xiàn)情報中心，北京 100190

2.中國科學(xué)院大學(xué) 經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院 信息資源管理系，北京 100190

量子計算是利用諸如疊加和糾纏等量子現(xiàn)象進(jìn)行數(shù)據(jù)編碼、存儲與運(yùn)算的一種顛覆性技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)經(jīng)典計算技術(shù)無法實(shí)現(xiàn)的巨大信息攜帶量和超強(qiáng)并行計算處理能力[1]。作為一項(xiàng)顛覆性技術(shù)，因其在數(shù)據(jù)存儲和并行計算方面的優(yōu)越性能和巨大潛力，量子計算已經(jīng)引起世界各國的廣泛關(guān)注。美國、英國、歐盟、日本等國家相繼出臺一系列政策文件，加大對量子科技的扶持力度。我國政府也高度重視量子科技的發(fā)展，習(xí)近平總書記指出“要充分認(rèn)識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋”。

現(xiàn)有研究主要聚焦于世界主要發(fā)達(dá)國家在量子計算領(lǐng)域制定的戰(zhàn)略規(guī)劃、項(xiàng)目布局以及技術(shù)發(fā)展路線，鮮有研究以一定時間跨度內(nèi)的文獻(xiàn)作為研究樣本，結(jié)合定量和定性分析方法探索量子計算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢。鑒于此，本研究結(jié)合文獻(xiàn)計量和內(nèi)容分析法，借助文本挖掘軟件和可視化分析工具，對近15年來量子計算領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，全面剖析該領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀、研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢，以期為我國在該領(lǐng)域的戰(zhàn)略規(guī)劃和后續(xù)發(fā)展提供借鑒和參考。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1 數(shù)據(jù)來源

本文的數(shù)據(jù)來源是Web of Science 核心合集數(shù)據(jù)庫，檢索式如下：TS=（（quantum NEAR/2 comput*）OR（quantum NEAR/2 algorithm*）OR（quantum NEAR/2 simulat*）OR（quantum NEAR/2 error*）OR（“quantum Circuit”O(jiān)R“Quantum cellular automata”O(jiān)R“Quantum Turing machine”O(jiān)R“Quantum register”）OR（“Quantum search”O(jiān)R“Quantum maps”O(jiān)R“quantum chaos”O(jiān)R“Quantum games”O(jiān)R“Quantum random walks”O(jiān)R“Quantum template matching”）），文獻(xiàn)類型限定為“Article”，檢索年限為2007—2021 年，引文索引選擇SCⅠ-Expanded，共檢索得到32 273 篇期刊論文，剔除相關(guān)度較低的文獻(xiàn)后得到文獻(xiàn)32 011 篇，檢索時間為2022年11月15日。

1.2 研究方法

本文結(jié)合文獻(xiàn)計量和內(nèi)容分析法，利用文本挖掘工具Derwent data analyzer（DDA）與可視化分析軟件CiteSpace、Gephi和VOSviewer，以量子計算領(lǐng)域的相關(guān)文獻(xiàn)為研究對象，從發(fā)文趨勢、主要國家/地區(qū)、研究機(jī)構(gòu)、核心作者以及核心文獻(xiàn)等方面揭示量子計算領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，繪制文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、關(guān)鍵詞聚類網(wǎng)絡(luò)以及突現(xiàn)詞圖譜，追蹤該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和最新前沿，以期為我國量子計算領(lǐng)域政策的制定和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供參考和借鑒。

2 研究現(xiàn)狀分析

2.1 發(fā)文趨勢分析

年度發(fā)文量的變化情況反映了一個領(lǐng)域經(jīng)歷的發(fā)展階段及未來的發(fā)展趨勢。2007—2021 年量子計算領(lǐng)域共發(fā)表相關(guān)文獻(xiàn)32 011篇，發(fā)文量的年度變化趨勢如圖1所示。量子計算領(lǐng)域發(fā)文量總體上呈現(xiàn)增長趨勢，大致可以劃分為三個階段：第一階段是2007—2010年，共發(fā)表文獻(xiàn)5 629篇，占文獻(xiàn)總量的17.58%，其中2008—2009年增幅較大。第二階段是2011—2017年，共發(fā)表文獻(xiàn)13 049篇，占文獻(xiàn)總量的40.76%。第三階段是2018—2021年，該階段發(fā)文量增速加快，共發(fā)表文獻(xiàn)13 333篇，占文獻(xiàn)總量的41.65%，年均增長量為445篇。根據(jù)各國對量子計算領(lǐng)域的高度重視，可以預(yù)測未來幾年發(fā)文量仍會持續(xù)增長。

圖1 量子計算領(lǐng)域年度發(fā)文量變化趨勢圖Fig.1 Trend chart of annual publication volume in field of quantum computing

2.2 主要國家分析

分析發(fā)文國家/地區(qū)可以了解主要國家在該領(lǐng)域的科研實(shí)力水平和發(fā)展現(xiàn)狀。本文利用文本挖掘軟件DDA 對量子計算領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行統(tǒng)計分析，得到主要發(fā)文國家/地區(qū)的發(fā)文量及其被引頻次，如表1所示。

表1 量子計算領(lǐng)域發(fā)文量排名前10位的國家Table 1 Top 10 countries in field of quantum computing

由表1可知，在發(fā)文量方面，美國位居第一，其次是中國、德國、英國和日本。經(jīng)統(tǒng)計，發(fā)文量排名前10 位的國家共發(fā)表文獻(xiàn)25 967篇，占文獻(xiàn)總量的81.12%，說明這10個國家在該領(lǐng)域具有雄厚的科研實(shí)力。截止到2022年11月15日，在篇均被引頻次方面，美國仍然位居第一，其篇均被引頻次為43.59。其次是德國、法國、加拿大，篇均被引頻次均在40 以上。我國雖然發(fā)文量排名第二位，但論文的篇均被引頻次偏低，這說明我國的論文影響力有待提高。

本文利用Gephi 軟件對發(fā)文量排名前20 位的國家間的合作關(guān)系進(jìn)行了可視化呈現(xiàn)，如圖2所示。圖中的每個圓圈代表一個國家，圓圈的大小代表國家發(fā)文量的多少；圓圈間的連線代表兩個國家有合作關(guān)系，連線的粗細(xì)表示合作次數(shù)的多少。整個合作網(wǎng)絡(luò)密度較高，說明各國間的合作關(guān)系較為密切。美國處于整個網(wǎng)絡(luò)的核心位置，中介中心性最高，與我國合作頻次最高，合作發(fā)文1 012篇。其次，美國與德國、英國、加拿大、法國也有較為緊密的合作。除美國外，我國與德國、英國、日本也有合作，但合作的次數(shù)相對較少。

圖2 量子計算領(lǐng)域主要國家合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2 Cooperation network diagram of major countries of quantum computing

2.3 研究機(jī)構(gòu)分析

通過對一個領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行分析可以幫助讀者了解該領(lǐng)域機(jī)構(gòu)的科研實(shí)力水平，識別重要的研究團(tuán)隊(duì)。本文利用DDA軟件對量子計算領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)計、去重、合并等操作后，得到發(fā)文量排名前10 位的研究機(jī)構(gòu)，如圖3 所示。其中，加州大學(xué)系統(tǒng)包含洛杉磯分校等10個校區(qū)。由圖3可知，該領(lǐng)域的主要研究機(jī)構(gòu)以高校為主，加州大學(xué)系統(tǒng)發(fā)文量位居首位，其次分別是中國科學(xué)院、美國能源部、馬克斯·普朗克科學(xué)促進(jìn)會。排名前10 位的研究機(jī)構(gòu)中有4 所來自美國，有2 所來自中國，德國、俄羅斯、加拿大和新加坡各有1所。經(jīng)統(tǒng)計，發(fā)文量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)共發(fā)表文獻(xiàn)6 605篇，占文獻(xiàn)總量的20.63%。

圖3 量子計算領(lǐng)域發(fā)文量排名前10位的研究機(jī)構(gòu)Fig.3 Top 10 research institutions in field of quantum computing

為了探究主要研究機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系，本文利用Gephi 軟件繪制發(fā)文量排名前20 位的研究機(jī)構(gòu)間的合作網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4所示。加州大學(xué)系統(tǒng)與美國能源部的合作次數(shù)最多，合作發(fā)文159篇。其次是中國科學(xué)院和中國科技大學(xué)，合作發(fā)文120 篇。同時，中國科學(xué)院與清華大學(xué)、北京大學(xué)也有較為緊密的合作關(guān)系。美國的哈佛大學(xué)和麻省理工學(xué)院也形成了較為穩(wěn)定的合作關(guān)系，合作發(fā)文87篇。通過分析后發(fā)現(xiàn)，量子計算領(lǐng)域研究機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系受地理位置的影響較大，同一國家內(nèi)研究機(jī)構(gòu)間合作強(qiáng)度普遍高于不同國家間的研究機(jī)構(gòu)。我國研究機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系也主要集中在國內(nèi)機(jī)構(gòu)之間，與國外機(jī)構(gòu)的合作頻次相對較少。

圖4 量子計算領(lǐng)域主要研究機(jī)構(gòu)合作網(wǎng)絡(luò)圖Fig.4 Cooperation network diagram of major research institutions in field of quantum computing

2.4 核心作者分析

分析一個領(lǐng)域的研究人員有助于了解該領(lǐng)域的核心作者及合作團(tuán)體，便于尋找同領(lǐng)域的合作作者。本文利用DDA 軟件對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)集中的作者進(jìn)行合并、消歧等操作，得到了量子計算領(lǐng)域發(fā)文量排名前10 位的學(xué)者，如圖5所示。其中，有兩位學(xué)者曾榮獲墨子量子獎，分別是來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的潘建偉教授和來自奧地利因斯布魯克大學(xué)的Peter Zoller教授。

圖5 量子計算領(lǐng)域發(fā)文量排名前10位的學(xué)者Fig.5 Top 10 scholars in field of quantum computing

經(jīng)統(tǒng)計，發(fā)文量排名前10位的學(xué)者共發(fā)表文獻(xiàn)862篇，占文獻(xiàn)總數(shù)的2.69%，人均發(fā)文量86 篇左右。發(fā)文量最多的學(xué)者是來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的郭光燦教授，研究領(lǐng)域主要分布在量子光學(xué)、量子密碼、量子通信和量子計算等方面。發(fā)文量排名前10 位的學(xué)者中有4 位來自中國，分別是郭光燦（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）、潘建偉（中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)）、龍桂魯（清華大學(xué)）和呂勁（北京大學(xué)）。這說明我國在該領(lǐng)域已經(jīng)涌現(xiàn)出了一批“領(lǐng)軍人物”。

當(dāng)兩位作者的文獻(xiàn)同時被第三篇文獻(xiàn)引用就稱兩位作者存在共被引關(guān)系，共被引頻次越高，說明他們的學(xué)術(shù)關(guān)系越密切[2]。通過作者共被引分析可以發(fā)現(xiàn)領(lǐng)域的高影響力學(xué)者。表2 列出了共被引頻次排名前10 位的學(xué)者信息。圖6 所示是量子計算領(lǐng)域作者共被引分析圖譜。澳大利亞學(xué)者Nielsen，Michael A的共被引頻次最高，研究貢獻(xiàn)包括控制糾纏量子態(tài)操縱的優(yōu)化定理，被Science評為1998 年年度十大突破之一。其次是ⅠBM院士和美國國家科學(xué)院院士Bennett，Charles H，曾榮獲2019 年度量子墨子獎，是可逆計算、量子密碼、量子信息等方向重要的先驅(qū)者和奠基者。排在第三位的是美國應(yīng)用數(shù)學(xué)家Shor，Peter W，曾榮獲2018 年度墨子量子獎，提出了Short算法。

表2 量子計算領(lǐng)域作者共被引頻次排名前10位學(xué)者Table 2 Top 10 scholars of quantum computing in terms of co-citation frequency

圖6 量子計算領(lǐng)域作者共被引分析圖譜Fig.6 Co-citation analysis diagram of authors in field of quantum computing

2.5 核心文獻(xiàn)分析

1973 年，美國情報學(xué)家Small 和蘇聯(lián)情報學(xué)家Ⅰrina Marshakova首次提出了文獻(xiàn)“共被引”的概念，作為測度文獻(xiàn)間關(guān)系程度的一種方法[3]。如果兩篇（或多篇）文獻(xiàn)同時被一篇或多篇文獻(xiàn)所引用，那么這兩篇（或多篇）文獻(xiàn)就構(gòu)成了共被引的關(guān)系。基于文獻(xiàn)共被引頻次的高低可以識別研究領(lǐng)域中產(chǎn)生過重大影響的文獻(xiàn)，可以用來衡量文獻(xiàn)的重要程度，識別領(lǐng)域的核心文獻(xiàn)和知識基礎(chǔ)。本文利用VOSviewer 軟件對量子計算領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行共被引分析，得到了文獻(xiàn)共被引分析圖譜，如圖7所示。根據(jù)圖7 整理了共被引次數(shù)排名前10 位的文獻(xiàn)信息，如表3所示。

表3 量子計算領(lǐng)域共被引頻次排名前10位的文獻(xiàn)Table 3 Top 10 literatures of quantum computing in terms of co-citation frequency

圖7 量子計算領(lǐng)域文獻(xiàn)共被引分析圖譜Fig.7 Co-citation analysis diagram of literatures in field of quantum computing

由圖7和表3可知，Nielse等[4]于2000年出版的專著Quantum Computation and Quantum Information的共被引頻次最高，該書詳細(xì)介紹了量子計算和量子信息領(lǐng)域的重要思想、基本知識和最新成果，屬于量子計算領(lǐng)域的經(jīng)典著作。其次，F(xiàn)eynman[5]在1982 年發(fā)表的文獻(xiàn)“Simulating Physics with Computers”的共被引頻次位居第二，該篇文獻(xiàn)首次提出了量子模擬的概念，將其用來規(guī)避用經(jīng)典計算機(jī)模擬量子物理的困難，提出了量子計算的早期概念構(gòu)想。排名第三的是Kitaev[6]在2003年發(fā)表的“Fault-Tolerant Quantum Computation by Anyons”，該篇文獻(xiàn)介紹了拓?fù)淞孔佑嬎隳Ｐ?，用于解決量子計算中退相干和量子糾錯問題。排名第四位的是Raussendorf 等[7]在2001 年 發(fā) 表 的“A One-Way Quantum Computer”，該篇文獻(xiàn)提出了一種新的量子計算模型——單向量子計算，該方法完全由對特定糾纏態(tài)（簇態(tài)）的單向量子位測量組成。排名第五位的是Shor[8]在1997 年 發(fā) 表 的“Polynomial- Time Algorithms for Prime Factorization and discrete Logarithms on a Quantum Computer”，該篇文獻(xiàn)提出了一種突破性的整數(shù)因子算法，該算法證明了量子計算機(jī)在計算大數(shù)的質(zhì)因子分解時的速度是經(jīng)典計算機(jī)的指數(shù)倍。排名第六位和第七位的分別是Grover[9-10]，發(fā)表的“A Fast Quantum Mechanical Algorithm for Database Search”“Quantum Mechanics Helps in Searching for a Needle in a Haystack”，這兩篇文獻(xiàn)介紹了量子數(shù)據(jù)庫搜索算法—Grover算法。

3 研究熱點(diǎn)與趨勢分析

3.1 研究熱點(diǎn)分析

關(guān)鍵詞作為文獻(xiàn)研究內(nèi)容的高度濃縮和概括，在一定程度上可以反映出某一領(lǐng)域內(nèi)的研究方向和趨勢，高頻關(guān)鍵詞可以看作該領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)[11]。因此，分析關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)中的高頻關(guān)鍵詞及關(guān)鍵詞間的共現(xiàn)關(guān)系可以了解所要研究領(lǐng)域內(nèi)的研究熱點(diǎn)。本文利用DDA軟件對量子計算領(lǐng)域的關(guān)鍵詞進(jìn)行清洗、去重、單復(fù)數(shù)合并、全稱與簡稱的合并、同義詞和近義詞的合并等操作，得到該領(lǐng)域排名前30 的高頻關(guān)鍵詞，如表4 所示。同時，本文利用VOSviewer軟件繪制了關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，如圖8 所示。圖中節(jié)點(diǎn)大小代表關(guān)鍵詞詞頻的多少；節(jié)點(diǎn)之間的連線表示兩個關(guān)鍵詞具有共現(xiàn)關(guān)系，連線的粗細(xì)代表共現(xiàn)次數(shù)的多少。由表4 和圖8 可知，除去自我指向性關(guān)鍵詞量子計算（quantum computing）外，量子計算領(lǐng)域的高頻關(guān)鍵詞包括：量子糾纏（quantum entanglement）、量子算法（quantum algorithms）、量子模擬（quantum simulation）、量子糾錯（quantum error correction）、量子信息（quantum information）、量子混沌（quantum chaos）、量子線路（quantum circuit）和量子動力學(xué)（quantum dynamics）等。基于高頻關(guān)鍵詞和共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)圖，結(jié)合文獻(xiàn)內(nèi)容研讀，本文將量子計算研究熱點(diǎn)歸納為以下四個方面：量子算法、量子計算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)、量子計算模型以及量子計算的應(yīng)用。

表4 量子計算領(lǐng)域排名前30的高頻關(guān)鍵詞Table 4 Top 30 high-frequency keywords in field of quantum computing

3.1.1 量子算法

量子算法研究已有40 多年的歷史，大致經(jīng)歷了四個發(fā)展階段：（1）萌芽階段（1985—1993 年）。為了證明量子計算相比經(jīng)典計算的優(yōu)勢，部分學(xué)者提出了一些數(shù)學(xué)問題并設(shè)計量子算法來解決這些數(shù)學(xué)問題，代表性算法包括Deutsch算法、Deutsch-Jozsa算法[12-13]。（2）興起階段（1994—2008 年）。學(xué)者們利用量子算法來解決實(shí)際問題，代表性算法是Shor算法和Grover算法。1994年，提出了著名的Shor 算法，用于求解大數(shù)的質(zhì)因子分解[14]，該算法可以攻破RSA 公開密鑰體系，在量子計算領(lǐng)域具有里程碑意義。1996年，提出了一種用于搜索非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫的量子算法——Grover算法[9]。該算法實(shí)現(xiàn)了對經(jīng)典搜索算法的二次加速，是量子計算的經(jīng)典算法之一。（3）繁榮發(fā)展階段（2009—2013 年）。2009 年，麻省理工學(xué)院的三位學(xué)者Harrow、Hassidim 和Lloyd 聯(lián)合開發(fā)了Harrow-Hassidim-Lloyd（HHL）算法，用于求解線性方程[15]。HHL 算法的提出促進(jìn)了量子計算與人工智能領(lǐng)域的交叉融合，為后續(xù)量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法的繁榮發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。（4）深入探索階段（2013 年至今）。該階段出現(xiàn)了很多混合量子-經(jīng)典算法，代表性算法是變分量子特征值求解算法（VQE）和量子近似優(yōu)化算法（QAOA）[16-17]。

3.1.2 量子計算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)

國內(nèi)外學(xué)者對量子計算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)平臺進(jìn)行了積極探索，目前國際主流的物理技術(shù)體系可以分為固態(tài)器件路線和光學(xué)路線兩大類。其中，固態(tài)器件路線包括超導(dǎo)量子電路、半導(dǎo)體量子點(diǎn)等；光學(xué)路線主要包括離子阱和光量子。近年來，超導(dǎo)量子電路、離子阱以及光量子三條路線備受關(guān)注。

超導(dǎo)量子電路是國際上目前發(fā)展最快、最具潛力的固態(tài)量子計算物理實(shí)現(xiàn)方案，其優(yōu)勢是量子門速度快、電路設(shè)計的可控性強(qiáng)；缺點(diǎn)是相干時間較短、需要極度低溫的物理環(huán)境。國內(nèi)外企業(yè)和研究機(jī)構(gòu)對超導(dǎo)量子計算方案進(jìn)行了深入探索，取得了一系列成果，包括“獵鷹”超導(dǎo)量子計算機(jī)、“蜂鳥”超導(dǎo)量子計算機(jī)、“懸鈴木”、“祖沖之號”等[18-20]。離子阱體系由奧地利的兩位物理學(xué)家Cirac和Zoller[21]于1995年率先提出，其優(yōu)勢是退相干時間較長、量子比特質(zhì)量高、量子比特制備和讀出效率高、計算精度高；缺點(diǎn)是可擴(kuò)展性差、體積較大。光量子計算使用光子的偏振或自由度來編碼量子比特，通過對光量子的測量實(shí)現(xiàn)量子計算。我國在光量子計算機(jī)方面取得了一些研究成果，例如量子計算原型機(jī)“九章”[22]。

3.1.3 量子計算模型

常見的量子計算模型主要包括量子線路模型、單向量子計算、絕熱量子計算以及拓?fù)淞孔佑嬎闼姆N。量子線路模型是由Deutsch 首次提出，主要包括量子態(tài)的初始化、通用的邏輯門操作以及測量三部分[23]。單向量子計算最早是由Raussendorf 和Briegel[7]于2001 年提出的一種新的方案，其核心思想是在超大規(guī)模的量子糾纏態(tài)（簇態(tài)）的基礎(chǔ)上對量子比特進(jìn)行測量。絕熱量子計算最早是由Farhi 等[24]提出的，是一種基于量子絕熱定理實(shí)現(xiàn)量子計算的方法。Aharonov 等[25]證明了絕熱量子計算模型與量子線路模型在計算能力上是等價的。拓?fù)淞孔佑嬎阕钤缡怯蒏itaev[6]于1997 年提出的，其核心思想是利用量子體系的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對量子比特進(jìn)行制備，對環(huán)境噪音等具有較強(qiáng)的魯棒性，被認(rèn)為是未來最有希望實(shí)現(xiàn)量子計算的方法之一。

3.1.4 量子計算的應(yīng)用

量子計算有望能夠在人工智能、密碼分析、金融、化學(xué)模擬、生物醫(yī)藥、材料研發(fā)等領(lǐng)域發(fā)揮重要的作用。在人工智能領(lǐng)域，量子計算與機(jī)器學(xué)習(xí)交叉融合，產(chǎn)生了量子機(jī)器學(xué)習(xí)這一研究方向，用于解決傳統(tǒng)機(jī)器學(xué)習(xí)算法在大數(shù)據(jù)上計算效率低下的問題。常見的量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法包括：量子隱馬爾可夫模型、量子卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)以及量子生成對抗網(wǎng)絡(luò)等[26-28]。在密碼分析領(lǐng)域，國內(nèi)外學(xué)者對量子密碼進(jìn)行了積極探索，嘗試使用基于量子物理學(xué)的量子密碼代替基于數(shù)學(xué)的傳統(tǒng)經(jīng)典密碼[29]。在金融領(lǐng)域，量子計算憑借其強(qiáng)大的并行計算能力，在資產(chǎn)定價、投資組合、欺詐檢測和風(fēng)險評估等方面具有較好的發(fā)展前景[30-32]。在化學(xué)領(lǐng)域，量子計算具有廣闊的應(yīng)用前景，主要應(yīng)用方向包括藥物研發(fā)、新材料研發(fā)以及化學(xué)分子結(jié)構(gòu)模擬等[33]。

3.2 發(fā)展趨勢分析

突現(xiàn)詞是指在一定時間段內(nèi)出現(xiàn)頻次驟然增加的關(guān)鍵詞，在一定程度上可以作為研究前沿的表征指標(biāo)。本文使用CiteSpace軟件得到了量子計算領(lǐng)域突現(xiàn)強(qiáng)度排名前10位的突現(xiàn)詞，如圖9所示。突現(xiàn)時間較早的關(guān)鍵詞包括quantum computation（量子計算）、quantum theory（量子理論）、quantum entanglement（量子糾纏）等。其中，量子糾纏的突現(xiàn)強(qiáng)度最大。早期突現(xiàn)詞主要集中在量子計算的理論研究方面。近幾年突現(xiàn)的關(guān)鍵詞包括superconducting circuit（超導(dǎo)電路）、quantum machine learning（量子機(jī)器學(xué)習(xí)）、quantum cryptography（量子密碼學(xué)）等，主要集中在量子計算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)、量子計算的應(yīng)用場景等方面。通過突現(xiàn)詞分析，量子計算領(lǐng)域的研究前沿主要聚焦在量子計算模型研究以及量子計算在人工智能、密碼分析等領(lǐng)域的應(yīng)用。

圖9 量子計算領(lǐng)域突現(xiàn)強(qiáng)度排名前10位的突現(xiàn)詞Fig.9 Top 10 emergent words in field of quantum computing

4 研究結(jié)論與建議

本文結(jié)合文獻(xiàn)計量和內(nèi)容分析的方法，借助文本挖掘軟件DDA和可視化分析工具對Web of Science核心合集數(shù)據(jù)庫中收錄的量子計算領(lǐng)域相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行定量和定性分析，得出以下結(jié)論：

（1）在發(fā)文趨勢方面，量子計算領(lǐng)域的發(fā)文量總體保持逐年遞增的趨勢，并且近兩年發(fā)文量增速加快?？梢灶A(yù)測，未來幾年內(nèi)該領(lǐng)域的發(fā)文量仍會呈現(xiàn)井噴式增長。

（2）在主要國家/地區(qū)方面，美國在該領(lǐng)域目前處于領(lǐng)先地位，具有雄厚的科研實(shí)力和影響力，并且與其他國家合作緊密。我國的發(fā)文量雖然排名第二位，但論文的篇均被引頻次較低，今后需要注重提升論文的質(zhì)量和影響力，并且加強(qiáng)與其他國家的合作。

（3）在研究機(jī)構(gòu)方面，我國有兩所機(jī)構(gòu)發(fā)文量排名前10 位，分別是中國科學(xué)院和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)。不同機(jī)構(gòu)間的合作關(guān)系受地理位置的影響較大，合作對象主要集中在同一國家內(nèi)。

（4）在核心作者方面，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的郭光燦教授的發(fā)文量位居首位，我國在量子計算領(lǐng)域形成了一批“領(lǐng)軍人物”。同時，本文利用作者共被引分析得到該領(lǐng)域的10位核心作者。

（5）在核心文獻(xiàn)方面，本文利用文獻(xiàn)共被引分析得到了該領(lǐng)域的10 篇核心文獻(xiàn)，這些核心文獻(xiàn)是量子計算領(lǐng)域的經(jīng)典文獻(xiàn)，屬于突破性研究成果，為該領(lǐng)域的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

（6）在研究熱點(diǎn)和發(fā)展趨勢方面，目前量子計算領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)主要集中在量子算法、量子計算機(jī)的物理實(shí)現(xiàn)、量子計算模型以及量子計算的應(yīng)用等方面。

根據(jù)對量子計算領(lǐng)域國際研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的定量和定性分析，本文對我國量子計算領(lǐng)域的未來發(fā)展提出以下建議：

（1）加強(qiáng)頂層設(shè)計，制定量子計算領(lǐng)域的國家專項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃，加大對關(guān)鍵核心技術(shù)的研發(fā)支持。我國下一步應(yīng)該從國家層面制定相應(yīng)的專項(xiàng)戰(zhàn)略規(guī)劃，加強(qiáng)頂層設(shè)計，統(tǒng)籌推進(jìn)量子計算的基礎(chǔ)研究和產(chǎn)業(yè)化布局。

（2）完善產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，積極促進(jìn)跨領(lǐng)域、跨部門的創(chuàng)新協(xié)作。鼓勵企業(yè)參與到量子計算機(jī)軟件和硬件的研發(fā)。完善政府、高等院校、科研院所、企業(yè)之間的合作模式，共同推進(jìn)量子計算領(lǐng)域關(guān)鍵核心技術(shù)的攻關(guān)。

（3）加快量子計算學(xué)科體系建設(shè)，注重專業(yè)人才培養(yǎng)，積極促進(jìn)國際交流合作。高等院校根據(jù)量子計算技術(shù)所需要的基礎(chǔ)研究調(diào)整優(yōu)化相關(guān)學(xué)科體系，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究布局。積極引進(jìn)國外優(yōu)秀人才，同時鼓勵國內(nèi)相關(guān)學(xué)者積極參與該領(lǐng)域重要的國際會議，加強(qiáng)國際交流合作。