工业行业量子计算深度：量子计算开启新计算时代-251022（35页）.pdf

1、相关研究量子计算深度：量子计算开启新计算时代投资要点：bullet量子计算的价值：量子计算的价值不在于替代现有计算机，而是取决于其解决经典计算机无法处理的问题的能力，从而开创全新的市场。因此，评估该领域的投资机会必须以技术实力为首要标准，特别是通往容错计算的路径。当前，行业已经超越了单纯追求物理量子比特数量的虚荣指标阶段，转向了以相干性、保真度和最关键的构建可靠逻辑量子比特的能力为核心的质量竞赛。bullet谷歌的Willow芯片：量子计算迎来Transformer时刻。2024年12月谷歌发布Willow芯片，其最重要的突破是首次实验性地证明了量子纠错的可扩展性。在量子纠错理论中，只有当物理

2、量子比特的错误率低于某个容错阈值时，增加更多物理量子比特来构建一个逻辑量子比特，才能真正降低逻辑错误率。谷歌证明，随着编码规模的扩大，逻辑错误率呈指数级下降。这一成就解决了该领域近30年来的一大挑战，为构建大规模、可靠的容错量子计算机提供了一条经过实验验证的清晰路径，极大地增强了市场对超导技术路线的信心。谷歌凭借此技术在一项标准计算任务中用不到5分钟时间完成了经典计算机需要cdot1025年的计算量，再次证明了“量子优越性”。量子计算的应用：未来，量子计算机将会与现在的经典计算机一起构建新的超算集群架构。量子计算机将会专注于解决四大核心领域的难题：1)量子模拟，在药物发现和材料科学领域，能够以

3、前所未有的精度模拟分子行为，从而颠覆研发范式；2)组合优化，为金融（投资组合优化）物流（路径规划）等行业中庞大的可能性寻找最优解；3）赋能人工智能，通过处理经典计算机难以企及的复杂模型和高维数据，有望在机器学习领域带来指数级加速和性能提升；4）算法定义的优势，利用Shor等算法在密码学等特定领域提供确定性的速度优势。bullet技术路线与重点公司：硬件方案暂未收敛。一方面，以谷歌和IBM为首的巨头正全力推进超导路线，凭借其在量子纠错上取得的决定性突破和强大的工程化能力，成为当前确定性最高的路径；在同一赛道上，Rigetti和中国企业本源量子则凭借其独特的自主芯片制造能力，扮演着敏捷挑战者的角色

4、。另一方面，“质量为王的理念催生了另一条高潜力路径，以IonQ为代表的离子阱技术凭借其近乎完美的量子比特保真度和全连通性，押注于长期的效率优势。此外，Infleqtion（中性原子）和D-Wave（量子退火）等公司也在各自的细分领域构筑了独特的技术壁垒。bullet投资建议：聚焦整机环节，关注中美双线机会。量子计算分为上游器件、中游整机和下游应用。我们建议关注聚焦产业链核心的量子计算整机公司。海外建议关注超导路线的企业（谷歌、Rigetti）与离子阱路线的企业（lonQ）中性量子比特的企业（Infleqtion）;国内建议关注即将科创板上市的本源量子等。一、量子革命：一种新的计算革命（一）量子

5、计算机和传统计算机的关系量子计算机并非旨在完全替代我们日常使用的传统(经典)计算机。更准确地说，量子计算机是一种功能强大的专用机器，用于解决特定类型的复杂问题，这些问题对于经典计算机来说过于复杂，甚至无法解决。经典计算机将继续高效地处理我们日常生活和工作中的绝大多数任务，例如上网、文字处理、玩游戏等。对于中小型计算问题，经典计算机仍然是最佳选择。量子计算机则专注于那些经典计算机无法处理的特定领域，例如分子模拟、大规模优化问题和破解某些类型的加密算法。因此，未来的计算模式很可能是量子计算机与经典计算机协同工作的混合模式，各自发挥其优势。量子计算机的目标不是取代笔记本电脑或智能手机，而是为科学、工

6、业和金融领域开辟全新的可能性。这种根本性差异的核心在于其指数级的扩展能力。经典计算机使用比特（bits）作为信息的基本单位，每个比特只能是0或1。增加经典计算机的处理能力，本质上是线性增加比特的数量。相比之下，量子计算机使用量子比特（qubits），其计算能力随量子比特数量的增加呈指数级增长。一个包含个量子比特的系统可以同时表示2n个状态。这种指数扩展的特性，正是量子计算作为一种专用、强大计算工具的根本原因。（二）理解量子比特（Qubit)：1.叠加（Superposition)：同时处于0或1的状态叠加是量子力学的基本原理之一，它允许一个量子比特同时处于0和1的组合状态中。如果说经典比特像一