电子行业量子科技深度报告：打破算力瓶颈开启量子计算新纪元-260130（38页）.pdf

1、打破算力瓶颈，开启量子计算新纪元报告摘要：战略定位明确，行业空间高弹性。“十五五”规划将量子科技列为未来产业首位，政府工作报告连续三年关注；全球量子计算市场规模由2021年8亿美元增长至2024年50.37亿美元，2030年预计达2199.78亿美元，对应CAGR达87.64%。传统算力缺口扩大，量子计算提供新范式。AI时代算力需求愈加放大，在制程演进放缓与功耗密度约束的背景下，未来算力供需缺口或将加大；量子计算凭借叠加与纠缠带来指数级加速能力，有望成为算力供给新范式。多技术路线并行，中美引领行业发展，海内外代差小。当前超导、光量子、离子阱、中性原子等路线并行迭代，其中超导因兼容半导体工艺、易

2、扩展成为主流，中性原子有望成为黑马；中美在资金投入、论文与专利占比、企业数量等维度领先；国内“祖冲之三号”“九章三号”等原型机性能已实现对标国际先进水平，海内外代际差持续缩小。产业链中上游设备或率先释放。量子计算产业链中上游包括稀释制冷机、测控系统、量子芯片等合计占比约86%，为产业链核心环节；在欧美对稀释制冷机与高端测控设备等严格管制背景下，国内企业自主创新与国产替代进程加速，部分技术已对标海外龙头。中游整机竞争激烈，我国虽起步较晚，但后来居上，多技术路线发展迅速。应用端加速拓展，产业化落地仍需时间。下游应用在金融风控、生物医药研发、化工材料设计等领域具备相对优势，未来十年相关应用市场规模合

3、计有望超千亿美元。四大投资主线：政策端，从“十四五”到“十五五”持续强化战略地位，并通过政企协同推动产业化；竞争端，美国采取严管制加高投入，倒逼我国量子计算领域持续突破；产业端，量子计算机高价值量叠加国产替代优势，使中上游环节更具弹性，量超融合云服务有望商业落地；市场端，扩容潜力大且头部企业产业化与资本化进程加速。风险提示：技术迭代进度不及预期；核心设备国产替代进展不及预期；下游应用场景验证与商业化节奏不及预期；政策支持力度变化。优于大势1.量子计算：打破算力瓶颈的新范式量子是对参与相互作用，并呈现量子力学效应的物理系统的抽象描述。量子并非特指某一类粒子；在不同物理实现与应用场景下，电子、光子

4、、原子都可被作为“量子”来定义与操控。根据世界经济论坛对量子技术的常见划分，量子科技以量子力学基本原理为理论基础，主要覆盖量子计算、量子通信和量子传感三大方向，其中量子计算通常被认为是产业化空间与资本投入最为集中的赛道，2024年占据63%的产业规模。量子计算通过量子的叠加、纠缠等特性实现对特定问题的并行计算。量子计算可缓解经典计算在组合优化、复杂系统模拟等场景中的效率瓶颈，在金融交易、生物医药、化工材料等方面具备产业价值。量子通信依托量子纠缠、量子密钥分发、后量子密码学等技术体系，面向高安全等级场景提供以物理机制与密码体制共同支撑的安全通信能力，主要服务国防、政务与金融等关键基础领域。量子传

5、感可提供高精密度、灵敏度和稳定性的传感测量，在军事应用、航空交通与深空探测等场景中价值突出。(divcenter)图1：量子科技分为量子计算、量子通信和量子传感(/divcenter)量子计算正经历从理论奠基到逐渐落地的快速发展。回顾全球量子计算的发展历程，过往总体可以分为三大阶段：1）理论奠基阶段：量子计算源于1981年理查德费曼首次提出用量子系统模拟量子现象的设想，随着不断的理论探索与数学模型构建，包括戴维多伊奇的“通用量子计算机”概念、Shor算法、Grover算法的相继提出，奠定了量子计算的理论基石。2）起步探索阶段：该阶段不断有机构突破量子比特的实现方式，多种技术路径逐步成型，标志性

6、事件包括IBM成功运行Shor算法以及推出云端量子计算平台、D-Wave推出首款商用量子退火机、发布量子比特超导原型机Sycamore。3）技术突破阶段：2020年后，量子计算进入多技术路线并行发展和实用化探索的新阶段，中科大团队实现“九章”光量子计算原型机，并在此后陆续推出“九章二号”“九章三号”；Google也于2024年发布了105量子比特的超导芯片“Willow”，进一步提升了量子系统的规模和性能。在AI时代的驱动下，算力结构的重心正逐渐从训练端转向推理端。训练端是聚焦于模型的研发与迭代环节，通过向模型输入海量数据，依托高性能算力集群持续优化模型参数、修正算法偏差；推理端则聚焦于模型的