量子計算：新質生產力的“未來引擎”

楊陽

量子力學誕生至今已經超過120年，它直接或者間接地催生了包括激光、半導體、核磁共振等一系列的技術，深刻改變了我們的生活。當前，量子技術迎來新一輪的發展窗口期，以量子通信、量子計算、量子精密測量為代表的第二次量子革命開始興起，有望帶來劃時代的技術突破。

2024年兩會政府工作報告提出“制定未來產業發展計劃，開辟量子技術、生命科學等新賽道，創建一批未來產業先導區”。量子技術具備顛覆式創新潛力，是新質生產力的重要部分，在政策大力推動下，我國量子技術有望加速發展，值得高度重視。

算力瓶頸的顛覆性力量

量子信息技術主要包括量子計算、量子通信和量子測量三大領域，其中，量子計算是量子信息顛覆傳統信息技術最核心的領域。與傳統計算相比，量子計算能夠帶來更強的并行計算能力和更低的能耗，同時量子計算的運算能力根據量子比特數量指數級增長，在AI領域具有較大潛力。

當前全球范圍內針對量子計算機，已經形成超導、離子阱、光量子、中性原子、半導體量子等主要技術路線，目前處于多種技術路線并行發展和開放競爭階段?？紤]到系統可擴展性和操控精度等因素，超導系統與離子阱處于領先地位，而中性原子量子計算路線在量子模擬中體現出的優勢也愈發明顯。

華泰證券認為，隨著量子計算機在未來幾年的成熟，其計算能力將不斷提高，可應用于更多場合，但在可預期的3-5年內或存在局限性，例如QPU在組織和訪問內存方面不如CPU，在渲染復雜圖形方面不如GPU等。因此，經典系統處理數據準備、可視化和糾錯等任務，而量子系統處理復雜的計算，這樣的混合量子計算架構或成未來新趨勢。

產業鏈體系初具雛形

量子計算行業目前處于早期探索階段，核心參與者不多，產業鏈上下游較為清晰，目前量子計算的主要參與者可分為四大類：第一類是國際科技巨頭，例如IBM、谷歌、霍尼韋爾、本源量子等；第二類是量子計算初創公司，例如Rigetti、IONQ等；第三類是國家科研院所，例如美國費米國家實驗室、美國阿貢國家實驗室、中科院量子信息與量子科技創新研究院；第四類是高水平研究型大學，例如劍橋大學、中國科學技術大學、哈佛大學等。

從產業鏈構成來看，量子計算產業上游主要包含稀釋制冷劑、測控系統、低溫組件、真空系統、激光器、光學探測器等硬件以及軟件開發工具包等，是研制量子計算原型機的必要保障。目前由于技術路線未收斂、硬件研制個性化需求多等原因，上游供應鏈存在碎片化問題，逐一突破攻關存在難度，一定程度上限制了上游企業的發展，國內外情況對比而言，上游企業以歐美居多，部分龍頭企業占據較大市場份額，我國部分關鍵設備和元器件對外依賴程度較高；

量子計算產業中游主要涉及量子計算原型機和軟件，其中原型機是產業生態的核心部分。據ICV統計，中美是量子計算機硬件公司最多且類型分布最廣的國家，都涵蓋了超導、離子阱、光子、中性原子等物理平臺，其中美國的代表性企業有IBM、谷歌、微軟、亞馬遜、英特爾、Rigetti、IonQ、Xan?adu等，中國的代表產品包括“祖沖之”系列、“悟空”系列、“九章”系列等。近年來國內量子計算產業與海外科技巨頭差距不斷縮小，2024年1月16日，我國第三代自主超導量子計算機“本源悟空”上線運行可以一次性下發、執行200個量子線路的計算任務，比國際同類量子計算機具有更大的速度優勢。

量子計算產業下游主要涵蓋量子計算云平臺以及行業應用，處在早期發展階段，近年來全球已有數十家公司和研究機構推出了不同類型的量子計算云平臺積極爭奪產業生態地位。目前量子計算領域應用探索已在金融、化工、人工智能、醫藥、汽車、能源等領域廣泛開展，國外量子計算云平臺的優勢體現在后端硬件性能、軟硬件協同程度、商業服務模式等方面。大量歐美行業龍頭企業成立量子計算研究團隊，與量子企業聯合開展應用研究，我國下游行業用戶對量子計算重視程度有限，開展應用探索動力仍需提升。

進入實用開啟藍海市場

ICV報告顯示，隨著量子計算技術的不斷演進，以及AI技術等領域的快速發展，量子計算的應用邊界被不斷拓展，2023年，全球量子產業規模達到47億美元，2023至2028年的年平均增長率（CAGR）達到44.8%；2027年專用量子計算機預計將實現性能突破，帶動整體市場規模達到105.4億美元。參考IBM2023年量子計算路線圖，2028年量子門數量、以及糾錯等計算技術將達到較為成熟階段，在2028年至2035年，市場規模將繼續迅速擴大，受益于通用量子計算機的技術進步和專用量子計算機在特定領域的廣泛應用，到2035年總市場規模有望達到8117億美元。

圖：量子計算產業鏈全景

資料來源：光子盒、華泰證券

量子計算已進入實用化應用場景探索的新階段，據信通院報告顯示，金融、化工、生命科學領域有望更加受益量子計算產業發展。

1）金融領域：金融是量子計算的“第一波產業”，量子計算將革新投資組合優化、模擬定價、欺詐偵測等多種能力。根據麥肯錫數據，在量子計算創造短期價值的100個案例中，金融領域占了28個，是所有行業中最多的，且具有較高的中長期潛在價值。量子計算應用有望在優化預測分析、精準定價和資產配置等問題中產生優勢。

2）化工領域：量子計算應用探索主要通過模擬化學反應，達到提高效率、降低資源消耗等目的。通過構建更高精度的模型，研發人員能夠更好掌握和優化分子結構與化學反應機理，這為新材料、新配方的開發奠定了基礎，同時實現化工領域的降本增效。

3）生命科學：量子計算可以用于評估藥物研發的成本、時間、性能等實驗值。藥物研發中期主要聚焦于藥品的化學表現和分子設計，需要大量運算模擬，是量子計算未來可重點切入的市場。目前量子計算在制藥領域應用的大部分工作就是研發中期的篩選化合物和化合物的結構優化。

總體而言，量子計算的技術壁壘較高，仍以前期的科研突破和產品迭代為主，建議關注量子計算原型機廠商、研發平臺以及儀器供應商。相關標的包括：國盾量子、光迅科技、神州信息、格爾軟件、信安世紀、普源精電、科大國創等。