量子通信之所以受重视，很重要的原因是它能够实现“天知地知、你知我知”。目前，量子通信应用方式包括量子密钥分发和量子隐形传态。量子密钥分发是原理上绝对安全的通信手段，在量子密钥传输过程中，窃听者无法做到既偷听又不留下痕迹。
在量子通信领域，中国已处于国际领先地位。10月20日，在国务院新闻办发布会上，科技部相关负责人表示，“十三五”期间，中国涌现出一批高新技术重大成果。在量子信息技术方面，“墨子号”和“京沪干线”的实验，构建了首个天地一体化的量子通信网络雏形。
2016年8月，中国成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，率先在国际上实现高速星地量子通信，为构建天地一体化的量子保密通信与科学实验体系打下了基础。
2020年6月，中国科学院宣布，“墨子号”量子科学实验卫星在国际上首次实现千公里级基于纠缠的量子密钥分发。此次试验中，科学家们在“墨子号”过境时，同时与新疆乌鲁木齐南山站和青海德令哈站两个地面站建立光链路，在地面超过1120公里的两个站之间建立量子纠缠并产生密钥。
在中国天地一体化的量子通信网络中，另一个重要角色是“京沪干线”。2017年9月，世界首条量子保密通信干线——“京沪干线”正式开通。“京沪干线”全长2000多公里，经过合肥、济南等沿线主要城市，共设有32个量子通信节点。
“京沪干线”与“墨子号”成功对接后，中国成为世界量子通信应用的领先者。
量子科技的另一个重要应用是量子计算。中国科学技术大学常务副校长、中国科学院院士潘建伟认为，“在量子计算领域，中国整体上与发达国家处于同一水平线。”
与传统计算机相比，量子计算机有独特优势。传统计算机中1个比特在某个时间只能是0或1中的一个状态，而在量子计算机里，由于量子叠加态的存在，1个量子比特可同时记录0和1两个状态。因此，量子计算机拥有计算能力远超传统计算机的潜力。
量子计算机研发是当前国际科技竞争的热点领域。2019年底，中国科学家与德国、荷兰科学家合作，在国际上首次实现了20光子输入60×60模式干涉线路的玻色取样量子计算，在四大关键指标上均大幅刷新世界纪录。
在量子精密测量领域，潘建伟认为，“中国整体上相比发达国家还存在一定的差距，但发展迅速。”
今年10月，中国科学技术大学发布消息，该校科研团队与美国、德国科学家合作，在同时具备高纯度、高不可分辨、高效率的单光子源器件上观察到强度压缩。这是自从2000年实现量子点单光子源后，科学家通过20年的努力首次在该体系直接观测到强度压缩，为基于单光子源的量子精密测量奠定了基础，是量子精密测量领域的重要进展。