2024年中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之——量子信息產(chǎn)業(yè)全景圖譜(附產(chǎn)業(yè)政策、區(qū)域分布、企業(yè)布局和技術(shù)路線等)

行業(yè)主要上市公司：阿里巴巴(BABA)、神州信息(000555)、浪潮信息(000977)、中興通訊(000063)、中科曙光(603019)、國盾量子(688027)等

本文核心數(shù)據(jù)：量子計算產(chǎn)業(yè)規(guī)模、量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模、量子測量產(chǎn)業(yè)規(guī)模、細分市場分布、量子信息領域投資額區(qū)域分布、中國量子企業(yè)地區(qū)分布、QKD下游應用等

產(chǎn)業(yè)概述篇：量子信息產(chǎn)業(yè)鏈全景分布

——三大領域分別提升計算處理速度、增強信息傳輸安全、提高傳感測量精度

量子信息是指以量子力學基本原理為基礎、通過量子系統(tǒng)的各種相干特性(如量子并行、量子糾纏和量子不可克隆等)，進行計算、編碼和信息傳輸?shù)娜滦畔⒎绞健Ａ孔有畔⒅饕孔佑嬎?、量子通信和量子測量三大領域，在提升計算困難問題運算處理能力、加強信息安全保護能力、提高傳感測量精度等方面，具備超越經(jīng)典信息技術(shù)的潛力。

——量子信息產(chǎn)業(yè)鏈全景圖：產(chǎn)業(yè)鏈涵蓋范圍較廣

量子信息產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游主要包含基礎光電元器件、量子通信核心元器件、量子通信傳輸干線、量子系統(tǒng)平臺、以及應用層五個環(huán)節(jié)。其中基礎光電元器件和核心設備是支撐起量子通信的技術(shù)和硬件基礎;量子傳輸干線是實現(xiàn)遠程量子通信及量子網(wǎng)絡的傳輸渠道;量子系統(tǒng)平臺主要負責對信息進行整合處理并根據(jù)需求做出相關指令，是維護整個系統(tǒng)健康運轉(zhuǎn)的軟件基礎;應用層則為量子信息產(chǎn)業(yè)化的下游，主要為軍事國防、政務、金融、互聯(lián)網(wǎng)云服務、電力等領域的應用。

產(chǎn)業(yè)政策篇：量子信息產(chǎn)業(yè)政策環(huán)境解讀

——全球量子信息產(chǎn)業(yè)政策：主要圍繞基礎研究、協(xié)同創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展、人才培養(yǎng)四個方面

從全球范圍看，美國、英國、日本等主要科技強國持續(xù)發(fā)力布局量子信息，密集推出相關科技戰(zhàn)略規(guī)劃，主要包含基礎研究的戰(zhàn)略部署、全鏈條協(xié)同創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)化應用落地以及人才發(fā)展等方面的目標和措施。

——中國量子信息產(chǎn)業(yè)重點政策匯總：量子信息上升為國家戰(zhàn)略

近年來，我國政府不斷出臺政策，中央和地方加大投入力度，加快量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展。我國量子信息政策演進分為三個階段，第一階段重點在于推動量子信息關鍵技術(shù)研發(fā)，第二階段在于推動產(chǎn)業(yè)化試水，第三階段國家政策層面更加注重產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

2016年、2018年和2021年的兩會政府工作報告均有提及量子信息科技，肯定其發(fā)展成果。“十三五”起，國務院2016年發(fā)布《“十三五”國家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將“量子通信與量子計算機”列入“科技創(chuàng)新2030-重大項目”;“十四五”開局之年，無論是作為頂層設計的《“十四五”規(guī)劃》，還是進一步細化的《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃》，均提到量子信息，推進這一具備戰(zhàn)略性、前瞻性的高新技術(shù)。

2023年2月，中央經(jīng)濟工作會議上再一次強調(diào)要加快量子計算等前沿技術(shù)研發(fā)和應用推廣。這些政策文件和會議內(nèi)容體現(xiàn)了我國政府對量子技術(shù)的高度重視和大力支持

——中國量子信息產(chǎn)業(yè)重點規(guī)劃：“十四五”發(fā)展目標

根據(jù)《“十四五”規(guī)劃綱要和2035年遠景目標綱要》，“十四五”期間，我國量子信息領域的科技攻關任務圍繞量子通信技術(shù)研發(fā)、量子測量技術(shù)突破和量子計算的產(chǎn)品研制。

目前，國家層面的量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃暫未出臺，參考中國信通院對量子信息領域的發(fā)展定位及應用前景，“十四五”期間，我國量子信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展目標各有不同、各有側(cè)重。其中，量子計算側(cè)重于突破經(jīng)典計算極限的算力飛躍、量子通信技術(shù)側(cè)重于服務經(jīng)典通信加密、量子測量注重實現(xiàn)物理量測量和信息獲取的精度、分辨率、穩(wěn)定度等。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展篇：量子信息三大領域發(fā)展概況

——量子計算：2030年左右實現(xiàn)商業(yè)化，市場規(guī)模超過千億美元

總的來看，在全球范圍內(nèi)，量子計算技術(shù)得到了前所未有的關注和投資，量子計算機研發(fā)已經(jīng)成為全球主要國家在前沿科技領域攻關突破的重點方向之一，近年來取得樣機研制與技術(shù)驗證主要代表性成就如下所示。大規(guī)模可容錯通用量子計算機仍是需要長期探索和努力的目標，量子計算領域的發(fā)展與競爭也將是一場科技馬拉松。

結(jié)合量子計算所需的物理學基礎與算法基礎，量子計算有望在10-15年內(nèi)實現(xiàn)商用。根據(jù)IDC數(shù)據(jù)，2022年全球量子計算技術(shù)(包括硬件、軟件和即服務解決方案)市場規(guī)模為11億美元，2027年將增長至76億美元左右。預計量子計算的商用元年在2030年，市場需求超過1000億美元，2022-2030年年均復合增長率達79.72%。

——量子通信：備受市場關注，行業(yè)規(guī)模增長迅速

量子通信的產(chǎn)品及技術(shù)服務主要歸屬于網(wǎng)絡安全領域，是網(wǎng)絡安全這一龐大產(chǎn)業(yè)中的一個較為核心和根本的子產(chǎn)業(yè)，向下可延申至多個行業(yè)涉及的安全產(chǎn)品中。量子通信產(chǎn)業(yè)從目前已經(jīng)發(fā)展的形態(tài)來看，主要是由量子物理加密產(chǎn)品與技術(shù)(例如QKD)、PQC、QRNG等帶來的產(chǎn)業(yè)價值。2022年全球QKD市場規(guī)模較2021年有所下降，為8億美元，受COVID-19影響，以往由政府資金支持的項目受到影響，很多項目也因疫情和經(jīng)濟增長放緩而中止或進展緩慢。隨著全球經(jīng)濟的逐步恢復，QKD的應用場景逐漸清晰與增多等，未來幾年將是QKD行業(yè)快速增長的好階段，到2025年，預計市場規(guī)模將達到35.04億美元。根據(jù)Coherent Market Insights數(shù)據(jù)，2030年全球量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模預計達到78.5億美元。

——量子測量：產(chǎn)業(yè)商業(yè)化進一步成熟，量子磁力計和量子時鐘占據(jù)主要市場

數(shù)據(jù)顯示，2022年，全球量子精密測量市場規(guī)模達到13.27億美元，產(chǎn)業(yè)整體初具規(guī)模。未來隨著量子信息科技的發(fā)展，會有更多的量子精密測量設備可能會讓市場進一步擴大，預計2030年，量子精密測量市場數(shù)據(jù)增長到25.27億美元。

量子精密測量市場主要包括量子時間測量、量子磁場測量、量子重力測量、以及其他量子精密測量儀器。具體來看，2022年，量子磁場測量儀器(量子磁力計)市場份額排名第一，為41%，其次為量子時間測量儀器(量子時鐘)，市場占比34%。

企業(yè)布局篇：量子信息三大領域企業(yè)布局

——科技巨頭和初創(chuàng)企業(yè)積極布局量子計算

在量子計算領域，我國科技巨頭阿里巴巴、騰訊、百度和華為通過與科研機構(gòu)合作等方式成立量子實驗室，布局量子處理器硬件、量子計算云平臺等領域;而初創(chuàng)公司-本源量子，則在量子處理器硬件、開源軟件平臺和量子計算云服務等方面進行探索：

——三大運營商布局量子通信

在量子通信領域，國內(nèi)企業(yè)紛紛布局，其中三大運營商一方面助力量子通信的應用落地，另一方面也不斷創(chuàng)新應用技術(shù)、提升通信等行業(yè)的安全標準。

——量子測量五大技術(shù)路線

在量子測量領域，以五大技術(shù)路線為發(fā)展主線，這五大技術(shù)包括基于冷原子相干疊加，基于核磁共振或順磁共振等。

區(qū)域布局篇

——量子信息領域成為全球投資熱點，中國位居第一

從投資總額來看，2023年全球量子信息投資規(guī)模達到386億美元，其中中國投資總額達150億美元，位居全球第一，可見我國對量子科技發(fā)展的資金投入力度和重視程度。

——中國量子信息產(chǎn)業(yè)區(qū)域市場發(fā)展格局：主要分布在京津冀、長三角等地

從我國量子信息的企業(yè)分布來看，企業(yè)主要分布在京津冀、長三角等地。其中，北京是全國最多的量子企業(yè)或總部所在地最集中的地方，多達28家企業(yè)/單位。安徽省量子企業(yè)數(shù)量25家，是除北京市外，量子企業(yè)最多的地區(qū)。此外，江蘇、浙江和上海分別擁有11家、11家和9家量子企業(yè)，整個長三角地區(qū)的量子企業(yè)數(shù)量占全國的42.42%。

注：數(shù)據(jù)截至2023年4月。

產(chǎn)業(yè)技術(shù)篇

——總體技術(shù)路線

量子信息三大技術(shù)領域在研究發(fā)展水平，技術(shù)實用化程度，產(chǎn)品工程化能力和產(chǎn)業(yè)化應用前景等方面各有差異，如下圖所示。量子信息技術(shù)的研究和應用仍面臨一些共性關鍵技術(shù)和核心問題瓶頸需要進一步攻關突破。例如，量子通信中的高品質(zhì)量子態(tài)光源，高效糾纏制備分發(fā)及探測，高性能單光子探測，以及量子態(tài)存儲與中繼技術(shù)等;量子計算中的高維糾纏態(tài)制備與操控，高品質(zhì)樣品材料制備，超低溫和磁場隔離環(huán)境，高精度操控測量系統(tǒng)等;量子測量中的高精度操控系統(tǒng)和集成化隔離屏蔽環(huán)境等。上述基礎共性關鍵問題研究的攻關和突破，是量子信息技術(shù)進入實用化和產(chǎn)業(yè)化主要控制性因素。

——量子計算：多種技術(shù)路線競相發(fā)展

量子計算包含量子處理器、量子編碼、量子算法、量子軟件、以及外圍保障和上層應用等多個環(huán)節(jié)。目前，量子處理器的物理比特實現(xiàn)仍是量子計算研究的核心瓶頸，主要包含超導、離子阱、硅量子點、中性原子、光量子、金剛石色心和拓撲等多種方案，研究取得一定進展，但仍未實現(xiàn)技術(shù)路線收斂。

量子計算硬件技術(shù)主要分兩大類，一類是以超導和硅半導體為代表的人造粒子路線，另一類是以離子阱、光量子和中性原子為代表的天然粒子路線。量子計算硬件研發(fā)目前處于各種技術(shù)路線并行發(fā)展和開放競爭階段。

——量子通信：QKD是量子通信與安全領域里最成熟的技術(shù)產(chǎn)品

量子通信利用量子態(tài)作為信息載體進而實現(xiàn)信息交互，典型應用形式包括量子密鑰分發(fā)(Quantum Key Distribution, QKD)和量子隱形傳態(tài)(Quantum Teleportation, QT)。目前，QKD是量子通信與安全領域里最成熟的技術(shù)產(chǎn)品，已經(jīng)在多國多行業(yè)展開應用。

當前，國防軍事、電網(wǎng)是QKD最主要的應用市場。密碼是網(wǎng)絡安全的核心技術(shù)，也是滿足大量下游信息安全行業(yè)對于重要數(shù)據(jù)保護的剛需，隨著量子信息技術(shù)的發(fā)展和量子通信網(wǎng)絡的不斷演進，量子通信未來有利于保障金融、電信、政府服務等重要領域的信息安全。

——量子測量：逐步走向商業(yè)應用

量子測量是距離實用化最近的量子技術(shù)方向，傳感單元是量子態(tài)制備、操控和測量的載體，根據(jù)物理媒介和制備操控方式不同，存在冷原子、熱原子蒸氣、氮空位(NV)色心、里德堡原子、量子糾纏、單光子等多種技術(shù)路線。國內(nèi)外研究機構(gòu)和初創(chuàng)企業(yè)在陸續(xù)推出了冷原子鐘、重力儀、磁力計、光量子雷達等樣機和產(chǎn)品，并逐步走向商業(yè)應用。

趨勢前景篇

——發(fā)展趨勢：研發(fā)不斷取得突破，將進一步推動成果應用及產(chǎn)業(yè)生態(tài)構(gòu)建

近年來，量子信息三大領域技術(shù)科研加速發(fā)展，技術(shù)創(chuàng)新活躍，亮點成果不斷涌現(xiàn)，標準化研究取得階段性進展，應用場景探索廣泛開展，將成為未來重大技術(shù)范式變革和顛覆式創(chuàng)新應用的新源泉。

——發(fā)展前景：2025-2030年年均復合增長率超過66%

目前，量子技術(shù)正處在產(chǎn)業(yè)化的初期階段，但其具有廣泛的應用潛力，量子信息三大領域市場前景廣闊。綜合量子計算、量子通信、量子測量市場規(guī)模來看，2025年全球量子信息市場規(guī)模預計將達到101.65億美元，2030年預計達到1300.77億美元，2025-2030年年均復合增長率達到66.5%。

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