量子科技：逐夢量子，星辰大海

一、量子信息技術備受全球關注

量子信息技術是量子科技的重要組成

量子信息技術是量子科技重要組成部分，以量子力學原理為基礎，通過對微觀量子系統中物理狀態的制備、調控和觀測，實現信息感知、計算和 傳輸。量子信息技術是量子信技術息包括量子通信、量子計算和量子精密測量三方面的應用，可以在確保信息安全、提高運算速度、提升測量精度等方 面突破經典技術的瓶頸。

量子信息技術進入產業培育的關鍵階段

大部分量子信息技術處在產業的萌芽期，正逐步從基礎研究走向應用研究，進入科技攻關、工程研發、應用探索和產業培育一體化推進的發展關 鍵階段。

各國高度重視量子技術

量子信息技術發展與應用已成為大國間開展科技、經濟等領域綜合國力競爭，維護國家技術主權與發展主動權的戰略制高點之一。2021年11月， 美國將我國三家量子科技企業列入實體清單，分別為合肥微尺度物質科學國家研究中心、科大國盾量子技術股份有限公司和上海國盾量子信息技 術有限公司。2023年8月，拜登簽署對華投資限制行政令，聚焦半導體、量子計算、人工智能三大領域。截至2023年10月，29個國家和地區制定和推出了量子信息領域的發展戰略規劃或法案文件，據公開信息不完全統計的投資總額已超過280億美元。

我國陸續出臺支持政策

近年來，中國量子信息行業受到各級政府的高度重視和國家產業政策的重點支持。國家陸續出臺了多項政策，鼓勵量子信息行業發展與創。2024年1月，工業和信息化部等七部門發布關于推動未來產業創新發展的實施意見，提出以實施意見為指南，圍繞腦機接口、量子信息等專業領域 制定專項政策文件，形成完備的未來產業政策體系。2024年政府工作報告提出，要開辟量子技術、生命科學等新賽道，創建一批未來產業先導區。

產業鏈持續探索

量子信息技術產業鏈覆蓋范圍廣，技術路線尚未收斂，但也面臨一些共性關鍵技術和核心問題瓶頸需要進一步攻關突破。當前量子科技產業處于研發和產業探索階段，對大部分相關公司的營收貢獻度較少。國內上市公司參與到了產業鏈的各個環節。建議關注全方位 布局量子信息技術的國盾量子，以及業務涉及量子科技領域的西部超導、福晶科技、神州信息等。

二、量子計算即將進入快速成長期

從比特到量子比特

量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。經典計算使用二進制的數字電子方式進行運算，而二進制總是處 于0或1的確定狀態。普通計算機中的2位寄存器在某一時間僅能存儲4個二進制數（00、01、10、11）中的一個，而量子計算機中的2位量子位比特寄存器可同時存儲 這四種狀態的疊加狀態。推廣到n個二進制存儲器的情況，理論上，n個量子存儲器與n個經典存儲器分別能夠存2 n個數和1個數。

隨著經典計算的芯片尺度不斷減小，而量子隧穿效應是不可忽略的。在未來的計算機發展過程中，經典計算機需要克服量子特性，量子計算機直 接利用量子效應進行信息的處理。因此，相較經典計算機，量子計算機具備“量子優越性”，一旦量子計算機強大到可以完成經典計算機無法執 行的計算時，“量子霸權”由此實現。

量子計算本質為異構計算

目前所說的量子計算，本質上來說是一種異構運算，即在經典計算機執行計算任務的同時，將需要加速的程序在量子芯片上執行。因此，量子計 算的程序代碼實際執行中分為兩種，一種是運行在CPU上的宿主代碼主要用于執行不需要加速的任務，并為需要加速的任務提供需要的數據；一 種是運行在量子芯片上的設備代碼主要用于描述量子線路，控制量子程序在量子芯片上的執行順序，以及數據的傳輸。不同類型的代碼由于其運 行的物理位置不同，編譯方式和訪問的資源均不同，這跟英偉達公司推出的用GPU解決復雜的計算問題的并行計算架構CUDA非常類似。

多路線并行發展，量子計算未見技術收斂

量子計算硬件有多種技術路線并行發展，主要可分為兩大類:一是以超導和硅基半導體等為代表的人造粒子路線，二是以離子，光量子和中性原子 為代表的天然粒子路線。目前，多條技術路線仍未收斂。

近年來國外科技企業、初創企業與研究機構加速布局，為爭奪產業生態地位，搶占未來發展先機展開激烈競爭，目前全球已有數十家公司和研究 機構推出了不同類型的數十個量子計算云平臺。

量子計算即將進入快速成長期

目前，量子計算正處于迅速發展的階段，需要 技術的持續突破。由于量子計算極易被環境熱 量或波動干擾致使計算結果出錯，因此量子糾 錯算法對結果的準確性極其重要，而提升量子 比特的測控精度是量子計算機實用化的關鍵問 題。

隨著量子計算機硬件的不斷升級和算法的不斷 優化，更多的軟硬件企業將投身于量子計算領 域，并推動量子計算在不同行業的廣泛應用。量子計算將在金融、醫療、材料科學等領域最 先發揮作用，為下游行業帶來顛覆性的創新。與此同時，產業鏈上的合作與競爭也將更加激 烈，投資和創新以及龐大的市場需求將成為推 動產業前進的關鍵驅動力。政府和企業也將共 同合作，加大研發投入，以爭取在全球量子計 算領域的競爭優勢。

隨著量子計算技術的不斷演進，以及人工智能（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，從而使量子計算的商業潛力更加 廣泛和深遠。據ICV預測，2023年，全球量子產業規模達到47億美元，2023至2028年的年平均增長率達44.8%。在2028年至2035年，市場規模 將繼續迅速擴大，2035年總市場規模有望達到8117億美元。

國內量子計算產業鏈呈追趕態勢

中國在量子計算領域崛起迅猛，其中 包括騰訊、華為等具有代表性的大型 互聯網企業，在光量子計算機等方面 取得了顯著優勢，技術水平和挑戰能 力迅速提升。然而在中美競爭日益加 劇的背景下，尤其是在量子芯片和超 低溫設備等方面，中國與美國相比仍 存在較大差距。

三、量子通信產品逐漸豐富

量子通信提升通信安全

隨著量子計算硬件、軟件與量子算法研究的不斷進展，量子計算 機將對現有的通信安全機制造成威脅，以RSA、ECC 算法為基礎 的現代密碼體系在理論上已不再安全。因此，如何應對量子計算 機對通信網絡安全帶來的影響，加強抗量子密碼等安全技術研究， 是需要深入研究和解決的問題。量子通信不是要替代經典通信方 式，而是通過在經典通信中使用量子密鑰以提升通信安全性，同 時量子通信的規模化應用也需要與經典通信技術相融合。

量子通信原理主要為密鑰分配、隱形傳態、量子糾纏和量子不可 復制定理四部分。在微觀世界中，一對粒子中一個粒子發生變化 會影響另一個粒子。量子通信的過程是將攜帶信息糾纏粒子分開， 將其中一個粒子遠距離傳輸到指定位置，從粒子的狀態就能準確 獲取到攜帶的信息內容。接收方想要獲取信息，需要讓密鑰粒子 和傳輸信息的粒子再次形成糾纏態時才能破譯，即完成通信。由于無法對量子態進行整體拷貝，量子通信可有效確保通信過程的安全性。

量子安全產業化目前聚焦QKD和QRNG

量子保密通信常見的三種技術分別是量子密鑰分發（QKD）、量子隨機數發生器（QRNG）和量子隱形傳態（QT）。由于量子隱形傳態技術還在 實驗室研究階段，尚不具備產業化能力。目前產業化的焦點在QKD和QRNG。

QKD 技術從物理學原理上，具備無條件的安全性。而在實際使用 QKD 設備的過程中，QKD 收發兩端設備在公開信道進行認證的流程目前使用的 較多的仍是預存密鑰與傳統的加密方式，缺少抗量子攻擊的安全保證，這是 QKD 技術在實用化過程中遇到的挑戰之一。為了提升 QKD 設備認證 流程的安全性，可選擇使用后量子加密（PQC）算法進行認證，或者使用QKD 協議密鑰進行認證。