量子计算行业深度：行业概况、发展趋势、产业链及相关公司深度梳理-251219（28页）.pdf

1、告量子计算行业深度：行业概况、发展趋势、产业链及相关公司深度梳理进入21世纪，量子科技已逐步从实验室的概念演化为重构全球科技与产业版图的战略变量。其中量子计算是量子力学与计算机科学相结合的一种通过遵循量子力学规律、调控量子信息单元来进行计算的新型计算范式。因为量子计算装置所能拥有的远超经典计算机的计算能力，或将成为现有计算体系的极大补充，并有望在未来成为主要计算体系之一。当前时点，量子计算产业正处于由0到1的发展初期，但其产业价值已逐步被市场认知。据ICV预计，全球量子计算市场规模在20242035年由50亿美元增长至8,000亿美元以上，CAGR超55%。其中，硬件环节有望先行受益，核心设备

2、厂商将迎来战略机遇期。一、量子计算行业概况1、量子力学颠覆经典计算体系，带来空前加速量子计算是基于量子力学的独特行为（如叠加、纠缠和量子干扰）的计算模式，基本信息单位为量子比特。据微软，在物理学中量子是所有物理特性的最小离散单元，通常指原子或亚原子粒子（如电子、中微子和光子）的属性。量子比特是量子计算中的基本信息单位，在量子计算中发挥的作用与比特在传统计算中发挥的作用相似，但经典比特是二进制、只能存放0或1位，但量子比特可以存放所有可能状态的叠加。量子计算所运用的物理特性主要包括：量子叠加：处于叠加态时，量子粒子是所有可能状态的组合，它们会不断波动，直到被观察和测量；以抛硬币为例，经典比特可以

3、通过正面和反面来度量，而量子比特能够代表硬币的正反面以及正反交替时的每个状态；量子纠缠：纠缠是量子粒子将其测量结果相互关联的能力，当量子比特相互纠缠时，它们构成一个系统并相互影响，人们可以使用一个量子比特的度量来作出关于其他量子比特的结论，通过在系统中添加和纠缠更多的量子比特，量子计算机可计算指数级的更多信息并解决更复杂的问题；量子干扰：量子干扰是量子比特固有的行为，由于叠加而影响其坍缩方式的可能性，量子计算机旨在尽可能减少干扰，确保提供最准确的结果。(divcenter)经典比特与量子比特对比(/divcenter)与传统计算相比，量子计算能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗。据赛迪智库，

4、量子计算通过量子态的受控演化实现数据的存储计算，可以分为数据输入、初态制备、量子逻辑门操作、量子测算和数据输出等步骤，其中量子逻辑门操作是一个幺正变换，这是一个可以人为控制的量子物理演化过程；经典计算机的运算模式为逐步计算，一次运算只能处理一次计算任务，而量子计算为并行计算，可以同时对2mathrmhatn个数进行数学运算，相当于经典计算重复实施2mathrmhatn次操作；同时，传统芯片的特征尺寸很小（数纳米）时，量子隧穿效应开始显著，电子受到的束缚减小，使得芯片功能降低、能耗提高，将不可逆操作改造为可逆操作才能提高芯片的集成度，量子计算中的幺正变换属于可逆操作，有利于提升芯片的集成度，进而

5、降低信息处理过程中的能耗。量子计算的运算能力根据量子比特数量指数级增长，在AI领域具有较大潜力。在经典计算中，计算能力与晶体管数量成正比例线性关系，而量子计算机中算力将以量子比特的指数级规模增长，据中国计算机学会微信公众号，2012年“量子优势”（同样的计算任务，量子计算速度高于传统计算）的概念被提出，并在2019年由谷歌团队实现了实验验证，2020年，潘建伟院士团队基于高斯玻色采样模型成功构建了76个光子的量子计算原型机“九章”进一步验证了量子优势。量子计算机所能拥有的量子比特数由最初的2量子比特增长到了数百量子比特，并正以可观的速度继续增长，这为实现更可靠、更大规模的量子计算，以及挖掘基于

6、量子计算的人工智能应用带来更多可能性。2、多路径并行推进，超导量子产业化进展领先全球量子计算的硬件仍处于多种路线并行探索阶段，不同的技术路线基于对量子比特的不同物理实现方式展开。主流路线大致分为两类：一类是基于固态体系的“人造粒子“路线，如超导与硅半导体；另一类是基于原子体系的“天然粒子”路线，如离子阱、光量子与中性原子。各路线在稳定性、可扩展性和保真度等方面权衡取舍明显，目前尚无单一路线占据绝对主导地位。多线路协同探索正引领量子计算技术向“高稳定性高保真度可扩展性”方向演进，共同推动未来量子计算机从实验验证步入商业化应用。从发展进度来看，超导量子凭借高保真度、易扩展性及成熟的制程工艺在产业化