前言:
2019年,谷歌用53-Qubit的量子计算机证明了量子计算系统可以解决传统计算机无法处理或效率极低的问题,量子计算迎来元年。目前全球已有近 250 家企业布局量子计算产业,其中北美地区以43.86%的份额占据市场主导地位,代表企业包括微软、谷歌等,技术路线各异。从国内市场看,2003年,第一个量子计算研究小组成立,标志着中国量子计算起步发展。2016年以来,在政策引导下,我国量子计算厚积薄发,与海外差距不断缩小,实现了从跟跑、并跑到部分领跑的历史性飞跃。
由于目前硬件性能水平距实现大规模可容错通用量子计算还有很大差距、软件和算法尚处在系统开发和生态构建的初期,全球量子计算应用仍处于早期阶段。但随着海内外企业在各自的技术路线上不断突破,全球量子计算应用将不断深入,行业将进入快速发展阶段。
一、北美地区主导全球量子计算市场,微软、谷歌等大厂技术路线各异
根据观研报告网发布的《中国量子计算行业现状深度研究与发展前景预测报告(2025-2032)》显示,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。
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, 能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗。
传统计算机处理非多项式复杂度问题时,计算时间将成指数增长,对于较大的输入,计算时间将极长,传统计算机无法完成。2019 年,谷歌用 53-Qubit 的量子计算机证明了量子计算系统可以解决传统计算机无法处理或效率极低的问题,量子计算迎来元年。目前全球已有近 250 家企业布局量子计算产业,其中北美地区以 43.86% 的份额占据市场主导地位,代表企业包括微软、谷歌等。
数据来源:观研天下数据中心整理
微软、谷歌等北美大厂技术路线各异。微软的Majorana 1是世界首个拓扑核心构建的量子处理单元,偏向于打造更高的内在稳定性;谷歌则偏向于提升计算性能和高效纠错能力,其新一代量子芯片--Willow计算速率远超目前最快超算机。
微软的Majorana 1和谷歌Willow对比
指标 | 微软Majorana 1 | 谷歌 Willow |
量子比特类型 | 拓扑量子比特(Majorana fermions) | 超导传输量子比特 |
纠错策略 | 硬件级稳定性 | 软件驱动纠错 |
可伸缩性 | 理论上100万量子比特 | 当前能达到105量子比特 |
冷却需求 | 温和低温 | 接近绝对零度 |
适用情形 | 长期、复杂模拟 | 即时计算 |
资料来源:观研天下整理
二、政策引导,我国量子计算实现从跟跑、并跑到部分领跑的历史性飞跃
从国内市场看,2003年,第一个量子计算研究小组成立,标志着中国量子计算起步发展。2016年,国务院颁发了《“十三五”国家科技创新规划》,将量子计算机列入科技创新2030 重大项目。2021年,量子计算被写入中国“十四五”规划,成为国家战略层面的重点发展方向之一。在政策支持下,我国量子计算厚积薄发,与海外差距不断缩小。我国现布局超导量子、光量子、离子阱、中性原子、半导体等多条国际主流的量子计算技术路线,在超导(原型机“祖冲之号”)和光量子(原型机“九章”)两种技术路线上实现了优越性展示。
我国量子计算行业相关政策
时间 | 政策/会议 | 主要内容 |
2024年 | 政府工作报告《关于推动未来产业创新发展的实施意见》 | 开辟量子技术等新赛道,创建一批未来产业先导区。突破量子计算机等高端装备产品,以整机带动新技术产业化落地。 |
2023年 | 各主要地方政府政策端发力量子产业 | 安徽:加快布局量子信息基础设施,推动量子计算研究和应用广东:支持量子信息等前沿领域加强研发布局北京:面向量子通信、量子计算等方向开展技术攻关湖北:设立20亿元量子科技产业投资基金,到2025年建成国际国内一流的量子科技创新引领区、产业集聚区、应用示范区 |
2022年 | 中央经济工作会议 | 加快量子计算等前沿技术研发和应用推广。 |
2021年 | 《“十四五”数字经济发展规划》 | 瞄准量子信息等战略性前瞻性领域,提高数字技术基础研发能力。 |
2020年 | 中央政治局第二十四次集体学习》 | 习近平总书记指出,要加强量子科技发展战略谋划和系统布局。 |
2018年 | 两会政府工作报告 | 提及“量子信息科技”,并肯定量子通信领域的重大创新成果。 |
2016年 | 《“十三五”国家科技创新规划 | 将“量子通信与量子计算机”列为“科技创新2030-重大项目”之一,提出研制通用量子计算原型机和实用化量子模拟机。 |
资料来源:观研天下整理
“九章三号” 处理高斯玻色取样的速度比上一代“九章二号”提升一百万倍,拥有全球领先的光量子信息技术水平。基于量子处理器“祖冲之三号”,中国科大团队实现了比谷歌(SYC-67 和 SYC-70 实验)更大规模的随机电路采样,经典模拟成本(经典计算机模拟该任务的成本)提升了 6 个数量级,该芯片在电路规模、纠错效率、保真度、相干时间、处理能力上,量子芯片都取得了新的进展,树立了量子计算优势的新基准。我国量子计算实现了从跟跑、并跑到部分领跑的历史性飞跃。
我国量子计算发展情况
硬件路线 |
云平台主体 |
云平台名称 |
量子比特数 |
超导 |
中科大&国盾量子 |
量子计算云平台 |
176;12 |
北京量子院 |
Quafu(夸父) |
136;18;10 |
|
本源量子 |
本源量子云 |
12 |
|
浙江大学 |
太元一号 |
10 |
|
中国移动&玻色量子 |
五岳量子计算云平台 |
20 |
|
超导/离子阱 |
百度 |
量易伏 |
8;10;1 |
弧光量子 |
弧光量子云平台 |
66;11 |
|
光量子 |
图灵量子 |
SoftQubit |
- |
中性原子 |
武汉量子院&中科酷原 |
酷原量子云 |
- |
模器 |
华为 |
HQ |
42;81;169 |
阿里 |
太章 |
81 |
资料来源:观研天下整理
三、全球量子计算应用尚处于早期阶段,市场前景可观
从应用端看,量子计算应用在医疗保健、汽车、BFSI、化工、制造、能源等领域广泛探索。由于目前硬件性能水平距实现大规模可容错通用量子计算还有很大差距、软件和算法尚处在系统开发和生态构建的初期,全球量子计算应用仍处于早期阶段。但随着海内外企业在各自的技术路线上不断突破,全球量子计算应用将不断深入,行业将进入快速发展阶段。预计2024-2032年全球量子计算市场规模由11601亿美元增长至126207亿美元,CAGR达34.8%。
数据来源:观研天下数据中心整理
量子计算应用场景
行业领域 |
关键环节 |
问题原型 |
应用时间(+代表影响力) |
||
3-5年 |
5-10年 |
10年以上 |
|||
金融 |
金融服务 |
组合优化、人工beplay下载软件 |
++ |
++ |
+++ |
能源与材料 |
传统能源 |
量子模拟、组合优化,人工beplay下载软件 |
+ |
++ |
++ |
可持续能源 |
+ |
++ |
+++ |
||
化工 |
++ |
++ |
+++ |
||
生命科学 |
制药 |
量子模拟、组合优化、人工beplay下载软件 |
++ |
++ |
+++ |
先进工业 |
汽车 |
量子模拟、组合优化、人工beplay下载软件 |
++ |
++ |
+++ |
航空航天与国防 |
因式分解、量子模拟、组合优化 |
+ |
++ |
++ |
|
电子产品 |
+ |
++ |
++ |
||
半导体 |
+ |
++ |
++ |
||
电信传媒 |
电信传媒 |
量子模拟、组合优化 |
+ |
+ |
++ |
出行、运输和物流 |
物流 |
组合优化、量子模拟、人工beplay下载软件 、因式分解 |
+ |
++ |
++ |
资料来源:观研天下整理
数据来源:观研天下数据中心整理(zlj)

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