国金政策与战略夏昌盛|量子科技:产业革命核心赛道,投资风口将至
(转自:国金证券研究所)
作者:夏昌盛、樊志远、杨佳妮
摘要
量子技术是大国科技竞争的核心赛道,已连续三年被写入政府工作报告,政策引导下,中国政府持续加大投入力度,2024年相关投入超20亿美元,位居全球首位。
1、量子计算产业规模最大,以稀释制冷机为代表的核心设备价值量最高
量子计算利用量子比特的叠加纠缠特性,能够显著突破传统计算性能极限,2024年,全球量子计算市场规模达50.4亿美元,在整个量子产业中占比高达63%。目前,量子计算正逐步从含噪声中等规模量子时代向专用量子计算时代过渡,中短期内专用量子计算机或率先在金融服务、生物医药领域得到应用。对于量子计算而言,超导和光量子是最有可能率先实现商业化应用的技术路线。超导量子计算中,需长期维持稳定的低温低噪环境,稀释制冷机等核心设备是关键,也是超导量子计算机价值量最大的环节;光量子计算中,高性能光源、光子探测器等高精度操控设备是原型机性能提升的重要组成,有望随光量子技术的不断突破持续受益。从产业发展规律看,经典计算机商业化初期的行业利润主要集中在硬件端,直至硬件技术趋于成熟后,软件应用才逐步成为价值创造主体。2024年,量子计算硬件投资占比高达86.1%,在可预见的产业化进程中,以稀释制冷机为代表的上游硬件值得重点布局。
2、量子安全商业化进程较快,重点关注PQC领域增长潜力
量子安全是为应对量子计算对传统密码体系威胁而发展的技术密集型产业,主要包括量子通信与抗量子密码技术(PQC),二者分别用于提升信息传输安全性和抵御量子计算威胁。随着量子时代到来,抵御量子威胁开始成为政务、军工等行业的重中之重,直接催生了抗量子密码技术的快速发展。2024年,PQC市场规模达6.6亿美元,同比23年增加5.6亿美元,PQC融资占比也首次达到56.8%,同比提升27.8%,成为量子安全的主要发展方向。目前,中国量子通信领域已初步具备商用条件,但在PQC方面仍存在较大市场空间。随着PQC标准制定持续推进,叠加信息传输安全需求不断攀升,PQC未来有望迎来大规模应用,抗量子密码产品和抗量子密码迁移业务或成为国内量子产业新的价值增长点。
3、量子精密测量应用多元,重力测量市场成长性较高
与前两个方向相比,量子精密测量在量子领域中市场规模较小,但应用范围最广,其核心优势在于开发和利用量子叠加、量子纠缠等量子物理特性,指数级提升传感测量方法的精度和灵敏度。从细分领域看,量子重力仪在矿产、石油及地下结构探测中具备较大潜力。根据ICV预测,2035年量子重力测量市场规模将达到10.9亿美元,年复合增长率17.2%,较量子精密测量行业9.4%的平均增速高出近8个百分点,凸显出较高的行业成长性。
风险提示
1)关键技术进展不及预期;2)技术落地效果不及预期;3)政策支持力度不及预期。
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目录
一、量子科技-下一代科技革命的核心引擎
1.1、量子科技涵盖三大方向
1.2、量子计算是核心,国内市场潜力巨大
1.3、政策推动量子产业加速布局
1.4、量子产业未来可期,国内政府持续投入
二、量子计算:量子领域最大蓝海
2.1、专用量子计算时代将至,超导和光量子计算商业价值或率先显现
2.2、以稀释制冷机为代表的上游核心设备是关键,金融、医药应用空间最广
2.3、投融资快速增长,呈现“硬件优先”的产业路径
2.4、全球相关重点企业评价
三、量子安全:产业化进程最快的量子方向
3.1、量子通信迈入商业应用,抗量子密码市场潜力逐步显现
3.2、QRNG、QKD设备与PQC设备是关键,下游应用集中于军工领域
3.3、中欧投资额明显增加,抗量子密码受到重视
3.4、全球相关重点企业评价
四、量子精密测量:最具多元化特点的量子技术
4.1、量子测量可用于多个细分领域,重力测量前景较好
4.2、欧美占据上游主导,中游以量子时频和重力测量为主,军工领域应用最多
五、风险提示
正文
作为大国博弈的战略高地,量子科技正成为突破传统技术壁垒的核心领域。自2023年起,量子技术已连续三年被写入政府工作报告,2025年也被联合国定为“国际量子科学技术年”,英伟达也宣布将今年3月20日设为首个“量子日”,在政策与国际共识的双重加持下,量子科技产业将成为大国硬科技博弈的核心战场。
一、量子科技-下一代科技革命的核心引擎
1.1、量子科技涵盖三大方向
作为未来产业发展的重要方向,量子科技主要包含量子计算、量子通信和量子精密测量三个主要方向。
量子计算利用量子叠加和纠缠等特性,在特定问题上展现出超越经典计算机的潜力,其发展遵循量子优越性、专用量子模拟机、通用量子计算机的演进路径。目前,量子计算行业处于含噪声中等规模量子(NISQ)时代向专用量子模拟机过渡的时期,超导、光量子等多元技术路线并行发展。未来,有望重点突破编码纠错、相干时间延长等关键技术瓶颈,逐步实现从专用量子模拟到通用量子计算的跨越,并为材料设计、药物研发等多领域带来变革。
量子安全是量子信息技术中产业化进程最快的领域,核心是通过量子力学原理实现信息的安全传输与处理。该技术主要包括量子通信和抗量子密码技术两大方向。量子通信主要利用量子态的不可克隆性,实现无条件安全的密钥共享,确保信息传输过程中的安全性。抗量子密码技术(PQC)则主要为抵御量子计算威胁的新算法,主要用于提升传输设备终端的安全性,两类技术已逐步在国防、政务等领域实现落地应用。
量子精密测量通过量子态调控实现物理量的超高精度检测,其核心优势在于突破标准量子极限,商业化落地应用逐步成熟。当前主要技术路径包括基于冷原子干涉的重力测量、金刚石NV色心的磁场传感、里德堡原子的电场探测等。产业发展正处于从实验室专用设备向工业级传感器过渡的关键期,正重点突破器件小型化、环境适应性等工程化难题,应用场景涵盖地质勘探、导航定位、生物医疗等领域。未来随着集成度和可靠性提升,量子精密测量有望逐步向消费级市场渗透。
1.2、量子计算是核心,国内市场潜力巨大
量子科技有望进入高速成长期,量子计算或为核心增长引擎。根据光子盒数据,2024年全球量子科技产业规模已达80亿美元,预计2024-2030年复合年增长率(CAGR)可达76.27%,到2035年整体规模更有望突破9000亿美元,而量子计算在其中占比近90%。当前,量子信息技术处于导入期尾声,技术瓶颈如量子纠错能力、相干时间等仍制约着大规模商业化进程,但数据安全需求与算力需求的爆发式增长,正推动量子通信、量子计算及量子精密测量等技术不断取得突破。随着技术成熟度持续提升,行业将从导入期逐步迈向成长期,届时量子领域商业化潜力将得到全面释放,有望形成万亿级市场规模。
北美在量子领域的的影响力较大,中国市场增长潜力尤为显著。分地域来看,全球量子科技产业呈现出动态变化的趋势。2024年,北美、欧洲和中国量子产业规模分别达25.7亿美元、22.0亿美元和18.4亿美元。预计2035年,北美仍将以34.4%的市场份额保持全球领先地位,中国量子产业有望在政策与技术的双重驱动下,市场份额反超欧洲增至2600.8亿美元。
1.3、政策推动量子产业加速布局
近年来,中国量子政策布局呈现明显的阶段性演进特征,从早期的基础研究支持逐步转向产业化应用推动。2021年以来,量子相关政策密集出台,重点围绕基础设施建设、技术创新、产业应用及量子信息标准等领域,强力推动量子科技产业化进程。自2023年起,量子技术连续三年被写入《政府工作报告》,2025年更被明确列为未来产业培育的核心领域,与生物制造、具身智能、6G等前沿方向并列,其作为“新质生产力”的战略地位愈发凸显。政策导向从“十四五”初期的技术研发为主,逐步深化为产业化落地并重,后续应用未来可期。
1.4、量子产业未来可期,国内政府持续投入
量子产业仍是“蓝海”,全球投融资呈现波动上升趋势。近年来,量子领域的投资额在过去的四年中呈现震荡趋势。在全球经济下行背景下,2023年整体融资规模有所下降,投资者开始倾向于等待实用且可扩展的量子优势明确后,再开展针对性投资布局。2024年,量子领域融资金额有所回升,总融资金额增长33.55%,产业热度开始回温,量子行业成长动能有所增强。预计在各国政策持续加码和关键技术不断突破的双重驱动下,2025年全球量子科技领域的融资规模有望继续实现显著增长。
从主要国家的投融资情况来看,美国在社会融资方面处于领先地位,中国量子产业则以政府为主导。2024年,美国以34.7亿美元的总融资规模位居全球首位。中国在政府融资支持方面表现突出,全年投入超20亿美元,但在社会融资方面不到美国的十分之一。量子计算领域的融资不仅需要长期投入,还与产品的发展和应用阶段密切相关。美国量子计算企业的优势在于起步较早、产业化程度相对较高,而中国的量子计算企业大多相对处于产业化早期阶段,但在政府的强力支持下,中国量子产业的未来增长潜力值得关注。
北美社会融资集中于量子计算和量子精密测量两大领域,欧洲与中国则以量子安全为核心投资重点。2024年,北美地区的社会资本主要流向量子计算与量子精密测量领域,分别占全球社会融资的71.18%和85.72%。而欧洲则在量子安全方面表现突出,以59.92%的社会融资占比位居该领域全球首位。中国的社会资本投资倾向与欧洲相似,主要资金集中投入到量子安全领域,但在量子计算和量子精密测量领域,中国社会融资仍显不足。
二、量子计算:量子领域最大蓝海
2.1、专用量子计算时代将至,超导和光量子计算商业价值或率先显现
量子计算产业正处于高速增长的黄金期,行业拐点将至。2024年,全球量子产业规模已达到50.4亿美元,预计在2024至2030年间将以87.64%的年平均增长率(CAGR)快速增长。随着专用量子计算机在特定领域相较于经典计算的显著优势逐步显现,预计2027年量子计算产业规模将跃升至111.8亿美元。此后,在专用量子计算机的深度应用与通用量子计算机技术持续进步的双重推动下,产业规模有望迎来爆发式增长,预计2035年将突破8000亿美元,量子计算产业将迈向全面成熟与商业化。
量子计算正处于从NISQ(含噪声中等规模量子)时代向专用量子模拟机应用的关键转型期,专用量子计算的市场潜力或逐步显现。当前,量子计算产业已突破单纯硬件研发阶段,正加速向应用场景落地拓展。2025年以来,Google、IBM,D-Wave,中电信量子等量子领域领先机构在专用量子模拟方面取得系列突破,推动各技术路线的专用量子计算机加速涌现。虽然完全商业化尚需时日,但随着产业链持续完善,金融建模、新材料研发、药物发现等领域的量子计算应用示范项目逐步落地。在各国政策支持和资本陆续加码的背景下,量子计算有望逐步从实验室走向行业应用,预计未来2-3年将形成更明确的市场化路径,专用量子计算机的商业价值将率先释放。
量子计算呈多元格局,超导量子计算和光量子计算是最有可能在特定领域实现商业化应用的路线。目前,量子计算呈现出多种技术路线并行发展的多元化格局,主要技术路线包括超导、离子阱、光量子、中性原子、硅半导体等。不同技术路线在量子比特的实现方式、性能特点、应用场景等方面各有优劣,尚未出现某一种技术路线占据绝对主导的局面。其中,超导技术路线有望凭借其在量子比特数量和量子纠错能力方面的相对领先地位,率先展现出实现大规模商业化的潜力,主要原因有两点:一是超导量子计算路线本身特点优势明显,比如保真度高、运算速度快、扩展性好、可控性强,从而受到更多科研人员与投资机构的关注。二是超导量子计算机与成熟的电子学、半导体工艺密切相关,而离子阱、中性原子等技术路线所用设备多为成熟度相对较低的光子学设备。同时,光量子路线由于具备可常温工作、相干时间长、保真度较高等优势,在量子优越性证明、光子纠缠操控试验等方面也取得了不少科研进展。例如中国“九章三号”原型机一经问世,便刷新了光量子信息的技术水平的世界纪录,并在金融、云计算等多个垂类行业开展了商业化探索。
2.2、以稀释制冷机为代表的上游核心设备是关键,金融、医药应用空间最广
量子计算产业上游国产化进程提速,中游技术路线多元化发展,下游应用场景逐步丰富。目前,国内量子计算产业链呈现清晰的层级结构。上游聚焦核心器件与基础设施,涵盖量子比特测控系统、量子环境控制设备、专用芯片制造及关键材料供应,国产供应商在稀释制冷机、测控系统等核心领域不断突破;中游涵盖硬件系统集成与软件开发,包括超导、离子阱等主流技术路线的整机制造,以及量子算法、编译器和行业应用软件的开发;下游主要为商业化应用生态,通过量子云平台向金融、制药、交运等领域提供算力服务,推动行业解决方案落地。
量子计算产业的上游核心环节聚焦于量子比特的环境控制而非芯片,以稀释制冷机为代表的核心设备是决定超导量子计算产业化进程的关键。量子计算产业链涵盖了核心硬件、整机、软件及算法、云平台等四个核心环节,这些环节与传统计算机产业链相似,但量子计算机的计算属性有其独特之处,芯片在量子计算机中的占比相对较小,因为量子芯片的尺寸通常处于微米级别,制造难度并不像传统芯片那样高。在超导量子计算中,最关键的环节是量子比特的环境控制和信号传输,包括将环境温度降至接近绝对零度,并在此条件下保证信号的稳定传输。这一环节的设备价值量也最大。构建接近绝对零度的极低温环境以及实现超低噪声条件下的稳定信号传输,是当前超导量子计算领域面临的主要挑战。从2024年的发展来看,全球量子计算供应链呈现出多元化的格局。欧美企业凭借在高端材料、模块化设计以及制冷功率提升方面的技术积累,占据了先发优势。中国企业如中国电科16所、量羲技术、知冷低温、国盾量子等则加速推进国产替代,在稀释制冷机的关键性能指标上达到国际一流水平,并逐步推动产业自主保障能力从“点状替代”向“链式协同”升级,稀释制冷机作为超导、半导体、拓扑量子计算机的核心设备,是未来支撑量子计算机稳定运行的关键。
中国在超导、离子阱等主流技术路线上仍落后于美国,或将加速中游技术迭代与产业升级。量子计算产业链中游主要包括量子计算原型整机和软件。原型机方面,投入超导路线的企业数量最多,约占整体的三分之一,离子阱、中性原子、光量子和硅半导体等路线也均有国内外企业布局。软件方面,通过开源社区推动软件产品迭代和用户生态培育是主要趋势,科技巨头依托传统软件生态影响力占据先发优势。整体看,欧美量子计算企业在中游技术创新成果、产品性能指标等方面处于领先,如IBM推出了首个模块化量子计算机Condor,量子比特数突破1000,并支持未来扩展至10万+量子比特。而中国超导量子计算能力与规模相对较小,与欧美头部企业相比仍有差距,存在较大的发展空间。
中国在光量子计算的实验验证和产业化方面更具优势,原型机的性能提升和技术突破将带动整个产业链发展。作为量子计算领域具备实用化潜力的方向之一,光量子计算在特定算法和专用计算场景中已展现出超越经典计算机的潜力。中国科学技术大学研发的“九章”系列光量子计算机,成功实现1000个量子比特的纠缠态制备,在特定问题处理上比超级计算机快15个数量级,代表了当前光量子计算领域最高技术水平。后续产业有望随光量子计算技术的不断突破持续受益。
与传统云平台相似,量子云平台可显著降低量子计算使用门槛,加速应用落地。量子云平台通过为用户提供远程访问量子计算资源的接口,实现算力的灵活部署与成本优化。目前,国内众多机构陆续发布了不同类型的云平台,基本于量子计算机的比特数相匹配,以解决量子计算机部署成本高、维护复杂的问题。与传统的云平台相似,用户可通过量子云平台远程调用部署在数据中心或企业机房的量子算力,以较低成本访问优质的量子计算资源,降低资源使用门槛,从而将量子计算更好应用于金融、制药、能源等实际场景。
量子计算进入行业应用探索阶段,金融、生物医药和能源或为最具潜力应用方向。量子计算下游应用空间广泛,应用路径主要包括量子模拟、组合优化和线性代数求解,可以在衍生品定价、风险管理、药物筛选、药物分子设计等实际问题上展现出远超经典计算机的性能。根据光子盒数据,随着技术成熟度提升,到2035年金融领域将成为量子计算最主要的应用场景,并占据30.41%的市场份额,医药(14.20%)和能源(7.38%)领域也有望实现规模化应用。
2.3、投融资快速增长,呈现“硬件优先”的产业路径
量子计算投融资市场呈现复苏态势,行业成长动能有望再度增强。2020-2024年间,量子计算融资总额复合增长率(CAGR)达43.74%,其中2024年较前一年增长30.34%,反映出资本市场对量子技术商业化前景的重新评估与信心回升。一方面,IBM、D-wave等企业相继实现千比特级量子处理器突破,并在金融优化、药物研发等领域验证了量子优越性;另一方面,英伟达等科技巨头通过CUDA-Q平台,推动量子-经典混合计算生态建设,进一步强化了产业协同效应。随着全球资本加速向具备明确技术路线和商业场景的量子企业聚集,量子计算产业的成长动能有望进一步增强。
美国具有先发优势,中国增长潜力最大。分地区来看,美国以12.60亿美元的总融资规模位居全球首位,在量子计算领域同时展现出资金规模和资本活跃度的双重优势。相比之下,中国虽然交易数量排名靠前,但单笔融资规模较小,2024年企业融资总额仅为0.47亿美元,位列全球第七,仅为美国的3.7%,与英国、澳大利亚等国也存在显著差距。但在政策支持和技术升级的双重推动下,预计到2035年,中国量子计算产业规模将从12.7亿美元增长至2382.1亿美元,实现量级跃迁并反超欧洲。
基于当前量子技术发展阶段与产业规律,预计量子计算产业的演进路径将遵循“硬件先行”的发展范式。目前,量子计算全球投融资格局呈现硬件优先特征。从技术层面来看,现有含噪声中等规模量子(NISQ)处理器受限于量子比特数量、相干时间及保真度等关键参数,尚难以有效支撑量子算法的理论性能实现,这使得硬件性能提升成为突破当前计算瓶颈的核心挑战。从产业发展规律看,参照经典计算机的发展轨迹,在其商业化初期的30年间,行业利润主要集中于硬件领域,直至硬件技术趋于成熟后,软件应用才逐步成为价值创造的主体。因此,在可预见的产业化进程中,上游硬件研发或将持续占据投资主导地位。
2.4、全球相关重点企业评价
量子计算硬件生态核心企业以中美为主导。根据光子盒数据,从技术相对成熟度和生态参与度来看,量子计算硬件生态核心企业包括IBM、Google、Quantinuum、中电信量子、国盾量子等,该些企业分别在量子比特数、量子计算速度、量子纠错等方面有较大突破,并展现出高度的生态参与度与卓越的技术成熟度。
三、量子安全:产业化进程最快的量子方向
3.1、量子通信迈入商业应用,抗量子密码市场潜力逐步显现
量子安全领域包含量子保密通信与抗量子密码技术两大应用方向,旨在应对量子计算带来的安全挑战。量子安全是为应对量子计算对传统密码体系构成的潜在威胁而发展起来的技术密集型产业,其核心目标是构建基于量子力学原理或数学复杂性理论的下一代安全体系,确保传输信息在量子计算时代的安全性、完整性和隐私性。量子安全主要围绕量子通信技术和抗量子密码技术展开。量子保密通信利用量子不可克隆性和量子纠缠等量子力学基本原理,主要通过量子密钥分发(QKD)和量子隐形传态(QT)等技术,实现信息传输的高度安全性。抗量子密码技术(PQC)则旨在抵御量子计算对传统密码体系的威胁。一方面,众多研究机构和企业专注于抗量子密码算法的研发,美国国家标准与技术研究所(NIST)的加密算法验证程序也在推动算法的合规性发展;另一方面,抗量子密码技术正通过与其他技术的融合,例如与传统加密技术结合,开发新型加密模块和芯片,从而为设备提供更强大的加密功能,提升整体安全性。
信息传输或面临“量子威胁”,抗量子密码是未来网络安全核心技术。随着量子计算发展,信息传输破译风险明显增加,催生抗量子密码技术快速发展。2024年,量子安全市场规模达11.7亿美元,同比+17%,其中抗量子密码市场规模增长超6倍。随着抗量子密码逐步商用和后量子密码标准化,预计2025-2030年抗量子密码市场规模将以49.9%的复合增速增长,并在2030年突破150亿美元。
中国量子通信技术已初步具备商用条件,量子安全组网或加速建设。在政策引导与重点行业需求的双重驱动下,中国已构建起全球领先的量子通信网络体系。近年来,中国加速推进量子通信领域产业化,以“京沪干线”和“武合干线”为代表的地面量子通信骨干网络,与“墨子号”量子科学实验卫星相结合,构建了天地一体化的量子通信网络。截至2023年底,中国已部署的量子保密通信光缆总长度突破1万公里,覆盖粤港澳、京津冀、长三角、成渝等重点区域。随着量子中继关键技术突破、量子微纳卫星与小型化地面站实用化,中国量子通信网络建设有望进一步提速。
QKD与PQC技术有望融合发展,量子安全将从专用网络向泛安全基础设施演进。量子安全产业发展周期呈现震荡上升趋势。产业发展初期,主要聚焦于量子保密通信领域,目前已从实验室验证进入规模化组网阶段,当前重点在于提升城域量子密钥分发(QKD)网络的密钥分发速率和传输距离。同时,抗量子密码(PQC)近年来受到的关注度与日俱增,正经历从NIST标准化评估到产业迁移的关键过渡期。未来,随着标准化制定持续推进,叠加信息传输安全需求不断攀升,PQC有望迎来大规模应用,其与QKD的融合趋势也会愈发明显,最终实现量子时代端到端的信息安全传输。
3.2、QRNG、QKD设备与PQC设备是关键,下游应用集中于军工领域
量子安全作为当前实用化进程最快的量子信息技术领域,已形成清晰的产业链架构,核心价值集中于中上游的核心零部件及设备。
QRNG是量子安全领域上游的核心部件。量子安全上游主要器件与材料包括量子芯片、光源、单光子探测器、量子随机数发生器(QRNG)等。其中,QRNG凭借量子物理过程的不可预测性,突破传统随机数生成模式的局限,成为上游环节中支撑量子安全技术落地、保障加密体系可靠性的核心部件,目前已实现商业化并具备替代经典随机数产品的成本优势。
中游聚焦核心设备与系统集成,QKD设备与PQC产品是关键。中游设备包括量子密钥分发(QKD)设备、组网设备及网络管理软件平台。其中,QKD设备能够高效地生成和分发密钥,是构建量子通信网络的核心组件。随着量子网络建设的稳步推进,广域量子通信网络有望实现更大范围的安全通信,为信息安全传输奠定基础。此外,产业中游还包含抗量子密码(PQC)产品,可基于数学算法实现抗量子攻击,为关键信息基础设施提供更高等级的安全保障。
下游应用覆盖多行业场景,军工行业应用面最广。2024年,量子安全主要用于国防军工领域中军事机密通信,防范窃听与网络攻击,市场应用份额占比达25.85%。其次分别为电力与金融领域,市场份额分别占比21.36%和16.41%。尽管当前量子安全产业仍处于发展初期,但产业链各环节协同推进,技术发展路径已从验证测试阶段快速向规模化商业应用转型,预计未来军工和金融等重点行业的市场渗透率将进一步提升,应用范围也将持续扩大。
3.3、中欧投资额明显增加,抗量子密码受到重视
行业马太效应明显,资本向具备明确技术路线和商业场景的企业集聚。2024年,量子安全领域共有11家公司获得1.37亿美元融资,较23年融资事件数有所降低,但平均融资额同比增长近80%,单个项目的吸引力逐步增强,投资者对优质项目的投入力度有所增加,行业头部效应更加明显。
美国融资规模有所下降,中国投入力度明显上升。分地区来看,2024年,量子安全领域的投资涉及来自9个国家的企业,其中英国、中国和西班牙获得的投资金额位居前列。尽管近两年量子安全领域的融资出现下滑,但中国正积极布局量子安全领域产业,并出台了系列政策措施,推动量子通信的研发和应用,24年全年融资额较23年增长近5倍。
抗量子密码领域对资本的吸引力逐渐增强。作为量子安全领域的重要分支,抗量子密码正在吸引越来越多的投资。目前,量子安全领域融资主要覆盖量子密钥分发、抗量子密码解决方案、量子网络等多个细分领域,其中抗量子密码领域表现尤为突出。2024年,该领域融资占比首次达到57%。从计算优势来看,抗量子密码技术发展势头强劲。一方面,随着美国国家标准与技术研究院(NIST)推进抗量子密码标准化工作,该技术加速走向成熟,其可靠性得到显著提升,极大增强了投资者的信心。另一方面,市场需求的爆发也为抗量子密码带来广阔前景。在量子计算快速发展的背景下,全球对信息安全的关注度持续升温,企业和组织迫切需要抵御量子计算潜在安全威胁的方案,这使得抗量子密码的市场需求急剧增长,吸引了大量资金涌入。从成本角度看,抗量子密码的硬件实现市场逐渐成熟,相关芯片和设备逐渐规模化和规范化,生产成本逐渐减少,降低了抗量子密码技术的应用门槛,促进了其商业化进程,吸引了更多投资机构的关注。
3.4、全球相关重点企业评价
中国在量子通信领域处于领先地位。当前,中国量子密钥分发技术已实现量子安全领域产品的商业化,并在较大范围内应用。因此,量子密钥分发供应商在技术成熟度和生态参与度方面分布较为均衡。设备方面,国盾量子QKD设备在工作距离和集成度等关键应用指标上达到国际先进水平。网络方面,国盾量子、中电信量子等凭借成熟技术与广泛生态合作,在产品商业化上成果显著,多次参与建设国内量子保密通信应用示范网,市场优势明显,未来有望持续领先。
在抗量子密码领域,美国拥有更强的技术积累与话语权。技术层面,尽管当前抗量子密码技术尚未完全成熟,但各供应商已积极探索差异化发展路径,部分企业已实现量子安全加密工作以及抗量子密码(PQC)迁移。标准层面,多数企业高度重视生态协同,主动与产业链上下游展开深度合作。其中,IBM、SandboxAQ等位于行业前列的企业均通过参与国际标准制定、推动技术研讨等方式,持续增强在行业生态中的话语权,加速技术落地与市场渗透。
四、量子精密测量:最具多元化特点的量子技术
4.1、量子测量可用于多个细分领域,重力测量前景较好
与量子计算和量子安全相比,量子精密测量在量子领域中市场规模较小,但应用范围最广。量子精密测量是借助外界变化对微观粒子影响来高精度测量物理量的技术,其核心优势在于开发和利用量子叠加、量子纠缠和量子非经典关联等量子物理特性,指数级提升传感测量方法的精度灵敏度和分辨率等关键指标,基本原理是外界的电磁场、温度、压力等物理量因素会改变电子、光子、声子等微观粒子的量子态,对这些变化后的量子态进行测量的精度和灵敏度会更高。根据实现方式不同,量子精密测量主要分为中性原子、离子阱、里德堡原子、固态自旋、超导以及其他传感技术。根据测量的物理量不同,主要分为磁场、电场、时频、位移/相位、旋转、压力、温度、重力等量子传感器。
量子精密测量各细分领域呈现差异化发展态势,时频测量产业规模占比较高,重力测量市场潜力最大。在5G通信技术规模化部署和AI技术快速迭代的背景下,智能终端设备对高精度时间同步的需求呈现指数级增长,叠加军事信息化建设对纳秒级时间同步的刚性需求,共同推动量子时频需求持续增长。2024年,量子时频市场份额约为6.4亿美元,占比最高(38.3%)。与此同时,量子重力仪在矿产、石油及地下结构探测中具备巨大应用潜力,预计2035年量子重力测量市场规模将达10.9亿美元,年复合增长17.21%。旋转测量、电场测量、温度测量和压力测量等细分领域的产业规模则相对较小,更多是基于特定工业和科研需求的驱动。
4.2、欧美占据上游主导,中游以量子时频和重力测量为主,军工领域应用最多
量子精密测量产业链上游聚焦基础材料与硬件设备,欧美占据主导地位。该环节包括高纯度同位素材料、金刚石等基础材料供应商,以及激光器、电子元器件等核心硬件生产商。同时,磁屏蔽、真空、低温等环境保障系统作为外围支撑,对维持量子态稳定性至关重要。目前,欧美地区上游企业集中度较高,其技术积累和产品成熟度在全球处于领先地位,为中游研发和下游应用提供关键技术支撑。
中游是量子精密测量产业链的核心制造环节,以量子测量仪器研发与生产为主。企业围绕时间、磁场、重力、惯性等物理量检测,开发原子钟、量子磁力计、量子重力仪等系统设备。当前,时频、磁场和重力测量领域的技术已相对成熟,产品逐步实现商业化;而电场、温度等领域仍处于技术探索阶段。未来,中游发展将向集成化、模块化、小型化方向演进,通过降低设备功耗与成本,扩大技术应用边界。
下游应用覆盖多个领域,军工市场优势显著。量子精密测量产业链下游为应用与服务,主要覆盖国防、医疗、科研、航空航天等应用领域。2024年,军工在量子精密测量下游应用中的规模为3.3亿美元,占比近半,成为推动量子精密测量技术发展的首要应用方向。
4.3、量子测量投融资相对集中,以美国为主导
资金投向较为集中,美国投融资领先优势明显。全球量子精密测量领域的投融资活动展现出多元化特征,并且投资呈现出集中化趋势。2021年至2024年,全球量子精密测量领域的融资额年复合增长率(CAGR)约33.90%。2024年,全球共有11家量子精密测量相关企业参与了投融资活动,融资总额达3.6亿美元,与量子计算和量子安全领域相比,量子精密测量投融资主要集中在中美等少数国家。其中,美国融资额达3.09亿美元,占比达85.7%,具备明显优势。
五、风险提示
1)关键技术进展不及预期。量子科技领域整体仍处于发展初期,技术路径与应用场景呈现多元化特征。若关键技术路线的探索进度滞后于预期,将直接制约产业应用的落地进程。
2)技术落地效果不及预期。量子产业的发展深度与场景落地效率相关。若国内在量子信息下游应用拓展方面未能达到预期目标,可能对产业整体发展节奏产生不利影响。
3)政策支持力度不及预期。中国量子产业尚处于早期发展阶段,亟需政策层面的支持引导。若政策扶持力度未达预期,可能导致技术持续创新动能不足,企业难以顺利度过发展初期。