行业核心观点 - 量子计算正从实验室步入产业化初期，凭借其潜在的指数级算力优势，有望重塑药物研发、材料科学、金融建模等多个领域，成为全球科技竞争的战略制高点 [1] 技术原理与优势 - 量子计算利用量子比特的“叠加”与“纠缠”特性实现远超经典计算机的并行处理能力 [2] - 与传统计算相比，量子计算能带来更强的并行计算能力和更低的能耗，其运算能力随量子比特数量呈指数级增长 [10][14] - 量子优势（量子计算速度高于传统计算）概念于2012年提出，并在2019年由谷歌团队实现实验验证 [14] 主要技术路线 - 全球技术路线呈现多元化探索格局，主要分为基于固态体系的“人造粒子”路线（如超导、半导体）和基于原子体系的“天然粒子”路线（如离子阱、光量子、中性原子） [17] - 超导路线凭借较高的保真度、较好的扩展性以及与现有半导体工艺的兼容性，在工程化和产业化进展上暂时领先，全球有效授权专利量达10,888项，位居首位 [2][17] - 离子阱路线具备很高的保真度但可扩展性较差，有效授权专利量3,049项；中性原子路线展现出更强的可扩展性但保真度面临挑战，有效授权专利量为1,313项 [17] 全球竞争格局 - 量子计算已成为大国科技博弈的核心战场，已有30余个国家开展了以量子计算为重点的量子信息领域规划布局，中美处于第一梯队 [20] - **美国**：凭借活跃的创新生态、持续的巨额政策投入和头部企业引领，在整体上处于领先地位，建立了从硬件、软件到云服务的完整产业生态 [3][23] - **中国**：将量子科技置于国家战略层面，在技术封锁背景下，于超导量子计算原型机（如“祖冲之三号”）、量子计算云平台及上游关键设备（如稀释制冷机）的自主研发与替代方面取得系列突破 [3][24] - **欧洲**：通过欧盟层面的战略协同与各国加大投入力图整合力量加速追赶，欧盟委员会于2025年7月推出《量子欧洲战略》 [3][30] 国家战略投资 - 美国通过《国家量子倡议(NQI)法案》计划5年投资12.75亿美元，实际投资已达37.38亿美元，2024年预算为9.68亿美元 [22] - 英国在2023年发布的国家量子战略中，计划10年投资31.8亿英镑 [22] - 法国在2020年的国家量子技术投资计划中投资约19.6亿欧元 [22] - 韩国在2023年的量子科学发展战略中，计划在2035年前投资17.9亿美元 [22] 产业链结构 - **上游**：产业的基石，专注于提供极低温环境（如稀释制冷机）、精密测控系统、核心芯片与光学组件等基础设施，技术壁垒高，是当前国产替代攻坚的重点领域 [4] - **中游**：生态核心，包括量子计算原型机制造商和软件供应商，国内外企业在此环节竞争激烈，不断刷新量子比特数量与性能纪录，并构建覆盖设计、控制、编译的软件工具链 [4] - **下游**：以量子计算云平台为主要载体，致力于降低使用门槛，推动算力普惠化，应用探索目前以科研为主，但金融、化工、制药等行业的商业化应用前景备受瞩目 [4] 国内产业发展现状 - 2024年，中国有153家量子计算企业，较2023年增长39.2% [28] - 中国量子计算领域专利申请量已经连续三年（2022-2024年）突破一万件，产业创新活力凸显 [28] - 国内量子计算发展呈现“硬件多点突破、软件工具补全、产业协同推进”的态势 [39] 海外领先企业动态 - **谷歌**：2024年12月推出最新的量子芯片Willow，拥有105个量子比特，首次实现随量子比特数量扩展而指数级降低错误率，在随机电路采样测试中，仅用不到5分钟就完成当前最快超算需1025年才能处理的任务 [34] - **微软**：推出全球首创、基于拓扑量子架构的量子芯片Majorana 1，目前集成8个拓扑量子比特，并具备在未来扩展到百万量级量子比特的路线 [37] - **IBM**：2023年推出133量子位的量子处理器IBM Quantum Heron及首台模块化量子计算机IBM量子系统二号，并将其量子开发路线图延长至2033年 [38] 国内领先企业/机构动态 - **中科大/中科院**：2025年3月成功研制105比特“祖冲之三号”超导量子计算机，其“量子随机线路采样”速度比最快超算快15个数量级 [39] - **上海团队**：借助AI技术，高效制备出含2024个中性原子的无缺陷阵列 [39] - 首款国产量子计算桌面软件“东南·云霄”正式发布，重点攻克数据安全与硬件兼容性难题 [39] 未来发展趋势 - 混合算力模式成为现实路径，量子计算将与经典计算（尤其是高性能计算、人工智能计算）深度融合，形成异构算力体系 [5] - 产业生态将加速完善，从单一的技术突破转向硬件、软件、算法、应用场景的协同发展 [5] - 市场普遍预期，未来五到十年内，产业将迎来第一轮快速增长，在特定领域实现有价值的商业应用 [5] - 欧洲量子计算市场规模预计将从2024年的1160.1百万美元增长至2032年的12620.7百万美元，期间复合年增长率为33.2% [31]