量子计算技术突破 - 潘建伟团队利用AI技术在60毫秒内成功构建2024个原子的无缺陷二维和三维原子阵列 刷新了中性原子体系无缺陷原子阵列规模的世界纪录 [1] - 该系统单比特门保真度达99.97% 双比特门保真度达99.5% 探测保真度达99.92% 已追平以美国哈佛大学为代表的国际最高水平 [6] - 研究团队制作了包含549个原子的动画展示原子重排技术 视频以33倍慢速播放展示铷原子在230×230μm光镊阵列中的动态排列过程 [2][8] 技术原理与创新 - 中性原子体系因具备优异扩展性 高保真度量子门 高并行性和任意连接性 被认为是极具潜力的量子计算平台 [11] - 传统重排方法受限于时间复杂度 原子丢失及计算速度等问题 阵列规模长期停留在数百个原子水平 [12] - 创新性利用AI技术实现高度并行性 操作时间与阵列规模无关 可一次性完成光镊阵列调控 实现原子同步移动 [12] 发展前景与挑战 - 从2024个原子扩展到数万个不存在本质障碍 但需提升激光器功率 挑战更多极限性能 增强整体平台能力 [14] - 预计未来3-5年内量子计算机将在狭窄领域成为科研工具 实现密码破解等大规模应用可能还需10年左右 [14] - 研究由上海量子科学研究中心 上海人工智能实验室及中国科学技术大学专家共同合作完成 [14] 研究团队背景 - 潘建伟院士团队曾构建世界首台超越早期经典计算机的光量子计算原型机 并成功发射墨子号量子科学实验卫星 [19][20] - 团队先后构建"九章"系列量子计算原型机 从76光子发展到255光子 持续刷新光量子信息技术的世界纪录 [21][22] - 陆朝阳教授被诺奖得主称为"量子鬼才" 与潘建伟共同完成多项量子计算突破性研究 [25] 技术应用展示 - 研究人员通过检测原子受激光脉冲激发产生的荧光信号 对549个原子的空间位置进行实时成像与追踪 [9] - 展示原子在三个水平层中复杂而精确的排列 每层模拟石墨烯结构 右下角配有插图说明 [9] - 当前系统仅需两块英伟达4090显卡即可完成2024个原子的重排计算 规模限制主要来自其他技术与硬件条件 [14]

核心观点 - 中国在"十四五"期间取得多项重大科技创新突破，包括国产电磁弹射航母福建舰下水、第四代核电站投入商业运行、C919实现商业飞行等[1] - 创新成果得益于体系化布局、全社会协同发力以及人才梯队持续供给[3][4][6] - 创新驱动发展战略将持续作为高质量发展的核心驱动力[7] 科技创新成果 - 国产电磁弹射航母福建舰下水标志着中国在高端装备制造领域的突破[1] - 全球首座第四代核电站石岛湾高温气冷堆核电站投入商业运行[1] - 国产大飞机C919实现商业飞行[1] - 中国空间站全面建成运营[3] - 量子计算原型机"九章三号"算力跃升百万倍[3] - 特高压技术成为国际标准[3] 创新体系构建 - 构建"基础研究—技术攻关—成果转化"全链条创新生态[3] - 2024年研发投入强度达2.68%，基础研究占比提升至12.3%[3] - "揭榜挂帅"激励机制推动企业攻克核心技术[4] - 新能源汽车产业带动动力电池能量密度、车规级芯片等技术突破[4] - 中国新能源汽车产销量连续10年全球第一[4] 人才支撑 - 中国人力资源总量、科技人力资源总量、研发人员总量均居世界第一[6] - 科学、技术、工程、数学专业毕业生每年超过500万[6] - 人才梯队化布局支撑创新可持续性[6] 未来发展展望 - 创新将持续作为高质量发展核心驱动力[7] - 需进一步夯实基础研究、强化创新协同、完善人才梯队[7] - 科技创新将深度融入产业升级、民生改善等领域[7]

报告行业投资评级 - 推荐，维持评级 [5] 报告的核心观点 - 量子计算领域多种技术路线并行发展，光量子是重要技术路线之一，具备独特竞争优势，研究热度高且产业生态逐步形成，国内外研究推进使其发展加速，未来量子计算有望颠覆经典计算架构解决AI算力瓶颈 [1][2][3][4] 根据相关目录分别总结 1 量子计算领域，光量子是重要的技术路线之一 1.1 量子计算技术路线众多，光量子路线其具备独特的竞争优势 - 量子计算关注度提升，以量子比特为基本单元，理论上能在特定领域实现指数级加速，是未来计算能力跨越式发展重要方向 [9] - 量子计算技术路线分“人造粒子”和“天然粒子”两大类，光量子是重要技术路线之一，基于量子叠加态和纠缠态原理实现量子逻辑运算，可分为逻辑门型和非逻辑门型 [12][13] - 光量子路线优势是支持室温工作、相干时间长、适合构建分布式量子计算网络、可与现有光纤通信基础设施兼容；缺点是逻辑操作和可编程通用系统实现难度大 [10][12] - 超导、离子阱、中性原子、硅半导体等技术路线各有优劣 [13][14] 1.2 光量子技术路线研究热度高，产业生态正逐步形成 - 截至2023年9月，光量子路线专利申请数量占比21%，排名第二 [2][14] - 光量子计算产业包括底层支撑系统、光量子计算原型机、软件和应用服务等四个关键环节，厂商发展模式分全栈式和重点发展硬件处理器设计封装两类，光量子软件处于起步阶段 [16][17] 2 当前国内外研究持续推进，光量子技术路线发展迎来加速 - 海外头部厂商进展显著，Xanadu于2025年1月推出可扩展、网络化和模块化的量子计算机Aurora，计划2029年建立量子数据中心；PsiQuantum于2025年2月推出光量子计算芯片组Omega [3][20][28] - 国内方面，2023年10月我国成功构建255个光子的量子计算原型机“九章三号”，处理高斯玻色取样速度比“九章二号”提升一百万倍；2024年4月玻色量子发布新一代550计算量子比特的相干光量子计算机“天工量子大脑550W” [3][33][38] 3 投资建议 - 建议持续聚焦量子计算领域创新进展，关注国盾量子、禾信仪器等量子计算核心标的，以及电科网安、吉大正元等量子加密通信标的 [4][43]

量子及光子计算发展潜力 - 量子及光子计算相较传统计算具备强大计算能力，在AI计算推理需求指数级增长背景下具有较大发展潜力 [1] - Google、IBM等全球领先企业持续投入研发，国内本源悟空、九章三号、祖冲之三号等量子计算机陆续问世，商业化有望加速落地 [1] GTC大会"量子日"活动 - 英伟达首次在GTC大会推出"量子日"活动，邀请12家量子计算公司CEO探讨量子优越性争议、技术路径成果及量子赋能AI方式 [3][7] - 英伟达宣布在波士顿建立量子计算研究实验室NVAQC，与哈佛大学、MIT等顶尖学府合作 [3][9] - 英伟达推出CUDA Quantum平台，支持GPU加速量子模拟，汇丰银行已利用该平台开发量子机器学习应用，可模拟165个量子比特 [7] 量子计算原理与优势 - 量子计算以量子比特为基本单元，利用干涉、叠加、纠缠等特性，在特定问题（如大数分解、量子化学模拟）上实现指数级加速（如谷歌Willow芯片53量子比特对应2^53计算维度） [3][11] - 量子比特可同时处于0和1叠加态，实现并行处理大量信息，战略意义重大 [11] 光子计算原理与优势 - 光子计算利用光子偏振/路径自由度编码量子比特，具有高信息容量（可见光频率5*10^14Hz vs 电子10^10Hz）、皮秒级响应速度、良好空间相容性等优势 [14] - 光子是玻色子，无电荷且不易相互作用，适合长距离量子通信，但低能条件下难以执行双量子比特门操作 [14][21] 技术路径发展现状 - 主要技术路径包括超导、离子阱、中性原子、光量子、半导体、拓扑计算等，超导量子计算目前最主流 [4][18] - 超导量子计算代表产品：Google Willow（105量子比特）、IBM Condor（1121量子比特）、祖冲之三号（105量子比特） [4][19][54] - 光量子计算代表产品：九章三号（255光子）、PsiQuantum的FBQC方案 [21][56] - 离子阱技术代表企业：IonQ（Harmony/Aria/Forte系列）、Quantinuum，保真度达98%-99% [23][26] - 中性原子技术：中科酷原汉原一号（100+量子比特，保真度>0.999） [27] - 半导体技术：Intel Tunnel Falls（12量子比特，保真度99.9%） [28] - 拓扑技术：微软Majorana1全球首款拓扑量子芯片 [29] 产业链与市场规模 - 上游设备包括稀释制冷机（Bluefors、Oxford Instruments）、测控系统（Keysight、Zurich Instruments） [35][36] - 量子云平台推动市场增长，2024年全球产业规模50.37亿美元，预计2030年达2199.8亿美元 [38] 海外企业研发进展 - Google：Willow芯片105量子比特，纠错能力突破，计划将物理量子比特提升至10^6量级 [40][44] - 微软：推出首款拓扑量子芯片Majorana1 [47] - IBM：Condor芯片1121量子比特，规划2033年实现十万级量子比特 [48][49] - IonQ：专注离子阱技术，2024年收入4310万美元（2021-2024年CAGR 200%） [51] - Rigetti：超导量子计算企业，2025年计划推出108量子比特处理器 [52] - D-Wave：量子退火技术领先，2024年订单同比增长128% [53] 国内产业动态 - 祖冲之三号：105量子比特，单比特门保真率99.9%，双比特门保真率99.62% [54] - 九章三号：255光子，刷新光量子计算优越性纪录 [56] - 本源量子："本源悟空"搭载72比特"悟空芯"，国产化率超80% [57] - 中科酷原：汉原1号中性原子量子计算机（100+量子比特，保真度>0.999） [57]