亚商投顾-重大突破！量子产业或成全球科技竞赛下一站 （附股）！

 

事件驱动：近期，中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”核心部件——高密度微波互连模组在合肥完成重大突破，实现完全国产化。该模组的成功研发使得量子芯片能够发挥出更强大的计算能力，有助于我国量子计算机更高效运行。

 

行业透视

 

量子信息技术包括量子通信、量子计算和量子精密测量三方面的应用，可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈。量子计算是数字经济时代的新质生产力，谁掌握了先进算力，谁就掌握了发展“胜算”。量子计算即将进入快速成长期。当前量子科技产业处于研发和产业探索阶段，国内上市公司参与到了产业链的各个环节，有望持续受益。（文末附产业链及相关上市公司梳理）

 

一、行业概述

 

1.量子力学+信息科学=量子信息技术

 

在微观领域，任何无法进一步分解的实体都可被称作量子，如电子、光子等。量子信息可以被定义为量子力学与信息科学的交叉学科，是基于量子力学原理，通过对光子、电子等微观粒子系统及其量子态进行人工观测和调控，借助量子叠加和量子纠缠等独特物理现象，以经典理论无法实现的方式获取、传输和处理信息的一门技术。

 

量子信息中，包含量子比特、量子叠加、量子纠缠三个基础概念：

 

一是量子比特。正如比特是通信和计算的最小单元，量子比特则是量子计算中的最小信息单位。相比比特，一个量子比特可能的基本状态是|0>态和|1>态，因此包含的信息量大幅增加，从而在面对计算量指数级增长的问题时，量子比特可以发挥出潜在优势。

 

二是量子叠加。指一个量子系统可以处在不同量子态的叠加态上。在量子系统中，量子态是指微观粒子所处的一系列不连续的恒稳运动状态。在无外界观测干扰时，量子系统可处于一系列量子态叠加态上，即著名的“薛定谔的猫”。

 

三是量子纠缠。在量子力学里，当几个粒子在彼此相互作用后，由于各个粒子所拥有的特性已综合成为整体性质，无法单独描述各个粒子的性质，只能描述整体系统的性质，则称这现象为量子缠结或量子纠缠。即如果两个量子比特构成一个量子纠缠态，那么无论携带这两个量子比特的粒子相距多远，只要其中一个量子比特的测量状态发生改变，那么另一个的状态马上发生改变。爱因斯坦称之为“幽灵般的超距作用”。在量子信息学中，量子纠缠处于十分重要的位置，无论是量子通信中的量子隐形传态还是量子计算中的逻辑门操作，都离不开量子纠缠。

 

 

2.量子信息技术细分领域

 

量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三个技术分支。

 

 

1）量子计算：以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现并行计算，能在某些复杂问题上提供计算能力的指数级加速，是未来计算能力跨越式发展的重要方向。量子计算技术所带来的算力突破，有望在生物制药、材料研发、分子化学、人工智能、量化金融等领域释放应用潜力。

 

2）量子通信：利用微观粒子的量子叠加态或量子纠缠效应等进行信息编码或密钥传输，基于量子力学原理保证信息或密钥传输的安全性，主要分量子隐形传态和量子密钥分发等。量子通信和量子信息网络的研究和发展，主要应用在军事国防、国家政务、金融交易等领域。

 

3）量子测量：通过对外界物理量变化导致的微观粒子系统量子态变化进行调控和观测，实现精密传感测量，在精度、灵敏度和稳定性等方面相较传统技术带来数量级提升。量子测量应用主要集中于量子时频同步、量子重力测量、量子磁场测量和量子目标识别等领域，覆盖军事国防、航空航天、生物医疗、能源勘探、交通运输、灾害预警等行业。

 

 

二、行业现状

 

1.量子科研攻关加速发展

 

经过四十余年的发展，量子信息技术目前已经从仅有学术界关注的基础科学研究和前沿技术探索，逐步开启产业界共同参与的工程应用研究和未来产业培育。

 

 

2.全球量子信息布局加速，产业增长趋势已基本明确

 

从全球布局来看，量子信息企业欧美聚集度较高，全球占比超过60%，美国和欧洲是量子信息产业生态的活跃地区。中国量子信息领域相关企业占比约30%，其中量子通信领域中国相关企业数量最多。美国代表性量子计算企业包括IBM、Google、Intel、微软、亚马逊等科技巨头成立的研发部门，IonQ、Rigetti、QCI、QuEra等多类型初创企业在硬件、软件、算法等领域开展创新。我国华为、百度、腾讯等企业近年来相继成立量子实验室，在软硬件研发、算法研究、应用探索、量子计算云平台等方面积极布局，但相对美国科技企业而言投入推动力度仍较为有限。

 

 

三、量子信息技术产业链环节梳理

 

1.量子计算产业链

 

产业上游是量子计算产业发展的基础，主要包括稀释制冷剂、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。这些元素是研制量子计算原型机的必要保障，为量子计算提供硬件和技术支持。

 

产业中游涉及量子计算原型机和软件的研发与生产，是整个产业生态的核心。

 

产业下游以云平台的商业模式为主。

 

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%，基本符合行业发展规律。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。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。这一接近万亿级别的市场规模标志着量子计算会在此进入全面成熟和商业化的关键阶段，预示着未来量子计算将在各个领域带来深远而持久的影响。

 

 

2.量子通信

 

中国量子通信产业链上游为元器件及核心设备，包括信号处理芯片、光纤光缆、雪崩二极管、射频器件、量子密钥分发器、量子路由器、量子交换机、量子随机发生器等。

 

中游为网络传输线路及系统平台，包括光纤骨干网、卫星中继、经典网络管理子系统、备份与容灾子系统、综台网络监控子系统、星子密钥分发子系统、量子网络管理子系统等。

 

下游消费市场，应用于军事国防、电子政务、电子商务、能源电力、电子医疗、电信运营等领域。

 

 

近年来，我国量子通信市场稳定增长。据中商产业研究院，我国量子通信市场规模由 2019 年的 425 亿元增至 2022 年的 709 亿元，年均复合增长率为 17.3%，2023 年约为 805 亿元。2024 年我国量子通信市场规模有望增至 892 亿元。

 

 

3.量子测量

 

量子测量产业链上游主要是系统研发所需的基础材料、元器件和支撑系统提供商。基础材料包括高纯度同位素材料、金刚石、性气体等；元器件主要包括激光器、原子气室、光学系统元器件、电子元器件、线缆等；支撑系统主要包括磁屏蔽、真空、低温、隔振等环境保障；量子测量上游厂商在欧美集中度较高。目前量子测量技术路线多元，所需上游材料、器件差异性大，给上游整合和优化带来挑战。

 

量子测量产业链中游包含各种技术方向的系统设备提供商。目前可以商用的量子测量设备产品包括量子时钟、量子重力仪、量子磁力计及其衍生产品、光量子雷达等。

 

量子测量产业下游涉及基础科研、国防军工、生物医疗、能源开发、工业制造、资源勘探、环境监测等诸多领域。

 

 

全球量子精密市场规模预计从 2019 年的 11.2 亿美元增长到 2030 年的 25.27 亿美元，市场规模呈现不断上升趋势，年复合增长率为 7.97%。

 

 

四、行业的投资逻辑

 

1.政策的支持

 

量子信息技术作为未来产业的重要组成部分，得到国家的高度重视和前瞻布局。“十四五”期间，我国瞄准量子信息领域实施了一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目，包括“量子信息等重大创新领域组建一批国家实验室”“加强原创性引领性科技攻关”等。

 

 

2.我国在量子信息技术领域具备研究基础

 

从专利数量来看，我国量子通信和量子测量方面位居世界第一，量子计算领域位居世界第二。截至2022年9月，全球各国量子信息领域的专利申请占比情况如下图所示：其中，量子计算领域中国专利申请数量占比达到26%，位居第二；在量子通信和量子测量领域，中国专利申请数量均处于全球领先，占比分别为54%和49%。从专利申请数量角度看，中国在量子信息技术领域的创新能力较强。

 

 

3.量子技术等前沿领域创新成果不断涌现

 

在城际量子通信网络方面，我国建成了国际上首条远距离光纤量子保密通信骨干网“京沪干线”。在卫星量子通信方面，我国研制并成功发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，在国际上率先实现了星地量子通信。在光量子体系，我国构建了76光子的光量子计算原型机“九章”，在超导量子体系，我国先后构建了62qubits超导量子计算原型机“祖冲之号”。总体来说，我国量子信息技术科研不断推进，成果不断显现。

 

 

4.从行业生命周期看，量子信息技术行业正处在导入期末端，未来市场空间大

 

随着全球对于数据安全和处理能力需求的日益增长，量子通信、量子计算和量子精密测量等领域的技术创新不断突破，为行业发展提供了坚实的技术基础。但受制于量子计算机技术的成熟度，但产业发展仍未进入全面推开时期，仍处于导入期的末端。进入成长期后，整个量子信息技术商业化前景的市场空间十分巨大。

 

五、产业链相关公司梳理

 

量子计算作为量子信息技术产业的核心环节，是催生新质生产力的重要战略方向。量子具有反直觉的叠加和纠缠等特性，在制备成量子比特后，能够大量存储信息并支持量子计算机进行高速的并行化计算。中泰证券表示，量子产业与传统科学领域广泛交叉，产业链规模持续扩张。量子产业赛道规模在2035年有望达到八千亿美元，产业链玩家规模逐渐扩张，玩家持续增多。

 

具体各细分赛道重点标的如下：

 

 

 

 

风险提示：全球量子信息行业竞争加剧的风险、市场开拓不及预期的风险等

 

参考资料：20240511——慧博智能投研—量子信息技术行业深度报告；

               20240427——银河证券—量子信息技术大发展，产业升级赋能新质生产力；

              20240426——国泰君安—抢先布局量子信息技术革命；

              网页公开资料。

 

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