《计算机行业专题研究：量子计算持续发展应用场景落地可期-240331（19页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《计算机行业专题研究：量子计算持续发展应用场景落地可期-240331（19页）.pdf（19页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、1 行业行业报告报告行业专题研究行业专题研究 请务必阅读报告末页的重要声明 计算机计算机 量子计算持续发展量子计算持续发展，应用场景落地可期，应用场景落地可期 量子力学加速行业进步节奏量子力学加速行业进步节奏。量子信息可以被定义为量子力学与信息科学的交叉学科，是基于量子力学原理，通过对光子、电子等微观粒子系统及其量子态进行人工观测和调控，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象的技术。量子信息中三个概念：1）量子比特量子比特，相比比特，一个量子比特可能的基本状态是|0 态和|1态，因此包含的信息量大幅增加。2）量子叠加量子叠加，指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。3）量子纠缠量子纠缠,两个2、量子比特构成一个量子纠缠态。多领域拓展量子信息潜在应用场景多领域拓展量子信息潜在应用场景。量子信息主要分为三个领域:1)量子通信量子通信：量子通信可以通过借助量子技术，完成经典通信无法完成的任务。2)量子计算量子计算：量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。3)量子测算：量子测算：量子测算是量子信息和精密测量的交叉学科.量子计算技术多种硬件技术路线并行发展，亮点成果频出量子计算技术多种硬件技术路线并行发展，亮点成果频出。量子计算硬件有多种技术路线并行发展，主要分为两大类：一是以超导和硅半导体等为代表的人造粒子路线，二是以离子阱、光量子和中性原子为代表的天然粒子路线3、。各种主要技术路线均有研究成果不断涌现，呈现开放竞争态势，尚无某种技术路线体现出明显综合优势。量子计算产业链上下游已成型，未来拓展空间广阔量子计算产业链上下游已成型，未来拓展空间广阔。量子计算产业生态上游主要包含环境支撑系统、测控系统、各类关键设备组件以及元器件等。产业生态中游主要涉及量子计算原型机和软件，其中原型机是产业生态的核心部分。产业生态下游涵盖量子计算云平台以及行业应用，处在早期发展阶段。基于中等规模含噪量子处理器（NISQ）和专用量子计算机的应用探索国内外广泛开展，涵盖了化学、金融、人工智能、交运航空、气象等众多行业领域，产业规模估值达到千亿美元级别。市场空间广阔，行业有望迎来快速4、增长期。市场空间广阔，行业有望迎来快速增长期。IDC 预计，全球在量子计算技术（包括硬件、软件和即服务解决方案）支出预计将从 2022 年的 11 亿美元增长到 2027 年的 76 亿美元，五年复合年增长率（20222027 年）为 48.1%。当前的量子计算技术还未达到商业成熟。未来量子计算在解决市场中复杂问题和其他棘手问题的能力往往需要大量高质量的量子比特，这些量子比特可以在保持高保真度的同时进行扩展。政策支持频出，相关技术已有储备。政策支持频出，相关技术已有储备。地方政策措施主要聚焦科研、硬件和应用三大领域，政策频出支持行业快速发展。截止 2021 年 5 月，中国量子计算/量子通信已5、申请公开专利 912件/1069 件，量子通信专利数多于美国。国产量子计算机代表九章三号、祖冲之二号、本源悟空诞生，有望为应用端提供算力基础。投资建议投资建议：建议关注量子信息行业技术、应用发展。建议关注量子信息行业技术、应用发展。建议关注量子信息行业技术、应用发展。量子信息进入高速发展前期，计算能力优于传统计算模式，可以赋能化学、金融、人工智能、交运航空、气象等，成长空间广阔。量子信息技术对于算力提升，多行业赋能的优越性已得到验证。我们认为由于行业处于初期，技术升级及产业应用仍需时间突破，未来随着技术与产业结合的创新逐步展现，量子信息技术有望带动产业链及赋能行业业绩改善。建议关注神州信息、光6、迅科技。建议关注神州信息、光迅科技。风险提示：风险提示：量子信息技术发展不及预期；商业化进程不及预期风险；行业竞争加剧风险。证券研究报告 2024 年 03 月 31 日 投资建议：投资建议：强于大市（维持）上次建议上次建议：强于大市 相对相对大盘大盘走势走势 作者作者 分析师：黄楷 执业证书编号：S0590522090001 邮箱： 分析师：陈安宇 执业证书编号：S0590523080004 邮箱： 相关报告相关报告 1、计算机：Suno 新发音乐生成模型，模型创新带动应用端拓展2024.03.25 2、计算机：英伟达 GTC 大会发布 Blackwell 平台，引领加速计算新时代2024.7、03.21 -50%-30%-10%10%2023/32023/72023/112024/3计算机沪深300请务必阅读报告末页的重要声明 2 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 正文目录正文目录 1.量子信息技术持续发展，行业前景广阔量子信息技术持续发展，行业前景广阔 .3 3 1.1 量子力学加速行业进步节奏.3 1.2 量子信息技术细分领域.4 1.3 量子理论发展阶段.5 2.技术已有储备，政策支持产业快速发展技术已有储备，政策支持产业快速发展 .6 6 2.1 量子专利与论文发布对比，中国在量子通信领域体现优势.6 2.2 政策频出支持产业发展.7 3.量子信息技术发展与应用持续8、突破量子信息技术发展与应用持续突破 .9 9 3.1 量子通信与测量发展空间广阔.9 3.2 量子计算技术多种路线齐头并进.10 3.3 量子计算软硬件体系应用与行业上下游已初见雏形.12 3.4 成长空间广阔，量子计算优势凸显.14 3.5 国产量子技术落地，技术储备支持行业发展.15 4.投资建议：建议关注量子信息行业技术、应用发展投资建议：建议关注量子信息行业技术、应用发展 .1717 5.风险提示风险提示 .1717 图表目录图表目录 图表图表 1：量子信息中的基础概念量子信息中的基础概念 .4 4 图表图表 2：量子信息三大领域原理特性、发展线状及应用场景量子信息三大领域原理特性、发9、展线状及应用场景 .5 5 图表图表 3：量子理论发展阶段量子理论发展阶段 .6 6 图表图表 4：美国在量子信息主要领域专利申请情况美国在量子信息主要领域专利申请情况 .6 6 图表图表 5：中国在量子信息主要领域专利申请情况中国在量子信息主要领域专利申请情况 .6 6 图表图表 6：世界主要国家量子信息领域论文发表情况世界主要国家量子信息领域论文发表情况 .7 7 图表图表 7：世界主要国家量子计算领域论文发表情况世界主要国家量子计算领域论文发表情况 .7 7 图表图表 8：世界主要国家量子测量领域论文发表情况世界主要国家量子测量领域论文发表情况 .7 7 图表图表 9：全球量子信息领域战10、略规划和投资情况全球量子信息领域战略规划和投资情况 .8 8 图表图表 10：中国量子信息政策中国量子信息政策 .8 8 图表图表 11：量子计算发展路径量子计算发展路径 .1111 图表图表 12：量子计算五种主流技术路线关键指标代表性成果对比量子计算五种主流技术路线关键指标代表性成果对比 .1212 图表图表 13：量子计算产业链上下游量子计算产业链上下游 .1313 图表图表 14：量子计算应用场景分析量子计算应用场景分析 .1313 图表图表 15：量子模拟行业应用探索概况量子模拟行业应用探索概况 .1414 图表图表 16：量子组合优化行业应用探索概况量子组合优化行业应用探索概况 .11、1414 图表图表 17：祖冲之二号祖冲之二号 .1515 图表图表 18：本源悟空本源悟空 .1616 图表图表 19：九章三号九章三号 .1616 图表图表 20：量子通信应用发展展望量子通信应用发展展望 .1717 zViZkWfXlYjZiZaQcM9PoMrRoMmQlOnNsOeRrRsQ9PoPrRwMmQoNuOsQnQ请务必阅读报告末页的重要声明 3 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 1.量子量子信息技术信息技术持续发展，持续发展，行业前景广阔行业前景广阔 1.1 量子力学加速行业进步节奏量子力学加速行业进步节奏 1900 年马克思普兰克首次提出“量子”概念，宣告了“12、量子”时代的诞生。20世纪 20 年代，马克思普兰克等多位科学家建立了支配微观粒子运动规律的理论-量子力学。20 世纪 80 年代，科学家首次将量子力学应用于信息科学领域，从而诞生了量子信息。量子信息可以被定义为量子力学与信息科学的交叉学科，是基于量子力学原理，通过对光子、电子等微观粒子系统及其量子态进行人工观测和调控，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象，以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息的一门技术。量子信息中，包含量子比特、量子叠加、量子纠缠三个基础概念：一是量子比特。一是量子比特。正如比特是通信和计算的最小单元，量子比特则是量子计算中的最小信息单位。相比比特，一个量子比特可能的13、基本状态是|0 态和|1态，因此包含的信息量大幅增加，从而在面对计算量指数级增长的问题时，量子比特可以发挥出潜在优势。二是量子叠加。二是量子叠加。指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。在量子系统中，量子态是指微观粒子所处的一系列不连续的恒稳运动状态。在无外界观测干扰时，量子系统可处于一系列量子态叠加态上，即著名的“薛定谔的猫”。三是量子纠缠。三是量子纠缠。在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠。即如果两个量子比特构成一个量子纠缠态，那么无论携带这两个量子比特的14、粒子相距多远，只要其中一个量子比特的测量状态发生改变，那么另一个的状态马上发生改变。爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。在量子信息学中，量子纠缠处于十分重要的位置，无论是量子通信中的量子隐形传态还是量子计算中的逻辑门操作，都离不开量子纠缠。请务必阅读报告末页的重要声明 4 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 图表图表1：量子信息中的基础概念量子信息中的基础概念 资料来源：极客网，国联证券研究所 1.2 量子信息技术细分领域量子信息技术细分领域 量子信息主要分为三个领域：量子通信，量子计算，量子测量 量子通信：量子通信：量子通信是量子信息学的重要技术领域。量子通信可以通过借助量子技术，完成15、经典通信无法完成的任务。量子通信是目前量子信息领域中最先实现应用化的领域。目前量子通信有两个主要的研究方向：一是量子密一是量子密钥钥分发；二是量子隐形分发；二是量子隐形传态。传态。量子计算：量子计算：量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子计算是量子信息研究的重中之重，其最终目标是实现可实用化的量子计算机。量子测算：量子测算：量子测算是量子信息和精密测量的交叉学科，通过利用量子系统本身的精密性和敏感性，采用量子通信和量子计算中操控超冷原子和单光子等技术，为人类提供更准确的时间、空间、频率等基准、更准确的常数、更准确的外界环境参数、以及更准确的导航定位等。请务必16、阅读报告末页的重要声明 5 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 图表图表2：量子信息三大领域原理特性、发展线状及应用场景量子信息三大领域原理特性、发展线状及应用场景 资料来源：中国信通院，国联证券研究所 1.3 量子量子理论理论发展阶段发展阶段 量子力学理论起源至完善阶段（1900-1930s）、1900 年普朗克提出了辐射量子假说，掀开了量子理论发展的序幕。在 1925 年到 1928 年形成了完整的量子力学理论，与爱因斯坦的相对论并称为现代物理学的两大支柱理论。规范理论快速发展阶段（1930s-1970s）、作为基本粒子物理学的语言-量子电动力学结合了量子论和相对论并由此得到了长足的17、发展。量子信息学理论与应用实践加速发展阶段（1970s 至今）、从 1970 年量子比特首次被提出，量子信息学先后实现了量子电路、量子隐形传输、量子拓扑序、量子因数分解、量子纠错、量子卫星、量子通信网络的实践和应用。请务必阅读报告末页的重要声明 6 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 图表图表3：量子量子理论理论发展阶段发展阶段 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 2.技术已有储备，政策支持产业快速发展技术已有储备，政策支持产业快速发展 2.1 量子专利与论文发布对比，中国在量子通信领域体现优势量子专利与论文发布对比，中国在量子通信领域体现优势 美国在量子信息领域专利研发起步较早，整体专18、利数量呈现量子计算量子测算量子通信的现状。截至 2021 年 5 月，美国量子计算/量子通信/量子测量已申请公开专利 2029 件/471 件/595 件。中国量子信息领域专利研发始于 20 世纪 90 年代末期，并在 21 世纪 10 年代迎来高速增长期，截止 2021 年 5 月，中国量子计算/量子通信已申请公开专利 912 件/1069 件。从申请人看，排在前三位的为科大国盾量子技术股份有限公司、中国电子科技集团公司电子科学研究院与北京邮电大学。图表图表4：美国在量子信息主要领域专利申请情况美国在量子信息主要领域专利申请情况 图表图表5：中国在量子信息主要领域专利申请情况中国在量子信息主19、要领域专利申请情况 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 请务必阅读报告末页的重要声明 7 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 2000-2020 年，中国在量子通信领域共计发表论文 4585 篇，论文发表总数位居全球首位，其次为美国（1566 篇）。量子计算领域，美国科研机构及大学的论文发表数量在过去 20 年均稳居全球第一，共计发表 8545 篇，中国近 20 年科研论文发表数量近 3431 篇，仅为美国的 40.18%。量子测量领域，论文发表量位居全球前五位的国家分别位美国（672 篇）、德国（245 篇）、英国（227 篇）、意大利（225 篇）20、、中国（159 篇）。量子测量领域论文数量相对较少，中国量子通信领域优势较为明显，量子计算领域起步较晚，与美国相比仍有较大追赶空间。图表图表6：世界主要国家量子信息领域论文发表情况世界主要国家量子信息领域论文发表情况 图表图表7：世界主要国家量子计算领域论文发表情况世界主要国家量子计算领域论文发表情况 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 图表图表8：世界主要国家量子测量领域论文发表情况世界主要国家量子测量领域论文发表情况 资料来源：众诚智库，国联证券研究所 2.2 政策频出支持产业发展政策频出支持产业发展 截至 2023 年 12 月，已有 30 个国家和地21、区相继制定了量子信息领域的战略规划或法案，总计投资额已超过 280 亿美元，全球量子信息领域战略规划和投资情况如下图所示。2023 年，共有 7 个国家相继发布量子信息领域国家层面的战略规划，请务必阅读报告末页的重要声明 8 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 计划投资总额达到 67 亿美元。图表图表9：全球量子信息领域战略规划和投资情况全球量子信息领域战略规划和投资情况 时间时间 国家国家/地区地区 战略规划战略规划/法案法案 投资规模投资规模 2014 英国 国家量子技术计划 10 年投资约 12.15 亿 2018 日本 光量子跃迁旗舰计划 投资约 1.2 亿/年 2018 欧盟 22、量子旗舰计划 10 年投资约 11 亿 2018 美国 国家量子信息科学战略 国家量子倡议（NQI）法案 计划 5 年投资 12.75 亿，实际投资已达37.38 亿 2018 德国 量子技术从科研到市场 投资约 7.1 亿 2019 荷兰 量子技术发展国家计划 7 年投资约 7.4 亿 2019 以色列 国家量子技术计划 5 年投资约 3.3 亿 2019 俄罗斯 国家量子行动计划 5 年投资约 5.3 亿 2020 法国 国家量子技术投资计划 投资约 19.6 亿 2021 德国 量子系统研究计划 5 年投资约 21.7 亿 2022 法国 国家量子计算平台 投资约 1.85 亿 202223、 美国 芯片与科学法案 4 个量子项目 1.53 亿/年 2023 加拿大 国家量子战略 投资约 2.7 亿 2023 英国 国家量子战略（NQS）10 年投资 31.8 亿 2023 澳大利亚 国家量子战略 投资约 6.4 亿 2023 丹麦 国家量子技术战略 5 年投资约 1 亿 2023 韩国 量子科技发展战略 2035 年前投资 17.9 亿 2023 印度 国家量子任务 2030 年前投资 7.2 亿 2023 爱尔兰 量子信息领域国家战略 资料来源：量子信息技术产业发展报告，国联证券研究所 我国我国地方政策措施主要聚焦科研、硬件和应用三大领域。地方政策措施主要聚焦科研、硬件和应用三24、大领域。一是开展科学研究，建设一流研发平台、开源平台和标准化公共服务平台；二是开展硬件研发，攻关量子信息领域核心器件、系统、材料的发展；三是推动场景应用，推动量子信息技术在金融、大数据计算、生物医药、资源环境等重要领域的应用。图表图表10：中国量子信息政策中国量子信息政策 时间时间 政策政策 2020 年 10 月 习近平总书记在中共中央政治局第二十四次集体学习中，作出把握量子科技大趋势，下好先手棋系列重要指示，讲话从发展趋势研判，顶层设计规划，政策引导支特，人才培养激励，产学研协同创新等五个方面对我国量子科技发展做出全方位系统性布局.2023 年 1 月 合肥市发布政府工作报告，强调加快建设25、综合性国家科学中心和量子信息未来产业园。请务必阅读报告末页的重要声明 9 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 2023 年 6 月 广东省政府印发广东省质量强省建设纲要，提出支持量子信息等前沿领域加强研发布局。2023 年 8 月 国务院印发河套深港科技创新合作区深圳园区发展规划，支持深港联合国内外高校和科研院所在深圳园区共建“量子谷”2023 年 9 月 北京市政府印发北京市促进未来产业创新发展实施方案，提出面向量子物态科学、量子通信、量子计算、量子网络、量子传感等方向开展技术攻关。工信部等五部门印发元宇宙产业创新发展三年行动计划（20232025 年），加快高性能计算、异构计算、智能26、计算、量子计算、类脑计算等突破。2023 年 10 月 武汉市政府召开常务会议，提出要抢抓量子科技发展机遇，全力打造量子科技产业发展高地。2023 年 11 月 湖北省印发湖北省加快发展量子科技产业三年行动方案（2023-2025），设立 20 亿元量子科技产业投资基金，部署创新突破发展、科技成果转化、场景应用示范、产业融合发展、产业人才聚集等五大工程和 18 项重点工作。安徽省通过单列量子信息领域重 大专项、印发安徽省数字基础设施建设发展三年行动方案（20232025 年）等措施，加大省科技项目对量子领域的支持力度。2023 年 12 月 全国工业和信息化工作会议提到出台未来产业发展行动计划27、，瞄准人形机器人、量子信息等产业。中央经济工作会议提出开辟量子未来产业新赛道。资料来源：量子信息技术产业发展报告，国联证券研究所 3.量子信息技术发展与应用持续突破量子信息技术发展与应用持续突破 3.1 量子通信与测量发展空间广阔量子通信与测量发展空间广阔 量子通信主要分量子隐形传态（Quantum Teleportation，简称 QT）和量子密钥分发（Quantum Key Distribution，简称 QKD）两类。QT 基于通信双方的光子纠缠对分发（信道建立）、贝尔态测量（信息调制）和幺正变换（信息解调）实现量子态信息直接传输，其中量子态信息解调需要借助传统通信辅助才能完成。QKD 28、通过对单光子或光场正则分量的量子态制备、传输和测量，首先在收发双方间实现无法被窃听的安全密钥共享，再与传统加密技术相结合完成经典信息加密和安全传输，基于 QKD 的保密通信称为量子保密通信。目前，QT 研究仍主要局限在各种平台和环境条件下的实验探索，包括高品质纠缠制备、量子态存储中继和高效率量子态检测等关键技术瓶颈尚未突破，距离实用化仍有较大距离。QKD 的实验研究不断突破传输距离和密钥成码率的记录。东芝欧研所报道基于 T12 改进型 QKD 协议和 LDPC 纠错编码的 QKD 系统实验，在 10 公里光纤信请务必阅读报告末页的重要声明 10 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 道连续29、运行 4 天，平均密钥成码率达到 13.72Mbps。量子测量：利用量子相干、量子纠缠、量子统计等特性可以突破经典力学框架下的测量极限，从而实现更高精度的测量。基于微观粒子系统和量子力学特性实现对物理量进行高精度的测量称为量子测算。目前，利用当前成熟的量子态操控技术，可以进一步提高测量的灵敏度。3.2 量子计算技术量子计算技术多种路线齐头并进多种路线齐头并进 量子计算硬件有多种技术路线并行发展，主要分为两大类：量子计算硬件有多种技术路线并行发展，主要分为两大类：一是以超导和硅半导体等为代表的人造粒子路线，二是以离子阱、光量子和中性原子为代表的天然粒子路线。各种主要技术路线均有研究成果不断涌现，30、呈现开放竞争态势，尚无某种技术路线体现出明显综合优势。超导技术路线：超导技术路线：基于超导约瑟夫森结构造扩展二能级系统，具有可扩展、易操控和集成电路工艺兼容等优势，科研进展成果丰富。2023 年，QuantWare 推出 64 位超导量子比特处理器 Tenor。中科大扩展超导量子处理器“祖冲之二号”可操纵量子比特至 176 位。超导量子计算处理器比特规模和保真度等指标逐年稳步提升，在纠缠态制备、拓扑物态模拟等科研实验方面取得诸多进展，是量子计算领域业界关注度最高的发展方向。离子阱路线：离子阱路线：利用电荷与磁场间所产生的交互作用力约束带电离子，通过激光或微波进行相干操控，具有比特天然全同、操控31、精度高和相干时间长等优点。2023 年，Quantinuum 的全连接量子比特离子阱原型机 Model H2 的单比特和双比特量子逻辑门保真度达到 99.997%和 99.8%，量子体积指标达到 524288，成为业界新纪录。离子阱路线未来发展需要突破比特规模扩展、高集成度测控和模块化互联等技术瓶颈，未来能否在量子计算技术路线竞争中占据优势仍有待进一步观察。光量子路线：光量子路线：利用可利用光子的偏振、相位等自由度进行量子比特编码，具有相干时间长、室温运行和测控相对简单等优点，可分为逻辑门型光量子计算和专用光量子计算两类，以玻色采样和相干伊辛等为代表的专用光量子计算近年来的研发成果较多。20232、3 年，中科大联合团队发布 255 光子的“九章三号”光量子计算原型机，进一步提升了高斯玻色采样速度和量子优越性。硅半导体路线：硅半导体路线：利用量子点中囚禁单电子或空穴构造量子比特，通过电脉冲实现对量子比特的驱动和耦合，具有制造和测控与集成电路工艺兼容等优势。2023 年，新南威尔士大学实现新型触发器（flip-flop）硅量子比特，Intel 发布 12 位硅基自旋量子芯片 Tunnel Falls。硅半导体路线得到英特尔等传统半导体制造商支持，由于同位素材料加工和介电层噪声影响等瓶颈限制，比特数量和操控精度等指标提升缓慢。请务必阅读报告末页的重要声明 11 行业报告行业报告行业专题研究行33、业专题研究 中性原子路线：中性原子路线：利用光镊或光晶格囚禁原子，激光激发原子里德堡态进行逻辑门操作或量子模拟演化，相干时间和操控精度等特性与离子阱路线相似，在规模化扩展方面更具优势，未来有望在量子模拟等方面率先突破应用。Atom Computing 公司发布 1225 原子阵列中性原子量子计算原型机，成为首个突破千位量子比特的系统。中性原子路线近年来在比特数目扩展和量子纠错等方面进展迅速，有望成为技术路线竞争中的后起之秀。图表图表11：量子计算发展路径量子计算发展路径 资料来源：中国信通院，国联证券研究所 不同量子计算路径成果对比不同量子计算路径成果对比，当前量子计算各技术路线的性能指标发展34、水平参，当前量子计算各技术路线的性能指标发展水平参差不齐，但距离实现大规模可容错通用量子计算的目标都还有很大差距。差不齐，但距离实现大规模可容错通用量子计算的目标都还有很大差距。超导路线在量子比特数量、逻辑门保真度等指标方面表现较为均衡；离子阱路线在逻辑门保真度和相干时间方面优势明显，但比特数量和门操作速度方面瓶颈也同样突出；光量子和硅半导体路线目前在比特数量、逻辑门保真度和相干时间等指标方面均未展现出明显优势；中性原子近年来在比特数量规模、门保真度和相干时间等指标方面提升迅速。请务必阅读报告末页的重要声明 12 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 图表图表12：量子计算五种主流技术路线35、关键指标代表性成果对比量子计算五种主流技术路线关键指标代表性成果对比 资料来源：中国信通院，国联证券研究所 3.3 量子计算软硬件体系应用与行业上下游已初见雏形量子计算软硬件体系应用与行业上下游已初见雏形 随着国内外各类型量子计算初创企业的大量涌现以及应用行业企业的不断加入，随着国内外各类型量子计算初创企业的大量涌现以及应用行业企业的不断加入，量子计算产业生态上中下游各环节已初具雏形。量子计算产业生态上中下游各环节已初具雏形。量子计算产业生态上游主要包含环境支撑系统、测控系统、各类关键设备组件以及元器件等，是研制量子计算原型机的必要保障。量子计算产业生态中游主要涉及量子计算原型机和软件，其中原36、型机是产业生态的核心部分，目前超导、离子阱、光量子、硅半导体和中性原子等技术路线发展较快，其中超导路线受到热捧，离子阱、光量子和中性原子路线获得较多初创企业关注。量子计算产业生态下游涵盖量子计算云平台以及行业应用，处在早期发展阶段。近几年，全球已有数十家公司和研究机构推出量子计算云平台力图争夺产业生态地位。请务必阅读报告末页的重要声明 13 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 图表图表13：量子计算产业链上下游量子计算产业链上下游 资料来源：中国信通院，国联证券研究所 量子信息应用领域量子信息应用领域 基于中等规模含噪量子处理器（NISQ）和专用量子计算机的应用案例探索在国内外广泛开展，37、涵盖了化学、金融、人工智能、交运航空、气象等众多行业领域，产业规模估值达到千亿美元级别。量子计算公司普遍期待未来数年实现杀手级应用突破。图表图表14：量子计算应用场景分析量子计算应用场景分析 行业领域行业领域 关键环节关键环节 问题原型问题原型 应用时间（应用时间（+代表影响力）代表影响力）产业估值（亿美元）产业估值（亿美元）3 3-5 5 年年 5 5-1010 年年 1010 年以上年以上 保守估值保守估值 乐观估乐观估值值 金融 金融服务 组合优化、人工智能+3940 7000 能源与材料 传统能源 量子模拟、组合优化、人工智能+100 200 可持续能源+100 300 化工+123038、 3240 生命科学 制药 量子模拟、组合优化、人工智能+740 1830 先进工业 汽车 人工智能、量子模拟、组合优化+290 630 航空航天与国防 因式分解、量子模拟、组合优化+300 700 电子产品 因式分解、量子模拟、组合优化+100 200 半导体+100 200 电信传媒 电信 量子模拟、组合优化+100 200 传媒 100 200 请务必阅读报告末页的重要声明 14 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 出行、运输和物流 物流 组合优化、量子模拟、人工智能、因式分解+500 1000 资料来源：中国信通院，国联证券研究所 量子模拟运用人工可控的量子系统模拟另外一个量子系39、统的性质、演化规律以及经典现象，通过使用算法和数据创建相关过程的动态模型，对现实世界现象的行为产生洞察力，未来有望成为多个行业领域的全新应用探索工具。2023 年，谷歌联合团队开发出一种机器学习算法用于完成对超分子复合物进行动力学模拟。IBM 和克利夫兰诊所合作，推出了医疗保健用量子计算机，加速生物医学领域量子计算应用研究。量子组合优化使用量子算法在大量可能方案中以更高效率和准确性找到最佳方案，是量子计算领域近年来颇受关注的应用探索方向，也被认为是当前有可能率先突破应用的方向之一。2023 年，Xanadu 和航空发动机制造商罗尔斯罗伊斯共同为 PennyLane 开发量子计算工具以加速对航空40、航天应用量子算法的研究。Amerijet 和 Quantum-South 利用量子计算实现飞机物流装载优化用以提高货物装载率和航班收入。图表图表15：量子模拟行业应用探索概况量子模拟行业应用探索概况 图表图表16：量子组合优化行业应用探索概况量子组合优化行业应用探索概况 资料来源：量子信息技术产业发展报告，国联证券研究所 资料来源：量子信息技术产业发展报告，国联证券研究所 3.4 成长空间广阔，量子计算优势凸显成长空间广阔，量子计算优势凸显 经典计算机使用比特（bit）作为基本运算单元，它只能以确定性的方式表示 0或 1，用于进行数据的二进制运算。相比之下，量子计算机采用了全新的计算方式，其基41、本运算单元是量子比特（qubit）。量子比特具有叠加的特性，可以同时表示 0 和1 的叠加态，也就是说，量子比特可以以一定的概率同时处于 0 态和 1 态。正是由于量子比特的这种奇特性质，量子计算机能够以 0/1 叠加态进行并行运算，从而在理论上具备远超经典计算机的指数级的强大计算能力。谷歌团队选择的是“随机电路采样”中的相变问题（可以简单理解为是 2019 年“量子随机线路采样”请务必阅读报告末页的重要声明 15 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 任务的升级版），他们发表的论文宣称，采用新一代的量子计算机可以瞬时完成运算任务，而如果使用最新的排名第一的超级计算机 Frontier 则42、需要 47.2 年。IDC 预计，全球在量子计算技术（包括硬件、软件和即服务解决方案）上的支出预计将从2022年的11亿美元增长到2027年的76亿美元，五年复合年增长率（20222027 年）为 48.1%。当前的量子计算技术还未达到商业成熟。未来量子计算在解决市场中复杂问题和其他棘手问题的能力往往需要大量高质量的量子比特，这些量子比特可以在保持高保真度的同时进行扩展。3.5 国产量子技术落地，技术储备支持行业发展国产量子技术落地，技术储备支持行业发展 祖冲之二号祖冲之二号：2023 年 5 月 31 日，176 比特“祖冲之号”量子计算云平台正式上线，面向全球用户开放。这刷新了我国云平台的43、超导量子计算机比特数纪录，将进一步推动量子计算软硬件发展及生态建设。祖冲之二号采用全新的倒装焊 3D 封装工艺，解决了大规模比特集成问题，根据目前已公开的最优经典算法，“祖冲之二号”对“量子随机线路取样”问题的处理速度，发布时比目前全球最快的超级计算机快 1000 万倍以上。图表图表17：祖冲之二号祖冲之二号 资料来源：观察者网，国联证券研究所 本源悟空本源悟空 2024 年 1 月 6 日上午 9 时，中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”，在本请务必阅读报告末页的重要声明 16 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 源量子计算科技（合肥）股份有限公司（以下简称“本源量子”）正式上线运44、行。据本源量子发布的信息，该量子计算机搭载 72 位自主超导量子芯片“悟空芯”，是发布时中国最先进的可编程、可交付超导量子计算机。“悟空”搭载的 72 位超导量子芯片“悟空芯”，是在中国首条量子芯片生产线上制造的，共有 198 个量子比特，其中包含 72 个工作量子比特和 126 个耦合器量子比特。图表图表18：本源悟空本源悟空 资料来源：北京商报，国联证券研究所 九章三号九章三号 “九章三号”相较于之前仅有 113 个光子操纵能力的“九章二号”量子计算原型机，具有 255 个光子的“九章三号”在处理“高斯玻色采样”这一特定的复杂问题上，运算速度提升了大约一百万倍。“九章三号”不仅提高了光量子45、计算机求解复杂问题的能力，还创造了量子计算优越性的最新世界纪录。图表图表19：九章三号九章三号 资料来源：观察者网，国联证券研究所 请务必阅读报告末页的重要声明 17 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 上市公司上市公司国盾量子主要产品应用国盾量子主要产品应用：公司产品主要用于构建量子保密通信骨干网、城域网、局域网以及行业信息安全应用。在政务领域，公司产品已用于合肥、济南、武汉、海口、贵阳等政府部门；在金融领域，公司产品已用于人民银行、工商银行、中国银行、建设银行、农业银行、浦发银行、徽商银行等金融机构；在电力领域，公司产品已用于国家电网下属灾备中心以及山东、安徽、浙江等省电力公司，并在46、保电、银电交易等业务场景均有相应的解决方案。随着 QKD 组网技术成熟，终端设备趋于小型化、移动化，QKD 还将扩展到电信网、企业网、个人与家庭、云存储等更广阔的应用领域。图表图表20：量子通信应用发展展望量子通信应用发展展望 资料来源：国盾量子招股说明书，国联证券研究所 4.投资建议投资建议：建议关注量子信息行业技术、应用发展建议关注量子信息行业技术、应用发展 建议关注量子信息行业技术、应用发展。量子信息进入高速发展前期，计算能力优于传统计算模式，可以赋能化学、金融、人工智能、交运航空、气象等，成长空间广阔。量子信息技术对于算力提升，多行业赋能的优越性已得到验证。我们认为由于行业处于初期，技47、术升级及产业应用仍需时间突破，未来随着技术与产业结合的创新逐步展现，量子信息技术有望带动产业链及赋能行业业绩改善。建议关注神州信息、建议关注神州信息、光迅科技。光迅科技。5.风险提示风险提示 量子信息技术发展不及预期：量子信息技术发展不及预期：量子信息技术处于发展初期，量子技术存在多种路线发展并存，技术路线应用仍需时间，如发展缓慢，或影响行业发展节奏。请务必阅读报告末页的重要声明 18 行业报告行业报告行业专题研究行业专题研究 商业化进程不及预期风险：商业化进程不及预期风险：量子计算、量子通信、量子测量已存在部分行业创新应用，商业化进程存在不及预期风险。行业竞争加剧风险：行业竞争加剧风险：量子48、信息技术为未来蓝海市场，多数公司的涌入或造成行业竞争加剧的风险。请务必阅读报告末页的重要声明 19 分析师声明分析师声明 本报告署名分析师在此声明：我们具有中国证券业协会授予的证券投资咨询执业资格或相当的专业胜任能力，本报告所表述的所有观点均准确地反映了我们对标的证券和发行人的个人看法。我们所得报酬的任何部分不曾与，不与，也将不会与本报告中的具体投资建议或观点有直接或间接联系。评级说明评级说明 投资建议的评级标准 评级 说明 报告中投资建议所涉及的评级分为股票评级和行业评级（另有说明的除外）。评级标准为报告发布日后 6 到 12 个月内的相对市场表现，也即：以报告发布日后的 6 到 12个月内49、的公司股价（或行业指数）相对同期相关证券市场代表性指数的涨跌幅作为基准。其中：A 股市场以沪深 300指数为基准，新三板市场以三板成指（针对协议转让标的）或三板做市指数（针对做市转让标的）为基准；香港市场以摩根士丹利中国指数为基准；美国市场以纳斯达克综合指数或标普 500 指数为基准；韩国市场以柯斯达克指数或韩国综合股价指数为基准。股票评级 买入 相对同期相关证券市场代表指数涨幅 20%以上 增持 相对同期相关证券市场代表指数涨幅介于 5%20%之间 持有 相对同期相关证券市场代表指数涨幅介于-10%5%之间 卖出 相对同期相关证券市场代表指数跌幅 10%以上 行业评级 强于大市 相对同期相关50、证券市场代表指数涨幅 10%以上 中性 相对同期相关证券市场代表指数涨幅介于-10%10%之间 弱于大市 相对同期相关证券市场代表指数跌幅 10%以上 一般声明一般声明 除非另有规定，本报告中的所有材料版权均属国联证券股份有限公司（已获中国证监会许可的证券投资咨询业务资格）及其附属机构（以下统称“国联证券”）。未经国联证券事先书面授权，不得以任何方式修改、发送或者复制本报告及其所包含的材料、内容。所有本报告中使用的商标、服务标识及标记均为国联证券的商标、服务标识及标记。本报告是机密的，仅供我们的客户使用，国联证券不因收件人收到本报告而视其为国联证券的客户。本报告中的信息均来源于我们认为可靠的已51、公开资料，但国联证券对这些信息的准确性及完整性不作任何保证。本报告中的信息、意见等均仅供客户参考，不构成所述证券买卖的出价或征价邀请或要约。该等信息、意见并未考虑到获取本报告人员的具体投资目的、财务状况以及特定需求，在任何时候均不构成对任何人的个人推荐。客户应当对本报告中的信息和意见进行独立评估，并应同时考量各自的投资目的、财务状况和特定需求，必要时就法律、商业、财务、税收等方面咨询专家的意见。对依据或者使用本报告所造成的一切后果，国联证券及/或其关联人员均不承担任何法律责任。本报告所载的意见、评估及预测仅为本报告出具日的观点和判断。该等意见、评估及预测无需通知即可随时更改。过往的表现亦不应作52、为日后表现的预示和担保。在不同时期，国联证券可能会发出与本报告所载意见、评估及预测不一致的研究报告。国联证券的销售人员、交易人员以及其他专业人士可能会依据不同假设和标准、采用不同的分析方法而口头或书面发表与本报告意见及建议不一致的市场评论和/或交易观点。国联证券没有将此意见及建议向报告所有接收者进行更新的义务。国联证券的资产管理部门、自营部门以及其他投资业务部门可能独立做出与本报告中的意见或建议不一致的投资决策。特别声明特别声明 在法律许可的情况下，国联证券可能会持有本报告中提及公司所发行的证券并进行交易，也可能为这些公司提供或争取提供投资银行、财务顾问和金融产品等各种金融服务。因此，投资者应53、当考虑到国联证券及/或其相关人员可能存在影响本报告观点客观性的潜在利益冲突，投资者请勿将本报告视为投资或其他决定的唯一参考依据。版权声明版权声明 未经国联证券事先书面许可，任何机构或个人不得以任何形式翻版、复制、转载、刊登和引用。否则由此造成的一切不良后果及法律责任有私自翻版、复制、转载、刊登和引用者承担。联系我们联系我们 北京：北京：北京市东城区安定门外大街 208 号中粮置地广场 A 塔 4 楼 上海：上海：上海浦东新区世纪大道 1198 号世纪汇一座 37 楼 无锡：无锡：江苏省无锡市金融一街 8 号国联金融大厦 12 楼 深圳：深圳：广东省深圳市福田区益田路 4068 号卓越时代广场 1 期 13 楼 电话：0510-85187583