前言：
2019年，谷歌用53-Qubit的量子計(jì)算機(jī)證明了量子計(jì)算系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法處理或效率極低的問(wèn)題，量子計(jì)算迎來(lái)元年。目前全球已有近 250 家企業(yè)布局量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)，其中北美地區(qū)以43.86%的份額占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，代表企業(yè)包括微軟、谷歌等，技術(shù)路線各異。從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，2003年，第一個(gè)量子計(jì)算研究小組成立，標(biāo)志著中國(guó)量子計(jì)算起步發(fā)展。2016年以來(lái)，在政策引導(dǎo)下，我國(guó)量子計(jì)算厚積薄發(fā)，與海外差距不斷縮小，實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的歷史性飛躍。
由于目前硬件性能水平距實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？扇蒎e(cuò)通用量子計(jì)算還有很大差距、軟件和算法尚處在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和生態(tài)構(gòu)建的初期，全球量子計(jì)算應(yīng)用仍處于早期階段。但隨著海內(nèi)外企業(yè)在各自的技術(shù)路線上不斷突破，全球量子計(jì)算應(yīng)用將不斷深入，行業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展階段。
一、北美地區(qū)主導(dǎo)全球量子計(jì)算市場(chǎng)，微軟、谷歌等大廠技術(shù)路線各異
根據(jù)觀研報(bào)告網(wǎng)發(fā)布的《中國(guó)量子計(jì)算行業(yè)現(xiàn)狀深度研究與發(fā)展前景預(yù)測(cè)報(bào)告（2025-2032）》顯示，量子計(jì)算是基于量子力學(xué)的獨(dú)特行為（如疊加、糾纏和量子干擾）的計(jì)算模式，基本信息單位為量子比特。
量子計(jì)算通過(guò)量子態(tài)的受控演化實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)計(jì)算，可以分為數(shù)據(jù)輸入、初態(tài)制備、量子邏輯門(mén)操作、量子測(cè)算和數(shù)據(jù)輸出等步驟, 能夠帶來(lái)更強(qiáng)的并行計(jì)算能力和更低的能耗。
傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)處理非多項(xiàng)式復(fù)雜度問(wèn)題時(shí)，計(jì)算時(shí)間將成指數(shù)增長(zhǎng)，對(duì)于較大的輸入，計(jì)算時(shí)間將極長(zhǎng)，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法完成。2019 年，谷歌用 53-Qubit 的量子計(jì)算機(jī)證明了量子計(jì)算系統(tǒng)可以解決傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)無(wú)法處理或效率極低的問(wèn)題，量子計(jì)算迎來(lái)元年。目前全球已有近 250 家企業(yè)布局量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)，其中北美地區(qū)以 43.86% 的份額占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，代表企業(yè)包括微軟、谷歌等。
數(shù)據(jù)來(lái)源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理
微軟、谷歌等北美大廠技術(shù)路線各異。微軟的Majorana 1是世界首個(gè)拓?fù)浜诵臉?gòu)建的量子處理單元，偏向于打造更高的內(nèi)在穩(wěn)定性；谷歌則偏向于提升計(jì)算性能和高效糾錯(cuò)能力，其新一代量子芯片--Willow計(jì)算速率遠(yuǎn)超目前最快超算機(jī)。
微軟的Majorana 1和谷歌Willow對(duì)比
| 指標(biāo) | 微軟Majorana 1 | 谷歌 Willow |
| 量子比特類(lèi)型 | 拓?fù)淞孔颖忍?Majorana fermions) | 超導(dǎo)傳輸量子比特 |
| 糾錯(cuò)策略 | 硬件級(jí)穩(wěn)定性 | 軟件驅(qū)動(dòng)糾錯(cuò) |
| 可伸縮性 | 理論上100萬(wàn)量子比特 | 當(dāng)前能達(dá)到105量子比特 |
| 冷卻需求 | 溫和低溫 | 接近絕對(duì)零度 |
| 適用情形 | 長(zhǎng)期、復(fù)雜模擬 | 即時(shí)計(jì)算 |
資料來(lái)源：觀研天下整理
二、政策引導(dǎo)，我國(guó)量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的歷史性飛躍
從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)看，2003年，第一個(gè)量子計(jì)算研究小組成立，標(biāo)志著中國(guó)量子計(jì)算起步發(fā)展。2016年，國(guó)務(wù)院頒發(fā)了《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》，將量子計(jì)算機(jī)列入科技創(chuàng)新2030 重大項(xiàng)目。2021年，量子計(jì)算被寫(xiě)入中國(guó)“十四五”規(guī)劃，成為國(guó)家戰(zhàn)略層面的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。在政策支持下，我國(guó)量子計(jì)算厚積薄發(fā)，與海外差距不斷縮小。我國(guó)現(xiàn)布局超導(dǎo)量子、光量子、離子阱、中性原子、半導(dǎo)體等多條國(guó)際主流的量子計(jì)算技術(shù)路線，在超導(dǎo)（原型機(jī)“祖沖之號(hào)”）和光量子（原型機(jī)“九章”）兩種技術(shù)路線上實(shí)現(xiàn)了優(yōu)越性展示。
我國(guó)量子計(jì)算行業(yè)相關(guān)政策
| 時(shí)間 | 政策/會(huì)議 | 主要內(nèi)容 |
| 2024年 | 政府工作報(bào)告《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》 | 開(kāi)辟量子技術(shù)等新賽道，創(chuàng)建一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。突破量子計(jì)算機(jī)等高端裝備產(chǎn)品，以整機(jī)帶動(dòng)新技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地。 |
| 2023年 | 各主要地方政府政策端發(fā)力量子產(chǎn)業(yè) | 安徽:加快布局量子信息基礎(chǔ)設(shè)施，推動(dòng)量子計(jì)算研究和應(yīng)用廣東:支持量子信息等前沿領(lǐng)域加強(qiáng)研發(fā)布局北京:面向量子通信、量子計(jì)算等方向開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)湖北:設(shè)立20億元量子科技產(chǎn)業(yè)投資基金，到2025年建成國(guó)際國(guó)內(nèi)一流的量子科技創(chuàng)新引領(lǐng)區(qū)、產(chǎn)業(yè)集聚區(qū)、應(yīng)用示范區(qū) |
| 2022年 | 中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議 | 加快量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。 |
| 2021年 | 《“十四五”數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》 | 瞄準(zhǔn)量子信息等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域，提高數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)能力。 |
| 2020年 | 中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)》 | 習(xí)近平總書(shū)記指出，要加強(qiáng)量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局。 |
| 2018年 | 兩會(huì)政府工作報(bào)告 | 提及“量子信息科技”，并肯定量子通信領(lǐng)域的重大創(chuàng)新成果。 |
| 2016年 | 《“十三五”國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃 | 將“量子通信與量子計(jì)算機(jī)”列為“科技創(chuàng)新2030-重大項(xiàng)目”之一，提出研制通用量子計(jì)算原型機(jī)和實(shí)用化量子模擬機(jī)。 |
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“九章三號(hào)” 處理高斯玻色取樣的速度比上一代“九章二號(hào)”提升一百萬(wàn)倍，擁有全球領(lǐng)先的光量子信息技術(shù)水平。基于量子處理器“祖沖之三號(hào)”，中國(guó)科大團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了比谷歌（SYC-67 和 SYC-70 實(shí)驗(yàn)）更大規(guī)模的隨機(jī)電路采樣，經(jīng)典模擬成本（經(jīng)典計(jì)算機(jī)模擬該任務(wù)的成本）提升了 6 個(gè)數(shù)量級(jí)，該芯片在電路規(guī)模、糾錯(cuò)效率、保真度、相干時(shí)間、處理能力上，量子芯片都取得了新的進(jìn)展，樹(shù)立了量子計(jì)算優(yōu)勢(shì)的新基準(zhǔn)。我國(guó)量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)了從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑的歷史性飛躍。
我國(guó)量子計(jì)算發(fā)展情況
|
硬件路線 |
云平臺(tái)主體 |
云平臺(tái)名稱(chēng) |
量子比特?cái)?shù) |
|
超導(dǎo) |
中科大&國(guó)盾量子 |
量子計(jì)算云平臺(tái) |
176;12 |
|
北京量子院 |
Quafu(夸父) |
136;18;10 |
|
|
本源量子 |
本源量子云 |
12 |
|
|
浙江大學(xué) |
太元一號(hào) |
10 |
|
|
中國(guó)移動(dòng)&玻色量子 |
五岳量子計(jì)算云平臺(tái) |
20 |
|
|
超導(dǎo)/離子阱 |
百度 |
量易伏 |
8;10;1 |
|
弧光量子 |
弧光量子云平臺(tái) |
66;11 |
|
|
光量子 |
圖靈量子 |
SoftQubit |
- |
|
中性原子 |
武漢量子院&中科酷原 |
酷原量子云 |
- |
|
模器 |
華為 |
HQ |
42;81;169 |
|
阿里 |
太章 |
81 |
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三、全球量子計(jì)算應(yīng)用尚處于早期階段，市場(chǎng)前景可觀
從應(yīng)用端看，量子計(jì)算應(yīng)用在醫(yī)療保健、汽車(chē)、BFSI、化工、制造、能源等領(lǐng)域廣泛探索。由于目前硬件性能水平距實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？扇蒎e(cuò)通用量子計(jì)算還有很大差距、軟件和算法尚處在系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和生態(tài)構(gòu)建的初期，全球量子計(jì)算應(yīng)用仍處于早期階段。但隨著海內(nèi)外企業(yè)在各自的技術(shù)路線上不斷突破，全球量子計(jì)算應(yīng)用將不斷深入，行業(yè)將進(jìn)入快速發(fā)展階段。預(yù)計(jì)2024-2032年全球量子計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模由11601億美元增長(zhǎng)至126207億美元，CAGR達(dá)34.8%。
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量子計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景
|
行業(yè)領(lǐng)域 |
關(guān)鍵環(huán)節(jié) |
問(wèn)題原型 |
應(yīng)用時(shí)間（+代表影響力） |
||
|
3-5年 |
5-10年 |
10年以上 |
|||
|
金融 |
金融服務(wù) |
組合優(yōu)化、人工智能 |
++ |
++ |
+++ |
|
能源與材料 |
傳統(tǒng)能源 |
量子模擬、組合優(yōu)化,人工智能 |
+ |
++ |
++ |
|
可持續(xù)能源 |
+ |
++ |
+++ |
||
|
化工 |
++ |
++ |
+++ |
||
|
生命科學(xué) |
制藥 |
量子模擬、組合優(yōu)化、人工智能 |
++ |
++ |
+++ |
|
先進(jìn)工業(yè) |
汽車(chē) |
量子模擬、組合優(yōu)化、人工智能 |
++ |
++ |
+++ |
|
航空航天與國(guó)防 |
因式分解、量子模擬、組合優(yōu)化 |
+ |
++ |
++ |
|
|
電子產(chǎn)品 |
+ |
++ |
++ |
||
|
半導(dǎo)體 |
+ |
++ |
++ |
||
|
電信傳媒 |
電信傳媒 |
量子模擬、組合優(yōu)化 |
+ |
+ |
++ |
|
出行、運(yùn)輸和物流 |
物流 |
組合優(yōu)化、量子模擬、人工智能、因式分解 |
+ |
++ |
++ |
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數(shù)據(jù)來(lái)源：觀研天下數(shù)據(jù)中心整理（zlj）
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