量子计算组成、技术路线、产业链与产业进展如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2025/11/06 15:19

量子计算,未来将至。

1.量子计算有望打破算力瓶颈

量子计算机硬件由主处理层、控制处理层、测控层、量子数据层组成。1)量子数据层: 量子比特所在层;2)测控层:根据需要对量子进行操作和测量;3)控制处理层:确认操 作和算法序列;4)主处理层:用于处理网络访问、大存储阵列和用户界面,该层通过高 速宽带与控制处理器连接。

量子比特可处于两个基态|0>,|1>线性组合的任意叠加态。经典计算机中最基本的单位被 称为经典比特,经典比特拥有两种互斥状态“0”,“1”,在任意时刻只能处于其中之一的 状态。与之对应的量子计算机中基本单位被称为量子比特(quantum bit),它可以处于由 两个基态|0>,|1>组合的任意叠加态。

量子叠加原理助力量子计算能力指数级增长。量子叠加:一个量子比特在理论上可以同时 代表两个经典比特,n 个量子比特能同时包含 2^n 个数的信息。运算能力指数扩张:量子 计算机对这 n 个量子比特的运算就同时完成了对 2^n 个数的运算。想象一下,传统计算机像一个人一次只能走一条路,而量子计算机则像一个人可以同时在多条道路上并行前进, 速度自然也更快。

量子计算在搜索最优解等过程具备领先优势。量子计算将是传统计算(包含 GPU 智算)的 分支,两者未来并非处于相互替代地位。量子计算的核心优势在于:量子比特为基础计算 单元,量子计算机利用量子叠加原理,使得计算性能呈指数级上升。因此在搜索最优解等 过程中具备优势。

2.超导是量子计算机主流路线,主流厂商包括 IBM、国盾量子、本源量子等

超导、离子阱、光量子等多个技术路线共同推进。目前全球量子计算机技术路线包括超导 量子、离子阱、光量子、中性原子、半导体、拓扑量子等多个技术路线,其中超导量子计 算机是利用超导材料极低温形成的库珀电子对作为量子比特,再通过微波脉冲操控,代表 厂商包括 IBM、Google、国盾量子、本源量子等。

超导技术路线占比达 36%,是最主流的技术路线。超导技术路线易于集成和扩张,易于增 加量子比特数量,是构建大规模量子计算的核心条件,多数企业大力推动超导量子计算机 研发。根据中国信通院,2024 年全球超导路线量子计算机企业数量占比达 36%,是最主流 的技术路线。

3.量子计算产业链上游

量子比特测控系统:测控系统是实现量子比特操控、读取和纠错的核心设备,供应商 分为整机厂自研和第三方供应商,其中第三方供应商包括美国是德科技、瑞士 Zurich 等,国内的中微达信等;中游整机厂自研测控系统的公司包括美国 IBM、Google 以及 国盾量子等。

量子比特环境:为超导、半导体、拓扑量子计算机提供 10mK 左右的极低温极低噪环 境,供应商包括海外龙头 Oxford Instruments、Bluefors,国内主流企业有中电科 16 所、国盾量子、量羲仪器、中国知冷等。

量子芯片:量子芯片通过特定条件使得离子、电子或光子形成量子态,由测控系统实 现芯片内量子比特操纵,进而实现量子计算。海外供应商有 IBM、Quantinuum、Atom、 Infleqtion 等,国内供应商有本源量子、量旋科技、国盾量子(与中科大合作)。

量子计算上游包括测控系统、量子比特环境等,市场规模占比达 40%。根据光子盒,量子 计算上游为量子比特测控系统、量子比特环境、芯片等,是实现量子计算的基础,2024 年 量子计算上游环节占全市场规模的 40%。 2030 年全球量子计算上游市场规模有望提升至 725.7 亿美元。根据光子盒《2025 全球量 子计算产业发展展望》,全球量子计算机上游有望迎来爆发式增长,2030 年市场规模将增 长至 725.7 亿美元。

核心公司订单&收入快速增长,印证板块景气度拐点: 核心公司订单快速增长:从合同负债角度来看,25H1 量羲技术、国盾量子合同负债 分别为 4324 万元、6940 万元,相对 24 年底大幅增长。 核心公司收入快速增长:25H1 量羲技术、国盾量子(量子计算领域)实现收入分别 为 7080 万元(已接近 24 年全年值)、5596 万元(+284%),景气拐点显现。

4.量子计算成为中美必争之地,自主可控正当时

 产业进入核心应用示范阶段,龙头控股权转移推动商业化进程

量子计算机进入核心应用释放阶段,2024-30 年全球量子计算产业规模 CAGR 达 87.64%。 目前头部量子计算机量子比特达到数百,能够满足某些场景应用,量子计算机进入核心应 用示范阶段,有望步入高速发展的黄金期,专用量子计算机的商业价值或将率先释放。根 据光子盒预测,全球量子计算产业规模有望从2024年50.4亿美元提升至2030年的2199.8 亿美元,期间 CAGR 达 87.64%。

量子龙头国盾量子控股权变更为中电信集团,加强量子计算商业化协同。2025 年 1 月国 盾量子大股东从科大控股变更为中电信量子集团,目前中电信量子持股国盾量子 21.86%, 表决权比例为 40.43%,为国盾量子实控人。中电信量子集团为中国电信的量子技术商业 化推动平台,控股国盾量子,将打通量子计算硬件和商业化之间的链条,国内量子计算商 业化有望提速。

量子信息产品受美限制出口,自主可控为必经之路

量子计算呈现中美欧三足鼎立的格局。根据光子盒研究院,2024 年全球量子计算主要市 场为北美、欧洲、中国,市场规模分别为 15.0、14.5、12.7 亿美元,占比分别为 29.7%、 28.8%、25.3%。

美国限制对中国量子计算相关产品出口,量子计算成为中美必争之地。近两年,美国对量 子计算重视程度持续提升,已经上升到必争高地的地位,相关措施包括上修量子领域研发 拨款,并限制量子技术产品向中方出口。1)上修量子计算预算:美国参议院通过《量子 倡议重新授权法案》,2025-2029 年对量子研发拨款从 18 亿美元增至 27 亿美元;2)限制 对中方出口:美国出台《关于美国在有关国家投资某些国家安全技术和产品的条款》,禁 止美国人员向中方出口量子信息技术产品。

连续三年登上政府工作报告,国内持续重视量子科技发展。1)顶层持续强调量子科技: 量子科技连续三年被写入政府工作报告,顶层政策持续重视量子技术;2)工信部等出台 政策:24 年工信部发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等政策推动量子计算发 展。

技术水平逐步对标&政策重视,自主可控有望持续推进。根据光子盒研究院统计,海外大 厂 IBM、谷歌、Rigetti 量子比特数分别为 1121、156、105 个,国产祖冲之三号、天衍 504、云蒙的量子比特数为 105、504、156 个,国产量子计算机量子比特数基本对标海外 多数头部厂商。