產(chǎn)業(yè)支柱領(lǐng)域及投資情況

量子技術(shù)可劃分為五大支柱領(lǐng)域，包括質(zhì)量控制、量子模擬、量子通信、量子傳感與計量以及使能技術(shù)，這些領(lǐng)域共同構(gòu)成了量子技術(shù)的核心框架。

量子信息產(chǎn)業(yè)鏈自上而下涵蓋了基礎(chǔ)光電元器件、量子通信核心元器件、量子通信傳輸干線、量子系統(tǒng)平臺以及應(yīng)用層等關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

其中，基礎(chǔ)光電元器件和核心設(shè)備是量子通信的技術(shù)與硬件基石；

量子傳輸干線則承載著遠程量子通信及量子網(wǎng)絡(luò)的傳輸任務(wù)；

量子系統(tǒng)平臺則負責(zé)對信息進行整合處理，并根據(jù)需求發(fā)出相關(guān)指令，是維護整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的軟件基礎(chǔ)。

根據(jù)麥肯錫2024年發(fā)布的報告，北美市場在量子技術(shù)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，擁有近40%的參與者和超過60%的啟動資金。

在硬件廠商方面，北美地區(qū)占據(jù)了顯著優(yōu)勢，12家最大的硬件廠商中有10家位于北美。

而中國則在量子通信商業(yè)實施方面展現(xiàn)出廣泛的應(yīng)用場景。

在公共資金投入方面，中國以超過150億美元的投入位居前列，緊隨其后的是歐洲大陸（包括歐盟及其成員國、英國、瑞士和以色列），其總投入約為130億美元。

發(fā)展目標(biāo)呈現(xiàn)多元化和差異化

在量子計算領(lǐng)域，預(yù)期至2030年左右將實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，市場規(guī)模有望突破千億美元大關(guān)。

量子計算技術(shù)正日益受到全球范圍內(nèi)的關(guān)注與投資，成為前沿科技領(lǐng)域的重要攻關(guān)方向。

預(yù)計在未來10至15年內(nèi)，量子計算技術(shù)將實現(xiàn)商業(yè)化落地，至2030年市場規(guī)模將超過千億美元，年均復(fù)合增長率高達79.72%。

在量子信息產(chǎn)業(yè)的多個分支中，量子計算主要聚焦于突破經(jīng)典計算的算力極限，實現(xiàn)算力飛躍；

量子通信技術(shù)則側(cè)重于為經(jīng)典通信提供更為安全可靠的加密手段；而量子測量則致力于提高物理量測量和信息獲取的精度、分辨率及穩(wěn)定度。

量子計算作為量子信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)的核心組成部分，具有催生新質(zhì)生產(chǎn)力的戰(zhàn)略地位。

量子態(tài)所具備的疊加和糾纏等特性，使得量子比特能夠存儲大量信息并支持高速并行化計算。

在部分特定問題中，量子計算已展現(xiàn)出遠超經(jīng)典計算的[量子霸權(quán)]，成為推動新質(zhì)生產(chǎn)力發(fā)展的重要方向。

展望未來，隨著量子計算機技術(shù)的不斷進步和成本的顯著降低，其在產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用將全面加速。

量子通信技術(shù)作為網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的核心子產(chǎn)業(yè)，涉及多個行業(yè)安全產(chǎn)品的研發(fā)與應(yīng)用。

預(yù)計未來幾年將實現(xiàn)快速增長，至2025年有望達到35.04億美元，至2030年全球量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模預(yù)計將達到78.5億美元。

量子信息技術(shù)發(fā)展的技術(shù)路線

從技術(shù)路線的演進來看，量子信息三大技術(shù)領(lǐng)域在研究深度、技術(shù)成熟程度、產(chǎn)品工程化能力以及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景等方面均呈現(xiàn)出明顯的差異性。

當(dāng)前，量子信息技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用仍面臨著一些關(guān)鍵的共性技術(shù)和核心問題，亟待進一步的攻關(guān)與突破。

例如，在量子通信領(lǐng)域，高品質(zhì)量子態(tài)光源的制備、高效糾纏態(tài)的制備分發(fā)及探測技術(shù)、高性能單光子探測技術(shù)的研發(fā)，以及量子態(tài)存儲與中繼技術(shù)的優(yōu)化等；

在量子計算領(lǐng)域，高維糾纏態(tài)的制備與操控技術(shù)、高品質(zhì)樣品材料的制備工藝、超低溫和磁場隔離環(huán)境的構(gòu)建、高精度操控測量系統(tǒng)的開發(fā)等；

在量子測量領(lǐng)域，高精度操控系統(tǒng)的研發(fā)以及集成化隔離屏蔽環(huán)境的建設(shè)等。

對上述基礎(chǔ)共性關(guān)鍵問題的攻關(guān)與突破，是量子信息技術(shù)邁向?qū)嵱没彤a(chǎn)業(yè)化的主要制約因素。

產(chǎn)業(yè)核心板塊發(fā)展愈發(fā)寬廣

量子通信主要利用量子態(tài)傳遞信息，涉及量子密碼調(diào)制、遠程傳態(tài)和密集編碼等關(guān)鍵技術(shù)。

其典型應(yīng)用包括量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，可與量子計算技術(shù)融合形成量子通信網(wǎng)絡(luò)。

這些技術(shù)為軍事國防、國家政務(wù)、金融交易、互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)以及電力系統(tǒng)等領(lǐng)域提供了強大的信息安全保障。

在量子測量領(lǐng)域，商業(yè)化程度已相對較高，其中量子磁力計和量子時鐘占據(jù)市場主導(dǎo)地位。

據(jù)統(tǒng)計，2022年全球量子精密測量市場規(guī)模已達到13.27億美元，預(yù)計至2030年將增長至25.27億美元。

量子磁力計和量子時鐘分別占據(jù)市場份額的41%和34%，顯示出量子測量技術(shù)在市場中的廣泛應(yīng)用和巨大潛力。

從投資角度看，全球?qū)α孔有畔㈩I(lǐng)域的投資規(guī)模正在不斷擴大。

2023年，全球量子信息投資總額已達到386億美元，其中中國以150億美元的投資總額位居全球首位，充分體現(xiàn)了我國對量子科技發(fā)展的高度重視和大力支持。

雖然目前量子技術(shù)仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段，但其廣泛的應(yīng)用潛力和巨大的市場前景已引起全球范圍內(nèi)的廣泛關(guān)注。

綜合量子計算、量子通信和量子測量三大領(lǐng)域的市場規(guī)模預(yù)測，至2025年全球量子信息市場規(guī)模有望達到101.65億美元，至2030年更是預(yù)計將達到驚人的1300.77億美元，年均復(fù)合增長率高達66.5%。

量子測量技術(shù)利用磁、光與原子的相互作用實現(xiàn)超高精度和高靈敏度的測量，突破了經(jīng)典測量的極限。

盡管量子傳感器在應(yīng)用場景上具有廣泛的潛力，但其商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進程仍處于初級階段，未來仍有巨大的發(fā)展空間和市場需求等待挖掘。

量子產(chǎn)業(yè)備受關(guān)注的原因及主要變化

從國家戰(zhàn)略層面來看，量子產(chǎn)業(yè)符合對心智生產(chǎn)力的定義，因此被國資委列為啟航企業(yè)的高優(yōu)先級發(fā)展領(lǐng)域；

根據(jù)產(chǎn)業(yè)調(diào)研結(jié)果顯示，隨著量子計算機計算能力的快速提升及其可能帶來的密碼破譯威脅；

量子密碼產(chǎn)業(yè)將迎來標(biāo)準(zhǔn)加速建立和試點加速的重要時期，這將促使各國加快制定抗量子算法標(biāo)準(zhǔn)，我國亦有望緊隨其后推出相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。

今年量子產(chǎn)業(yè)的變化主要體現(xiàn)在以下三個方面：

①量子計算生產(chǎn)力與人工智能技術(shù)的結(jié)合，將帶來顯著的生產(chǎn)力提升；

②量子密碼技術(shù)的持續(xù)發(fā)展與安全性保障的日益重要，將為信息安全領(lǐng)域注入新的活力；

③量子通信產(chǎn)業(yè)的加速落地，特別是在城域網(wǎng)建設(shè)方面的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化步伐加快，將進一步推動量子通信技術(shù)的廣泛應(yīng)用。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用預(yù)計將全面加速

隨著量子計算機技術(shù)的不斷成熟和成本的大幅降低，其產(chǎn)業(yè)應(yīng)用預(yù)計將全面加速。

業(yè)內(nèi)預(yù)計，在2034年至2040年期間，我們有望成功研制出具備糾錯功能的通用量子計算機，并在2040年之后正式邁入全面容錯量子計算（FTQC）的新時代。

在量子計算技術(shù)體系中，硬件、軟件、算法構(gòu)成了堅實的三大支柱，而云平臺則成為集成這三者并面向用戶提供服務(wù)的核心應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)生態(tài)匯聚點。

從硬件層面來看，量子計算機主要分為邏輯門量子計算機、專用量子計算機以及基于經(jīng)典計算的模擬器三種類型，它們各自在特定領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。

在軟件領(lǐng)域，應(yīng)用開發(fā)軟件、計算編譯軟件、測控系統(tǒng)軟件和芯片EDA軟件等構(gòu)成了量子計算軟件生態(tài)的主要組成部分，為量子計算的應(yīng)用提供了必要的工具和支持。

算法方面，量子模擬和組合優(yōu)化等算法在量子計算中發(fā)揮著關(guān)鍵作用，為解決實際問題提供了有效的手段。

據(jù)預(yù)測，到2029年，量子市場的總規(guī)模有望達到18.32億美元。其中，量子計算硬件和量子即服務(wù)（QaaS）預(yù)計將實現(xiàn)大幅增長，分別有望達到4.38億美元和5.28億美元。

同時，在量子密鑰分發(fā)（QKD）和量子隨機數(shù)生成器（QRNG）的推動下，量子市場的規(guī)模將進一步擴大至2.49億美元。

盡管量子傳感目前仍處于利基地位，但其具備的精確測量能力為各種參數(shù)提供了重要的技術(shù)手段，預(yù)計到2029年其市場價值將達到6.17億美元。

隨著技術(shù)的不斷進步和應(yīng)用場景的拓展，預(yù)計到2034年，在量子即服務(wù)（QaaS）的推動下，量子市場的總額有望達到33.24億美元，其中量子計算將在未來占據(jù)主導(dǎo)地位。

結(jié)尾：

人工智能作為一種具有戰(zhàn)略意義的技術(shù)，被視為引領(lǐng)科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關(guān)鍵力量，并有望成為推動經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的新動力引擎。

同時，隨著人工智能與量子計算的深度融合與發(fā)展，兩者相互促進，有望共同引領(lǐng)新一輪的技術(shù)創(chuàng)新與突破。