摘要：量子計算作為下一代計算技術的代表，已經引起了全球范圍內的廣泛關注，多個國家已將量子計算列入科技進步清單進行重點部署。加快發展量子科技，對促進高質量發展、保障國家安全具有非常重要的作用。未來量子計算市場規模將不斷增加，技術發展潛力巨大。數據顯示，全球量子計算產業規模在2022年達到13億美元，預計到2025年超過50億美元，到2028年突破300億美元，未來十幾年的復合增長率將達到60%，量子計算將加快進入商業化試應用階段。

一、定義及分類

量子計算以量子比特為基本單元，利用量子疊加和干涉等原理實現并行計算，能在某些計算復雜問題上提供指數級加速，是未來計算能力跨越式發展的重要方向，將對傳統技術體系產生沖擊、進行重構，成為引領新一輪科技革命和產業變革方向的顛覆性創新。

量子計算按技術路線不同，可分為兩大類：一是以超導和硅半導體等為代表的人造粒子路線，二是以離子阱、光量子和中性原子為代表的天然粒子路線。人造粒子路線可重用半導體集成電路制造工藝，在比特數量擴展方面具有一定優勢，但在提升邏輯門精度等指標方面受到基礎材料和加工工藝等限制。天然粒子具有長相干時間和高邏輯門精度等優勢，但在比特數量擴展等方面面臨挑戰。

二、行業政策

1、國家層面量子計算行業相關政策

量子計算作為下一代計算技術的代表，已經引起了全球范圍內的廣泛關注，多個國家已將量子計算列入科技進步清單進行重點部署。我國也頒發了一系列支持產業發展的政策，以搶占科技變革的制高點。2024年1月，工業和信息化部、教育部等七部門聯合發布了《關于推動未來產業創新發展的實施意見》，提出要加強可容錯通用量子計算技術研發，提升物理硬件指標和算法糾錯性能，推動量子軟件、量子云平臺協同布置，發揮量子計算的優越性，探索向垂直行業應用滲透。

2、地區層面量子計算行業相關政策

地區層面，各地地方政府也將量子計算列為重點研發領域。2023年12月，江蘇省發布了《江蘇省加強基礎研究行動方案》，表示要聚焦量子通信、量子計算機和量子精密測量等重要前沿方向取得突破。重點方向為量子材料、超導量子計算與固態量子模擬、量子保密通信、量子芯片、量子傳感與精密測量等。隨著安徽省于2024年2月發布的《安徽省未來產業先導區建設方案（試行）》中提出，要加快量子通信、量子計算、量子精密測量技術突破和產業化，前瞻布局量子芯片、量子算法等量子計算關鍵技術，引領新一輪信息革命。

三、發展歷程

從1980年，保羅·貝尼奧夫提出量子計算機概念至今，量子計算大致經歷了四個發展階段。20世紀80年代，屬于理論推導階段。進入90年代后，量子計算算法優越性逐漸被驗證。進入21世紀10年代，量子計算來到樣機驗證階段，量子計算樣機先后問世。隨著資本市場的關注，近幾年量子計算開始進入爆發階段。2019年，谷歌通過在200秒內完成超級計算機約1萬年才能完成的一系列運算，并聲稱實現“量子優越性”。隨后于2020年，中國科學技術大學潘建偉院士、陸朝陽教授組成的研究小組在76個光子量子計算原型機上完成了“高斯玻色采樣”計算，計算速度要比超級計算機快100萬億倍，中國成為第二個實現“量子計算優越性”的國家。2023年潘建偉、陸朝陽、劉乃樂等組成的科研團隊通過和中科院上海微系統所、國家并行計算機工程技術研究中心合作，成功構建了255個光子的量子計算機原型機“九章三號”，再次刷新相關領域的世界紀錄。

四、行業壁壘

1、技術壁壘

量子計算是量子信息技術中最具標志性的顛覆性技術，量子計算具有跨學科、高精尖的技術特點，涉及計算機科學、物理學和數學等各個方面，技術壁壘十分高，要求企業具備較強的技術實力與豐富的研發資源。

2、人才壁壘

量子計算行業屬于知識密集型行業，需要擁有大量專業知識扎實、創新意識強、經驗豐富的研發人員和管理人員。雖然國內已有不少高校和科研院所開展量子技術相關課程和研究工作，但是學業有成者還需要經過較長時間產業化的實踐經驗積累。行業新進者在短期內難以吸引、培養出一支深刻理解量子計算技術、具備相關企業管理經驗的人才隊伍。

3、資金壁壘

量子計算行業具有較高的資金壁壘，技術研發需要大量的資金支持。且自量子計算的原始思想提出至今40多年中，全球尚未實現量子計算的任何實際應用，未來技術研發與應用仍需要投入大量資金，這對企業的資本實力與融資能力極高，且投資回報存在不確定性。

五、產業鏈

1、行業產業鏈分析

量子計算行業目前處于早期探索階段，核心參與者不多，產業鏈上中下游各環節已初具雛形。產業鏈上游包括硬件和軟件開發工具供應商，其中硬件為最大構成部分，涵蓋稀釋制冷機、低溫組件、真空系統、光學探測器、激光器、測控系統等。中游則為量子計算機樣機制造商及軟件廠商。其中原型機是產業生態的核心部分，目前超導、離子阱、光量子、硅半導體和中性原子等技術路線發展較快，其中超導路線備受青睞，離子阱、光量子和中性原子路線獲得較多初創企業關注。量子計算應用探索主要集中在生物制藥、化學模擬、量化金融、航空航天等領域。

量子計算行業產業鏈

稀釋制冷機

科大國盾量子技術股份有限公司

合肥知冷低溫科技有限公司

上海鉑鉞制冷科技有限公司

中船重工鵬力（南京）超低溫技術有限公司

低溫組件

本源量子計算科技(合肥)股份有限公司

成都中微達信科技有限公司

蘇州萊爾微波技術有限公司

蘇州啟道電子科技有限公司

真空系統

國開啟科量子技術(北京)有限公司

北京中科科儀股份有限公司

中國科學院沈陽科學儀器股份有限公司

費勉儀器科技(上海)有限公司

測控系統

上游

中國科學院量子信息與量子科技創新研究院

科大國盾量子技術股份有限公司

本源量子計算科技(合肥)股份有限公司

國開啟科量子技術(北京)有限公司

中游

生物制藥

化學模擬

量化金融

航空航天

下游

2、行業領先企業分析

（1）科大國盾量子技術股份有限公司

國盾量子圍繞量子信息技術的產業化應用開展業務，主要業務分為量子保密通信產品及相關信息技術服務、量子計算及測量儀器設備兩大板塊。公司量子計算儀器設備產品及服務可分為超導量子計算子系統、整機解決方案以及云平臺三部分；目前主要包括室溫超導量子計算操控系統“ez-QEngine”到控制軟件系統“ez-QApplication”、低溫信號傳輸系統“ez-QLeads&Components”等。2023年5月，國盾量子發布新一代量子計算云平臺，接入“祖沖之號”同款176比特超導量子計算機，刷新了我國云平臺的超導量子計算機比特數紀錄。2023年國盾量子營業收入為1.56億元，同比增長15.87%。

（2）中國長城科技集團股份有限公司

中國長城從事的主要業務包括計算產業、系統裝備及其他業務。近年來，中國長城持續關注量子計算產業的發展態勢，并保持一定的研發投入。此前，中國長城與湖南知名高校共建了量子實驗室——中國長城量子實驗室，主要開展基于光量子和拓撲超導量子計算的基礎科研，以及量子芯片加工設備等方面的科研工作。2023年上半年中國長城研發投入為6.88億元，同比增長10.4%。

六、行業現狀

量子計算已成為新一輪科技革命和產業變革的前沿領域。加快發展量子科技，對促進高質量發展、保障國家安全具有非常重要的作用。未來量子計算市場規模將不斷增加，技術發展潛力巨大。數據顯示，全球量子計算產業規模在2022年達到13億美元，預計到2025年超過50億美元，到2028年突破300億美元。量子計算將加快進入商業化試應用階段。

七、發展因素

1、有利因素

（1）傳統計算機性能提升愈發艱難

隨著數字經濟快速發展，數據規模急劇增長，催生了龐大的算力需求。但隨著晶體管的物理尺寸進入納米尺度，電子遷移率降低、漏電流增大、靜態功耗增大等短溝道效應越來越凸顯，傳統計算機性能提升愈發艱難。量子比特的疊加性、相干性、糾纏性使得量子計算機可以在很短的時間內解決經典計算機上難以解決的問題，在此背景下，量子計算機的重要性不斷顯現。

（2）政府部門高度關注技術發展

近年來，量子計算儼然成為科技領域的研究熱點，多國政府以及各大科技公司紛紛投入大量精力和資金來研究和開發量子計算技術。我國中央政府及地方政府也高度重視量子計算技術研發，不斷加大政策支持力度，從稅收、融資等方面給予政策傾斜，極大地推動了量子計算產業發展。

（3）產業鏈核心環節技術壁壘不斷突破

經過多年的發展，我國對量子計算的研究與發達國家已處于同一階段，進入國際“第一梯隊”，初步形成了一條探索型產業鏈，上游核心設備及零部件國產供給能力不斷提升。稀釋制冷機是構建超導量子計算機的關鍵核心設備，2024年2月，我國自主研發、用于超導量子計算機的國產稀釋制冷機“ez-Q Fridge”，在交付客戶后完成性能測試，實際運行指標達到同類產品國際主流水平，成為國內首款可商用可量產的超導量子計算機用稀釋制冷機，打破了西方的技術封鎖。產業鏈核心環節技術壁壘不斷突破，將有利于進一步鞏固我國在量子計算領域的優勢地位。

2、不利因素

（1）實用化落地尚未突破

量子計算系統十分脆弱，易受到外部環境噪聲、系統中粒子間的相互作用等復雜因素的交互影響而引發退相干效應，導致量子態失真，從而影響算法運行結果的保真度和準確性。目前量子計算難以實用落地的主要原因在于樣機的相干操控比特規模、邏輯門保真度和線路深度等關鍵性能指標仍極為有限，量子算法、量子糾錯編碼方案等未完全成熟，難以支撐具有明確加速優勢的算法實施。

（2）部分核心硬件仍依賴于進口

雖然近年來，我國不斷加強量子計算軟硬件技術攻關力度，并在部分環節取得了明顯的突破，但仍存在部分核心硬件高度依賴于進口的局面。如液態氦制冷劑、低溫同軸電纜等，生產主要集中在歐美企業，致使我國量子計算供應鏈穩定性面臨較大挑戰。

（3）國內量子計算軟件企業競爭力較弱

除了硬件研發之外，我國量子算法、軟件開發也與國外存在較大差距。量子計算軟件是連接用戶與硬件的關鍵紐帶，目前全球已有許多專業的量子軟件、算法初創公司，但國內相關軟件企業數量極少，且創新成果有限、應用探索推動力較弱。未來我國在量子計算軟硬件方面提升空間仍較大。

八、競爭格局

科技巨頭和初創企業為促進量子計算產業化發展的重要推動力量，歐美為量子計算企業聚集度和活躍度最高地區。IBM、Google、Intel、微軟、亞馬遜等國際科技巨頭布局量子計算較早，技術處于行業領先水平。IonQ、Rigetti、Quantinuum、IQM等多類型初創企業在硬件、軟件、算法等領域開展創新，參與量子計算生態建設。國內市場，華為、百度、騰訊等科技企業相繼成立了量子實驗室，進行量子計算技術研發。此外還涌現了大量的初創企業，如本源量子、啟科量子、國盾量子、玻色量子、圖靈量子、量旋科技、弧光量子、中科酷源、幺正量子等，為我國量子計算發展中作出了重要貢獻。

九、發展趨勢

未來量子計算核心技術將不斷突破，當前量子計算比較可靠、操控的量子比特數大約在100個量子比特左右，未來將逐漸達到幾千、幾萬、幾十萬、幾百萬甚至更高的水平，朝著規模化方向發展。集成化也是量子計算行業重要發展趨勢之一，有利于實現對大量量子比特及其測控系統集成和小型化，是降低量子計算機的研發成本、實現量子計算機廣泛應用的前提。此外，隨著越來越多的企業布局量子計算產業鏈，產業生態將日益完善。