量子计算：新质生产力的“未来引擎”

杨阳

量子力学诞生至今已经超过120年，它直接或者间接地催生了包括激光、半导体、核磁共振等一系列的技术，深刻改变了我们的生活。当前，量子技术迎来新一轮的发展窗口期，以量子通信、量子计算、量子精密测量为代表的第二次量子革命开始兴起，有望带来划时代的技术突破。

2024年两会政府工作报告提出“制定未来产业发展计划，开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区”。量子技术具备颠覆式创新潜力，是新质生产力的重要部分，在政策大力推动下，我国量子技术有望加速发展，值得高度重视。

算力瓶颈的颠覆性力量

量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域，其中，量子计算是量子信息颠覆传统信息技术最核心的领域。与传统计算相比，量子计算能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗，同时量子计算的运算能力根据量子比特数量指数级增长，在AI领域具有较大潜力。

当前全球范围内针对量子计算机，已经形成超导、离子阱、光量子、中性原子、半导体量子等主要技术路线，目前处于多种技术路线并行发展和开放竞争阶段。考虑到系统可扩展性和操控精度等因素，超导系统与离子阱处于领先地位，而中性原子量子计算路线在量子模拟中体现出的优势也愈发明显。

华泰证券认为，随着量子计算机在未来几年的成熟，其计算能力将不断提高，可应用于更多场合，但在可预期的3-5年内或存在局限性，例如QPU在组织和访问内存方面不如CPU，在渲染复杂图形方面不如GPU等。因此，经典系统处理数据准备、可视化和纠错等任务，而量子系统处理复杂的计算，这样的混合量子计算架构或成未来新趋势。

产业链体系初具雏形

量子计算行业目前处于早期探索阶段，核心参与者不多，产业链上下游较为清晰，目前量子计算的主要参与者可分为四大类：第一类是国际科技巨头，例如IBM、谷歌、霍尼韦尔、本源量子等；第二类是量子计算初创公司，例如Rigetti、IONQ等；第三类是国家科研院所，例如美国费米国家实验室、美国阿贡国家实验室、中科院量子信息与量子科技创新研究院；第四类是高水平研究型大学，例如剑桥大学、中国科学技术大学、哈佛大学等。

从产业链构成来看，量子计算产业上游主要包含稀释制冷剂、测控系统、低温组件、真空系统、激光器、光学探测器等硬件以及软件开发工具包等，是研制量子计算原型机的必要保障。目前由于技术路线未收敛、硬件研制个性化需求多等原因，上游供应链存在碎片化问题，逐一突破攻关存在难度，一定程度上限制了上游企业的发展，国内外情况对比而言，上游企业以欧美居多，部分龙头企业占据较大市场份额，我国部分关键设备和元器件对外依赖程度较高；

量子计算产业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。据ICV统计，中美是量子计算机硬件公司最多且类型分布最广的国家，都涵盖了超导、离子阱、光子、中性原子等物理平臺，其中美国的代表性企业有IBM、谷歌、微软、亚马逊、英特尔、Rigetti、IonQ、Xan?adu等，中国的代表产品包括“祖冲之”系列、“悟空”系列、“九章”系列等。近年来国内量子计算产业与海外科技巨头差距不断缩小，2024年1月16日，我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上线运行可以一次性下发、执行200个量子线路的计算任务，比国际同类量子计算机具有更大的速度优势。

量子计算产业下游主要涵盖量子计算云平台以及行业应用，处在早期发展阶段，近年来全球已有数十家公司和研究机构推出了不同类型的量子计算云平台积极争夺产业生态地位。目前量子计算领域应用探索已在金融、化工、人工智能、医药、汽车、能源等领域广泛开展，国外量子计算云平台的优势体现在后端硬件性能、软硬件协同程度、商业服务模式等方面。大量欧美行业龙头企业成立量子计算研究团队，与量子企业联合开展应用研究，我国下游行业用户对量子计算重视程度有限，开展应用探索动力仍需提升。

进入实用开启蓝海市场

ICV报告显示，随着量子计算技术的不断演进，以及AI技术等领域的快速发展，量子计算的应用边界被不断拓展，2023年，全球量子产业规模达到47亿美元，2023至2028年的年平均增长率（CAGR）达到44.8%；2027年专用量子计算机预计将实现性能突破，带动整体市场规模达到105.4亿美元。参考IBM2023年量子计算路线图，2028年量子门数量、以及纠错等计算技术将达到较为成熟阶段，在2028年至2035年，市场规模将继续迅速扩大，受益于通用量子计算机的技术进步和专用量子计算机在特定领域的广泛应用，到2035年总市场规模有望达到8117亿美元。

图：量子计算产业链全景

资料来源：光子盒、华泰证券

量子计算已进入实用化应用场景探索的新阶段，据信通院报告显示，金融、化工、生命科学领域有望更加受益量子计算产业发展。

1）金融领域：金融是量子计算的“第一波产业”，量子计算将革新投资组合优化、模拟定价、欺诈侦测等多种能力。根据麦肯锡数据，在量子计算创造短期价值的100个案例中，金融领域占了28个，是所有行业中最多的，且具有较高的中长期潜在价值。量子计算应用有望在优化预测分析、精准定价和资产配置等问题中产生优势。

2）化工领域：量子计算应用探索主要通过模拟化学反应，达到提高效率、降低资源消耗等目的。通过构建更高精度的模型，研发人员能够更好掌握和优化分子结构与化学反应机理，这为新材料、新配方的开发奠定了基础，同时实现化工领域的降本增效。

3）生命科学：量子计算可以用于评估药物研发的成本、时间、性能等实验值。药物研发中期主要聚焦于药品的化学表现和分子设计，需要大量运算模拟，是量子计算未来可重点切入的市场。目前量子计算在制药领域应用的大部分工作就是研发中期的筛选化合物和化合物的结构优化。

总体而言，量子计算的技术壁垒较高，仍以前期的科研突破和产品迭代为主，建议关注量子计算原型机厂商、研发平台以及仪器供应商。相关标的包括：国盾量子、光迅科技、神州信息、格尔软件、信安世纪、普源精电、科大国创等。