《十五五规划建议》提出打造新兴支柱产业,加快新能源、新材料、航空航天、低空经济等战略性新兴产业集群发展,将催生数个万亿元级甚至更大规模的市场;《建议》还提出前瞻布局未来产业,推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点,这些产业蓄势发力,未来10年将再造一个中国高技术产业。
再造一个高技术产业,意味着我们将目睹一系列科技突破从实验室走向大规模应用,最终根本性地改变我们的生活方式、工作模式以及整个社会的面貌。
而10月23日,谷歌量子AI团队在《自然》杂志发表论文,宣布其Willow量子芯片成功运行“量子回声”算法,实现首个可验证的量子优势。该算法运行速度比全球最快超级计算机快13,000倍,且结果可重复验证,标志着量子计算向实际应用迈出关键一步。 之前梳理过核聚变能、脑机接口、具身智能、6G等未来技术,今天我们来梳理量子技术。 下文从:① 量子技术基础知识扫盲;② 量子技术三大应用:计算、通信、测量;③细分标的 ;④总结&展望,四大维度来解析。
一、量子技术基础知识扫盲 1、什么是量子
量子,英文,quantum,来自拉丁语 quantus,意为“有多少”,代表“相当数量的某物质”。它是现代物理学的重要概念,由德国物理学家 M·普朗克在 1900年提出的。
量子不是某一种粒子(如光子、质子、电子),而是微观世界里“不可分割的最小单位”的统称”。用来描述光子、质子、中子、电子、介子等基本粒子的能量特性。
它是能表现出某物质或物理量特性的最小单元,一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位,则这个物理量是量子化的,并把最小单位称为量子。例如,光量子就是光的最小单位(光子)是一定频率的光的基本能量单位。
量子的行为和我们熟悉的宏观世界,比如桌子、手机等完全不同,核心靠两个“反常识”特性发力:
2、四种奇怪的特征:叠加态、纠缠态、波粒二象性、测量坍缩
叠加态、纠缠态即我们通常说的量子叠加和量子纠缠,和我们对宏观物理世界的认知是不同的。
(1) 叠加态:
叠加态,也叫量子叠加,英文Superposed states,宏观物体世界,一个物体在某一时刻只能处于一个确定的状态,比如硬币要么正面朝上、要么反面朝,但在量子世界中,量子可以“同时处于多种状态”,即叠加态。就像一枚硬币抛起来没落地时,在量子世界里它是“正+反同时存在”,只有观察它的瞬间才会固定成一个状态。
例如,传统计算机的“算力单位”是比特(Bit),只能是0或1,即开关要么开、要么关;而量子计算机的单位是量子比特(Qubit),靠叠加态能同时是0和1,就相当于开关能“又开又关”。
可表示为,其中和是复数,且满足,和分别表示测量到量子比特处于态和态的概率。

微观粒子具有波粒二象性(后文介绍),既可以表现出粒子的特性,也可以表现出波动的特性。从波动的角度来看,波可以进行叠加,例如两列水波可以相互叠加形成新的波形。这种特性使得量子计算机在处理某些复杂问题时,能够同时尝试多种可能性,大大提高计算效率。
(2)纠缠态:
纠缠态即量子纠缠,entanglement,两个量子一旦“纠缠”,即同源的量子,不管离多远(哪怕隔一光年),只要改变其中一个的状态,另一个会“瞬间同步”变化。就像一对神奇的骰子,不管分开放在地球和火星,一直互相“心有灵犀”,扔出去永远都是相同的点数。
这种影响是跨距的、瞬间的,仿佛“心灵感应它们之间存在着一种神秘的应”。(比如两个相爱人的姻缘,不管相隔千山万水,终会邂逅)
爱因斯坦将其称为“幽灵般的超距作用”。利用量子纠缠,科学家们可以实现量子通信,的安全保障,因为任何对量子通信线路的窃听行为都会破坏量子纠缠态,从而被通信双方察觉。

量子叠加态对应“道生万物”——初始量子趋近于无,无限叠加生成物质与生命;坍缩即物质形成过程。纠缠态则是物质与意识能量的共振,同频者相互吸引。人的意识作为量子现象,既受宇宙能量场支配,又通过观测(觉知)参与现实建构。 (3)波粒二象性与干涉: 波粒二象性指,英文Wave-Particle Duality ,波粒二象性是量子力学中的概念,即电子和光子等粒子同时表现出波状和粒子状行为,挑战了粒子行为的经典概念。
两种双重属性共存,具体属性取决于观测或实验条件。例如,光子在某些实验(用观测波的方法)中像波一样会发生干涉和衍射;但在另外一些实验中(用观测粒子的方法)又像粒子那样一次只在一个位置被探测到。
可以把它想象成一个既能滚着走(粒子性,像小球)又能飘着扩散(波动性,像烟雾)的神奇小物件。比如光照射金属时,会像小弹珠一样撞出电子(粒子性,光电效应);而通过两条细缝时,又会像水波一样形成明暗相间的条纹(波动性,双缝干涉)。
量子干涉现象,英文 Interference,当两个或多个量子波(如电子波)相遇时,它们会相互干涉,导致波的增强(相长干涉)或抵消(相消干涉)。
通过精确控制量子态的相位,可以让通往正确答案的路径概率增强(相长干涉),同时让错误答案的路径相互抵消(相消干涉),从而确保最终能以极高的概率得到正确结果。
当两个或多个波叠加时会产生加强和相消的花纹(明暗条纹),微观粒子的干涉图样表明其具有波的行为。
(4)概率性系统&测量坍缩:
量子概率性系统, 通俗来说,量子在没被测量前,不会处于一个固定的确定状态,而是同时存在于多种可能状态中,每种状态只有“出现的概率”,就像没翻开的扑克牌,你不知道它是红桃A还是方块5,只知道每种牌出现的概率。
其核心特征:1) 状态不确定:不存在唯一确定态,仅以概率分布描述所有可能状态。2)叠加为基础:概率源于量子叠加,多种状态同时“叠加”存在。3) 可计算预测:能通过量子力学公式精确算出每种状态出现的概率。
量子测量坍缩,即当你去测量量子(比如观察那张三扑克牌)时,原本多种概率的叠加态会瞬间“坍缩”成一个唯一的确定态,就像翻开牌的瞬间,所有可能变成了“这张是红桃A”的确定结果。
核心特征:1) 测量触发:必须有观测/测量行为才会发生,不测量则保持概率叠加。2)瞬间突变:从概率态到确定态的转变是即时的,没有中间过程。3) 结果随机:坍缩成哪种状态是随机的,只遵循之前的概率分布,无法精准预测单次结果。
简单说,概率性系统是“测量前的可能性”,测量坍缩是“测量后的确定性”,二者是量子从“不确定”到“确定”的两个阶段。
可了解“薛定谔的猫”经典思想实验:一个封闭的盒子,里面有一只猫、一瓶剧毒的氰化物和一个量子装置。
概率性系统是测量前的状态:一切皆有可能,这个放射性原子在某个时间点上,处于“衰变”和“未衰变”两种状态的叠加态,既衰变了,又没衰变”,两种可能性同时存在,概率性各50%;而盒子里的猫与原原子的状态挂钩,如果原子衰变,就会打破氰化物瓶,猫就会死;如果不衰变,猫就活着;
测量坍缩是测量时的过程:这个“打开盒子看”的动作,就是一次测量,在打开盒子的那个瞬间,猫“死+活”的叠加态瞬间消失了,它坍缩成了一个唯一的、确定的状态。即打开盒子,要么看到活猫,要么是死猫。
3、量子技术起源&发展
(1)理论奠基阶段(1900-1930年)
1900年德国物理学家马克斯·普朗克提出能量量子化概念,试图解释黑体辐射问题,标志着量子力学的诞生。1905年爱因斯坦提出光量子假说,解释了光电效应,进一步奠定了量子理论的基础。
1924年德布罗意提出物质波理论,认为电子等实物粒子也具有波动性。1925-1926年海森堡提出矩阵力学,薛定谔提出波动方程,共同构成量子力学的核心数学工具。1927年海森堡提出不确定性原理,玻尔发展互补原理,深化了对量子世界的认知。
(2)技术萌芽与原理验证阶段(1940-2000年)
1948年费曼提出“量子计算机”概念,指出经典计算机难以模拟量子系统。1969年威斯纳提出“共轭编码”,首次将量子态用于加密。
1984年Bennett和Brassard提出BB84协议,奠定量子密钥分发(QKD)理论基础。1994年Shor提出Shor算法,证明量子计算机可高效破解RSA加密,引发全球关注。
(3)技术崛起与产业竞争阶段(2001年至今)
2001年IBM运行Shor算法分解15=3×5,首次验证量子算法可行性。2016年中国发射“墨子号”卫星,实现星地量子密钥分发;谷歌“悬铃木”实现量子优越性。2017年中国建成“京沪干线”量子保密通信网络,覆盖2000公里。
2020年中国“九章”光量子计算机问世,展示光量子计算潜力。2021年中国“祖冲之二号”超导量子计算机实现更强量子优越性。2023年中国“九章三号”光量子计算机求解速度超越经典超算一亿亿倍。
2025年诺贝尔物理学奖授予Clarke,Devoret和Martinis,表彰他们发现电路中的宏观量子隧穿和能量量子化。
二、量子技术三大应用:计算、通信、测量
量子信息技术属于战略性、基础性的前沿科技创新。以量子力学原理为基础,通过对微观量子系统中物理状态的制备、调控和测量,实现信息感知、计算和传输。
主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大应用领域、在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安全保护能力、提高传感测量精度等方面,具备突破经典信息技术瓶颈的潜力。其中,量子计算是最先可能突破的赛道。

(一)、量子计算
1、概念
量子计算是一种利用量子叠加和量子纠缠等量子力学原理进行信息处理的新型计算范式,以量子比特(qubit)为基本运算单元,能够实现超高速的并行计算。
与传统二进制比特(0或1)不同,量子比特可同时处于多个叠加态(如0和1的组合),从而突破经典计算的算力瓶颈。也为解决经典计算难以有效处理的复杂问题提供新思路和可能性。 2、量子计算过程--保真度很重要
量子计算的基本过程包含量子态制备、量子态调控、量子态测量三个基本步骤。量子态制备是对输入的经典比特和辅助比特通过相位编码或振幅编码等量子态编码,获得量子态初态。
量子态调控就是通过酉变换(Unitary transformation)将量子态初态演化到目标态。这一过程可以由一系列量子门组合成的量子线路来表征。
量子态测量就是选择一组测量基对目标态进行观测,读取计算结果。为了保证计算正确的概率,需要设计量子算法,借助量子干涉特性最大化目标态概率。
由于量子比特极容易出错,需要大量的量子纠错,量子比特的质量(保真度)和测量/读取的速度(读出时间)直接决定了量子计算机解决实际问题的能力和性能。保真度指实际量子态/量子门与理想目标的相似度,公式表达为 错误率≈1− 保真度(Fidelity)”。
简言之,量子计算过程:输入→量子态制备→量子态调控→量子态测量→输出。下图:量子计算的过程:
3、特征和优势
① 指数级并行性:n个量子比特可同时处理2^n个状态,例如50个量子比特的计算能力相当于约10万亿个经典比特。
② 量子纠缠:多个量子比特可形成关联态,其状态变化瞬间相互影响,为量子通信和算法优化提供基础。
③ 高效能耗: 量子计算具备减少能耗的潜力,中国科学院院士薛其坤认为,冷却系统消耗的能量可达数据中心总能耗的40%,但如果使用量子计算就可以大大减少能耗。
4、主流技术路径
量子计算包括超导量子、离子阱、中性原子、光量子、拓扑量子、硅半导体量子计算等六个主流技术方向。这些技术"百花齐放",各有优劣。但超导路线表现最为突出,最被业界寄予厚望。
大部分技术中,光子学(Photonics)对量子技术的发展至关重要,离子阱、冷原子和金刚石氮空位色心量子比特实现方案必需依赖激光系统尽管激光供应商数量众多,但商业现成的激光器无法直接应用于量子技术领域,必须经过定制化改造才能满足量子系统的需求。具备敏捷调控、高可靠性、绝对频率控制和长使用寿命的激光系统至关重要。
另外,低温技术是几乎所有量子比特技术的关键支撑,因为需要依靠它将量子比特稳定在接近绝对零度(-273℃)的环境下,但并非所有量子比特技术都需要稀释制冷机。例如,中性原子仅需在光镊中进行冷却,而不需要稀释制冷机。因此,其能耗要低得多(超导技术需40千瓦,而中性原子仅需3千瓦)。
| 技术路径 | 核心原理 | 发展现状&趋势 | 主要挑战 |
| 超导 | 利用超导材料在极低温下的宏观量子效应 | 成熟度最高,谷歌、IBM、中国科大团队主导;IBM 计划2029年交付200逻辑比特系统;中国"祖冲之三号"性能领先 | 需要极低温环境(约零下273摄氏度),纠错难度大 |
离子阱 | 通过电磁场束缚离子,利用其能级作为量子比特 | 超高保真度:>99.9%和长相干时间;Quantinuum 计划2027年实现100个逻辑量子比特 | 整体应用落地速度较慢 |
光量子 | 利用光子的量子特性(如偏振)作为量子比特 | 中国在光量子领域展现独特优势;北京大学实现了基于集成光芯片的连续变量簇态量子纠缠 | 扩展性是其面临的主要挑战之一 |
中性原子 | 通过光镊捕获中性原子进行量子计算 | 作为后起之秀,近年来发展势头强势;中国科大实现了2024个原子的无缺陷阵列 | 技术仍处于发展期 |
拓扑量子 | 基于一种被称为"马约拉纳费米子"的准粒子 | 微软主要投入;理论上具有天生的高稳定性 | 仍处于非常早期的研究阶段 |
半导体自旋 | 利用电子的自旋属性 | / | 技术仍不成熟 |
5、量子计算市场规模&玩家
(1)市场规模
全球市场规模:2025年全球量子计算市场规模预计为8-21亿美元,到2030年将增长至86-2199亿美元,年复合增长率高达30%-45%。长期来看,2035年全球市场规模可能达到8000-9000亿美元,成为万亿级新兴产业。
中国市场规模:2025年中国量子计算市场规模预计达115.6-160.1亿元人民币,年增长率超30%,占全球市场的15%-25%,是全球第二大市场。
预计2030年中国市场规模将达500亿元,2035年突破2000亿元,年复合增长率保持35%以上。
(2)国内外主要玩家
国际玩家
① IBM:量子计算领域的领导者,推出1121量子比特的Condor处理器,计划2029年实现200个逻辑量子比特的容错量子计算机。② 谷歌2024年12月发布的Willow芯片实现105量子比特,首次实现量子比特数量增加时错误率降低,推动量子纠错技术突破。③ 微软:发布拓扑量子芯片Majorana 1,抗噪声和干扰能力强,适合长期复杂模拟。④D-Wave:专注于量子退火技术,提供专用量子计算机,市场份额约12%-16%。⑤ Rigetti:超导量子计算路线,推出84量子比特处理器,与亚马逊AWS合作提供量子云服务。
国内玩家:
① 本源量子:中国首家实现量子计算商用的企业,推出24量子比特的悟源处理器,2025年计划建成自主可控的量子芯片产线。② 国盾量子:量子通信芯片领域市占率超90%,同时布局量子计算芯片,完成B+轮15亿元融资。③ 玻色量子:光量子计算路线,自建专用光量子计算机制造工厂,年产可达数十台/套。④ 中科曙光:推出全球首款量子-经典混合计算服务器,与华为昇腾合作构建协同平台。⑤ 图灵量子:光量子计算领域,推出SoftQubit云平台,应用于药物研发等领域。
6、量子计算产业链

(1)上游--环境与测控:基础支撑
从上图得知,量子计算产业生态上游:是量子计算产业生态发展的基础支撑,主要包括环境测控系统、核心硬件组件等设备,具体涵盖了稀释制冷机等超低温制冷设备、高真空维持系统、低温电子学器件、光学元件等核心技术装备。
其中,在核心材料和设备,如高性能的单光子源、单光子探测器、高超大功率的稀释制冷机,我们还存在短板的,大部分需要依赖进口。
知识卡片:稀释制冷机是一种用于实现极低温环境的高端制冷设备,主要利用氦-3和氦-4两种氦同位素的混合物的相分离效应来实现制冷,可将冷却对象冷却到绝对零度(-273.15℃)以上千分之几度的毫开尔文(mK)范围。以减少热噪声干扰,提高量子态的稳定性和测量精度。例如,超导量子计算机需在10mK以下的低温环境中运行,稀释制冷机是其稳定运行的关键设备。
(2)中游--整机制造+软件 :核心支柱
中游是量子计算产业发展的核心支柱,是企业较为集中的区域,主要由量子计算机整机制造商和软件开发商组成。在整机制造领域,从事超导路线的企业数量占据主导,离子阱、中性原子、光量子、硅半导体和拓扑等技术路线也在持续发展。在软件研发领域,欧美国家相对领先。
中游最重要的硬件是QPU(Quantum Processing Unit)量子处理单元,即量子芯片,与经典计算机中的CPU类似。它集成了量子计算机的运算单元——量子比特。理论上,拥有300个量子比特的量子计算机所能运算的数据量超过整个宇宙的原子数量总和。
2025年3月,中科大研发的 “祖冲之 3.0”---由 105 个量子比特构成的芯片原型采用了超导量子比特,标志着量子计算向前迈出了重要一步。可与谷歌于 2024 年 12 月推出的最新 “Willow QPU” 量子处理单元所取得的基准测试结果相媲美。

另外,量子计算软件是为开发者提供使用量子计算硬件和运行量子算法的必要工具。由于量子计算的硬件技术路线尚未最终确定,量子计算软件还处于开发设计与生态构建的初期阶段,呈现多元化和差异化的发展态势。

(3)下游--云平台&应用:关键纽带
下游作为连接技术与市场的关键纽带,主要由云服务云平台和行业应用探索,直接面向终端用户。现阶段,量子计算机具有软硬件使用门槛高、硬件环境要求严苛以及运维成本高昂等特点。
在云服务平台方面,国际科技巨头 IBM、谷歌、亚马逊、微软以及IonQ、Xanadu、Rigetti 等初创企业都有布局量子计算云平台;国内方面,国盾量子、本源量子、弧光量子等量子计算企业以及中国移动、中国电信等运营商也相继推出量子计算云平台。
在应用探索上,目前量子计算处于从前沿研究向应用落地突破的关键阶段,业界正在积极寻找匹配行业需求的特定应用场景:在金融上可用于模拟量化交易、投资组合分析、金融市场预测;在生物医药领域,主要聚焦于早期疾病诊断、药物研发与筛选、药物测试、基因组数据研究等场景;交通领域量子计算应用可用于交通流量优化算法与实时预测、路径即时动态规划等场景。
在量子计算产业生态上,美国领先,中国位列第一梯队。美国在量子计算产业链上游稍有短板,中游与下游领先。中国在中游取得各项技术突破,但在下游应用生态方面略有逊色。
下表: 量子计算生态对比:
| 维度 | 美国 | 中国 |
| 上游 | 本土供应商数量众多,但存在一定“偏科”现象,在全球低温领域中的竞争力弱于测控系统 | 在核心材料和设备,如高性能的单光子源、单光子探测器、高超大功率的稀释制冷剂,大部分需要依赖进口 |
| 中游 | 在超导、离子阱、中性原术路线上处于领先地。 | 主要以高校院所及其孵化的量子初创企业为主体。科技 巨头、社会资本对量子计算投入热情相对较小。 |
| 下游 | 在金融、医疗、国防等不同领域深入开展了量子计算的应用探索 | 应用案例主要集中在科研 机构,商业化合作较少。 |
(二)、量子通信(量子密码) 1、量子密码为什么这么安全 量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式,是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式。
量子密码的安全性核心源于量子不可克隆定理和海森堡测不准原理。任何窃听行为都会改变量子态,导致通信双方立即察觉,从物理层面杜绝了被窃听且不被发现的可能。
知识卡片:1、海森堡测不准原理:无法同时精确测量量子的两个互补属性(如光子的偏振方向和动量),任何测量行为都会干扰并改变量子原本的状态。
2、量子不可克隆定理:无法精确复制一个未知的量子态,窃听者无法像复制传统电子信息那样,偷偷拷贝量子密钥而不留下痕迹。
2、分类
① 量子密钥分发(QKD)----- 利用量子的不可复制性以及测量的随机性来生成量子密码,给传统的数字通信加密。
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,之后再与传统保密通信技术相结合完成经典信息的加解密和安全传输。基于QKD的保密通信称为量子保密通信,目前已经进入产业化应用阶段,商用化产品研发和试验网络建设发展较为迅速。
②量子隐形传态(QT)----量子隐形传态(QT):利用量子纠缠直接传送量子比特,主要是是为了给量子计算机之间的通信使用。
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)和模正变换(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。目前,量子隐形传态仍处于基础研究阶段。
③后量子加密(PQC)-----后量子加密(PQC)技术,是抵御量子计算攻击的公钥密码技术。
量子计算带来了破解现有数字安全加密技术的潜力。后量子密码学提供了一系列算法,旨在对抗量子计算机的能力,确保数据在未来仍然安全。作为一种基于数学算法,通过芯片和配套软件系统实现的方案,在成本和使用铺盖效率上较QKD有优势。
| 量子通信类型 | 量子密码分发 | 量子隐形传态 |
| 主要依据特征 | 量子不可克隆定律 | 量子纠缠态 |
| 传输的比特类型 | 经典比特 | 量子比特 |
| 是否用到量子纠缠 | 否 | 是 |
| 是否用到经典网络 | 是 | 否 |
| 通信的计算机类型 | 经典计算机 | 量子计算机 |
| 产业化情况 | 已经产业化 | 早期研究阶段 |
3、量子密码市场规模
量子通信是量子信息学的重要分支,其具有不可克隆、不可分割和不可预测的特性,能够从根本上保证信息传输的绝对安全。
根据前瞻产业研究院相关数据,2023年全球量子通信行业市场规模仅约10亿美元。初步估算,随着国防、信息安全需求的不断增长,2024年全球量子通信行业市场规模将快速 增长超过26亿美元,未来六年行业复合增速更将达到39.5%。
当前仅有量子密钥分配实现产业化应用,因此我们通常说的量子通信狭义上指的就是量子密钥分配或者量子保密通信。量子通信市场规模构成也主要有量子密钥分配设备及服务(占比最大超过80%)、QRNG设备和POC算法服务等。
4、量子密码产业生态
QKD 系统硬件设备已相对成熟,国际代表公司有瑞士 IDQuantique 公司(已被韩国 SkT 收购),德国 InfiniQuant 公司,美国 MagiQ 公司、Quantumxchangc 公司和 Qubitekk 公司,澳大利亚QuintcssonccLab 公司等。我国 QKD 系统硬件的代表性企业有科大国盾量子、安徽问天量子、上海循态量子等。
我国已经初步形成了涵盖终端和元器件供应商、量子设备与解决方案提供商、网络建设与系统集成商、网络运营与业务提供商的量子通信产业链条。
产业链上游:主要包括芯片、光量子探测仪等器件; 中游:主要包括量子秘钥收发器、量子随机数发生器收发端等核心设备以及量子堡垒机、量子交换机、量子路由器、量子集控站、量子网关等网络设备; 下游:主要包括各类量子通信应用产品和专用网络。

(三)、量子测量
1、基本原理&优点
量子测量,也称量子传感,是指利用量子特性,获得超高精度的传感测量技术,即基于对中性原子、离子、光子等微观粒子系统的调控和观测提升传感测量的性能。
基本原理,是外界的电磁场、 温度、压力等物理量会改变原子、光子、 声子等微观粒子的量子态,可通过分析待测物理量变化导致的量子态改变来实现精密测量。
与经典力学测量技术相比,量子测量的精度可以达到甚至超过海森堡极限,具有可溯源、精度高、效率高、准确性高、可抵抗一些特定噪声干扰等优势,可以广泛应用于导航定位、国防科技、地质勘测、医疗诊断、物理研究、自然资源等多种领域。
2、主要产品
①量子时钟,原子钟作为一种相对成熟的量子精密测量产品,具有高度准确和稳定的时间测量能力。
②量子磁力计,主要指磁力计的灵敏度和分辨率以满足特定应用需求,如更精确地探测微弱的磁场信号以及在生理和病理状态下的微弱变化,为国防、科学研究和医学诊断提供更为准确的工具等。
③量子重力仪,可通过冷原子干涉技术,实现高信噪比信号探测,有效解决梯度信号提取等关键问题,使得静态测量灵敏度接近量子投影噪声极限。主要针对复杂的地下和看不见的位置创建“地下地图”等应用。
④ 量子加速度计&陀螺仪,以原子陀螺仪和原子加速度计为代表的量子惯性传感器可以提供对角速度和加速度更高灵敏度和长期稳定性的绝对测量。通过替代传统惯性传感器,长时间内可以保证 INS 的定位精度,而无需频繁进行重新校准。
⑤ 量子雷达,量子雷达根据发射和接收类型的不同可分为三大类,包括干涉式量子雷达、量子增强雷达以及量子照射雷达。其中量子增强雷达产业化进程最快,已在军事、环保等领域应用。
⑥ 量子电场强计,采用里德堡原子和金刚石 NV 色心等量子系统的测量技术显示出了优越性。原子体系具有可重复、精确和稳定等优点。气态原子对施加电场的扰动较小,因此光谱频率的测量可以达到很高精度。在测量超弱电场方面,比现有的微波传感器有显著的优势。金刚石 NV 色心则可以实现 10 纳米级电场成像和电荷态的精确调控,同样对微弱电场有高灵敏度。目前处于起步期限。
3、量子测量市场规模
ICV TA&K 预计全球量子精密市场将从 2023 年的 14.7 亿美元增长到2035 年的 39.0 亿美元,呈现不断上升趋势,年复合增长率为 7.79%。
4、量子测量的产业链
量子测量各技术方向的发展成熟度有较大差异,原子钟、原子重力仪等已成熟商用、量子磁力计、光量子雷达和量子陀螺等处于工程化研发和应用探索阶段、量子关联成像、里德宝原子天线等尚处系统技术攻关。
从产业链看,量子精密测量上游:主要包括低温设备、磁体、光源/激光器、探测器等系统研发所需的基础材料元器件和支撑系统;
中游:主要包含各技术方向的系统设备提供商,如量子时钟、量子重力仪、单光子雷达等;
下游:主要为基础科研、国防军工、生物医疗、环境勘测等领域的行业应用。

三、细分标的
以下是不完全列举: (1)核心材料与设备
① 华工科技:量子点激光器技术全球独家量产,掌握光量子通信核心器件技术。
② 光迅科技 :光通信器件领域的龙头,为“九章”光量子计算机供核心器件,单光子探测器效率超90%
③ 腾景科技:为“九章三号”光量子计算机定制高难度光学元件,客户覆盖国内外头部量子企业,参与量子计算核心光学元件供应。
④ 西部超导:超导材料国产化龙头,为量子计算提供关键超导线缆。其生产的超导线材是制造超导量子芯片和稀释制冷机核心磁体的关键基础材料。
⑤ 亨通光电:作为光纤光缆行业的巨头,与量子技术单位合作,在量子通信网络的建设、运维方面具有天然优势。
⑥ 科华数据:提供高可靠的数据中心基础设施解决方案,未来可服务于量子计算与经典计算混合的数据中心环境。
⑦ 普源精电:中国最大的电子测量仪器供应商。其在量子测控系统领域的技术积累与产品布局。
(2)量子通信设备 ① 国盾量子:中科院旗下的上市公司,全球领先的量子通信设备制造商,国内量子通信市场份额超过80%,参与“京沪干线”等国家级项目,量子密钥分发设备市占率超70%,,国盾量子向“祖冲之三号”提供稀释制冷机。
② 浙江东方:通过参股国盾量子布局量子通信,参与量子通信网络建设。
③ 神州信息:提供量子通信网络建设、运维及应用开发服务,与国盾量子合作推动金融领域量子加密应用。
④ 金卡智能:参股国科量子,通过参股形式参与量子通信领域。
(3)量子计算
① 禾信仪器:拟收购量羲技术,其现有产品主要应用于人造粒子路线的量子计算,量产稀释制冷机,产品已供应本源量子、中科大量子实验室。
② 中科曙光:参股本源量子,推出全球首款量子-经典混合计算服务器,交付200比特量子计算机整机,与华为昇腾合作构建“量子计算+AI算力”协同平台。
③ 科大国创:参股国仪量子,聚焦量子精密测量与超导量子芯片研发,开发量子金融建模系统,编程框架适配超导、光量子多路线。
④ 本源量子:国内知名的量子计算初创公司,致力于推出面向商用的超导量子计算机,并构建从芯片到云平台的全栈能力。
(4)量子密码(安全)
① 北信源:中国信息安全领域龙头企业,推出“信源密信(量子版)”,融合量子安全技术。 ② 吉大正元:国内领先的密码安全、电子认证企业,是国内最大公钥基础设施(PKI)供应商之一,在身份管理和访问控制软件市场占有率连续多年稳居行业第一。在抗量子密码算法研究方面取得进展,实现抗量子签名算法。 ③ 电科网安:国内首个量子安全PKI/CA系统供应商,制定国家级抗量子密码标准。 ④ 迪普科技:全国首条量子通信光纤链路“京沪干线”等国家级重大项目的安全产品提供商,为量子通信网络提供全栈安全解决方案,包括防火墙、入侵检测系统等核心安全产品。 ⑤ 格尔软件:国内商用密码领域的领军企业,尤其在量子安全领域具有重要地位,可称为量子安全领域的龙头 ⑥ 国民技术 :国内最大的可信计算芯片厂商,其可信计算芯片在国内商业市场占有率超过85%,在信息安全领域具有深厚技术积累和市场优势。研究量子密码技术,探索量子安全芯片。 (5)量子测量&其他领域
① 东方中科:国内电子测试测量领域的龙头企业,同时也是中科院控股的国有上市平台。与国仪量子合作,布局量子测量领域,开辟以量子测量为核心的新业务领域。。
② 大豪科技:缝制机械电控领域的龙头企业,入围量子密码机、量子5G相关项目,涉及量子密码技术应用。
③ 科大国创:通过参股国仪量子(持股约3.3%),布局量子精密测量技术,其量子传感器产品在地质勘探、医疗影像等领域应用,技术精度达到国际先进水平。
④ 国盾量子:虽以量子通信为主业,但业务覆盖量子测量领域,参与多项国家级量子测量项目,技术实力雄厚。
⑤ 中国长城:央企背景主攻离子阱路线,参与国家级项目,量子测控系统研发走在前列。
四、总结&展望
总之,量子科技已俨然成为当今世界最具颠覆性的前沿技术之一。
我国在十五五规划中,前瞻的将量子科技列为未来10年再造产业的核心,源于量子科技对计算安全、材料研发和人工智能等领域的颠覆性潜力,有望催生万亿级市场,并为国家信息安全与科技自立提供战略支撑。根本在于其是新一轮科技革命与产业变革的“胜负手”。
当前,量子科技已迎来从理论到实践的关键突破:量子计算领域,“祖冲之三号”以105个可操纵量子比特实现算力飞跃,较经典超算快千万亿倍,我国更成为全球唯一在超导与光量子两条主流路线上均达成“量子优越性”的国家;量子通信领域,“墨子号”卫星与地面量子骨干网织就天地一体化保密通信网络,已在金融、政务等领域稳健应用;量子测量则在电网精准监测、深层资源勘探等场景崭露头角,大幅提升检测精度与效率。
然而,前路仍有多重瓶颈亟待突破:
首先是技术路线(超导、离子阱、光量子等)尚未最终收敛,超导量子比特的稳定性、纠错能力、光量子的集成度仍是核心难题。增加量子比特数量与降低错误率相互制约,阻碍了通用量子计算机的实现;
其次,国际竞争激烈,稀释制冷机、高精度激光源等核心器件依赖进口,自主可控能力不足;
再者,产业生态尚不成熟,社会资本投入规模仅为美国的十五分之一,且量子物理、计算机、工程学交叉的复合型人才极度稀缺,成为产业提速的“拦路虎”。
未来,随着十五五的举国发力、社会资本的入驻与产学研深度融合,量子科技必将逐步突破瓶颈,有望10年内从实验室真正走向规模化商用。成为驱动产业升级、捍卫国家科技安全的核心引擎产业,开启科技赋能未来的新纪元。

而我们盼望这一朵微观世界的量子之花,如期灿烂的绽放!














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