量子計算憑借強大計算能力,在攻克復雜計算難題上具有經典計算機難以比擬的優勢,被視為人類科技發展的下一個重要突破口。
量子信息領域主要包括量子計算、量子通信和量子測量三個主要領域,其中量子計算是最先可能突破的賽道。
量子計算是一種遵循量子力學規律調控量子信息單元進行計算的新型計算模式。量子計算機作為執行量子計算任務的設備,以量子比特(qubit)為基本運算單元。量子位能夠同時處于多種狀態,這種特性使得量子計算機在處理某些復雜問題時比經典計算機更具優勢。
量子計算利用量子力學中疊加和糾纏等特性,可通過其強大的并行計算能力,突破經典算力極限,推動新一輪的信息科技革命。
量子計算產業現狀
政策扶持?
政策的引導和支持為量子計算產業提供了良好的發展環境,加速了技術創新和產業融合的進程。各國在量子計算領域的政策布局,反映了其對未來科技競爭制高點的爭奪。
全球主要國家和地區相繼出臺量子科技發展規劃及法案,加大政策支持和資源投入。美國通過國家量子倡議法案等政策舉措,加大對量子計算等量子科技領域的投資,促進產學研合作,保持領先地位 。歐盟推出量子旗艦計劃,投入大量資金支持量子計算研究和產業發展 。?
中國在《“十四五” 規劃和 2035 年遠景目標綱要》中明確提出,將在包括量子信息在內的八大前沿領域 “實施一批具有前瞻性、戰略性的國家重大科技項目” 。
政府通過設立專項科研基金、建設量子科技產業園區、鼓勵企業與高校及科研機構合作等方式,推動量子計算技術的研發和產業落地。例如,合肥、上海、北京等地積極打造量子產業集群,吸引了眾多量子計算企業和科研團隊入駐,形成了良好的產業生態 。廣州市近年來高度重視布局發展量子科技等未來產業,尤其是黃埔區,依托產業聚集度高等優勢,提前布局數字基礎設施和應用場景,為量子科技產業發展提供全要素保障。
產業規模
量子計算產業規模增長迅猛。據《2025—2031 年量子計算行業發展現狀分析及前景趨勢預測報告》,2023 年全球量子計算市場規模約為 47 億美元,預計到 2025 年將達到 61 億美元,2027 年進一步增長至 111.75 億美元,2030 年將陡增至 2199.78 億美元,并在 2035 年左右進入通用容錯階段,市場規模有望達到 8077.50 億美元。
中國市場同樣發展強勁,賽迪顧問數據顯示,2025 年中國量子計算產業規模將達到 115.6 億元,并保持 30% 以上的增長率。從產業結構看,量子計算在量子科技總體產業規模中的占比逐步擴大,預計 2025 年將占據量子科技 41.2% 的份額。?
科技日報發文指出,量子計算產業規模的迅速擴張,得益于各國對量子科技戰略地位的高度重視,以及企業、科研機構在技術研發和市場應用方面的持續投入。這種增長態勢不僅反映了量子計算技術的巨大潛力,也預示著其將在未來全球科技競爭格局中扮演關鍵角色。
新華網也提到,以 2003 年中國第一個量子計算研究小組成立為標志,中國量子計算已走過 20 多年歷程,實現了從 0 到 1 的巨大跨越、蓬勃發展。2024 年 1 月 6 日上線運行的中國第三代自主超導量子計算機 “本源悟空”,更是標志著中國進入算力可用時代,有力推動了中國量子計算產業規模的擴大。
企業格局?
全球眾多企業積極投身量子計算領域。美國處于領先地位,IBM擁有全球最大的 20 多個最強大的量子系統,計劃在 2023 年底發布 1000 量子比特芯片 Condor;谷歌的量子人工智能實驗室致力于推進量子計算的最先進水平,2019 年其量子計算擁有 53 個量子位;霍尼韋爾在離子阱量子比特技術方面具有高精度和穩定性優勢;lonQ 在離子阱量子比特技術領域不斷探索;微軟擁有拓撲量子比特的所有構建模塊,致力于實現大規模的量子計算;英特爾發布軟件平臺供開發人員構建量子算法,其研究的硅量子點技術在量子計算的擴展和穩定性方面有一定優勢。加拿大的 D - Wave 系統公司,其量子退火技術已實現商業化。?
中國量子計算企業在國家政策支持和科研實力提升的雙重推動下,不斷取得技術突破和產業進展,逐漸在全球量子計算市場中嶄露頭角,成為推動行業發展的重要力量。例如,本源量子向海外首次銷售中國自主量子算力—中國第三代自主超導量子計算機 “本源悟空” 的計算機時,體現了國際市場對中國量子計算技術實力的認可。
本源量子聚焦量子計算產業生態建設,打造自主可控工程化量子計算機,圍繞量子芯片、量子計算測控一體機、量子操作系統、量子軟件、量子計算云平臺和量子計算科普教育核心業務,全棧研制開發量子計算,積極推動量子計算產業落地,聚焦生物科技、化學材料、金融分析等多行業領域。
國盾量子主要從事量子通信、量子計算、量子精密測量產品的研發、生產和銷售,并提供相關技術服務,其量子計算產品包括超導量子計算機整機以及操控系統等核心組件。
圖靈量子是我國光量子芯片及光量子計算產業化引領者,打造了軟硬一體的產品體系,并推出全棧自主可控的解決方案。啟科量子圍繞國家通信網、能源網等領域融合發展量子通信、量子計算和量子網絡,致力于解決海量數據處理和信息安全中的核心問題。
量旋科技致力于量子計算產業化和普惠化,依托教育級核磁量子計算機、產業級超導量子計算機等進行產業布局,賦能科研教學、藥物研發等領域。
中國的量子計算企業在迅速崛起。
潛力與挑戰并存需長期投入
從業者普遍認為量子計算潛力巨大,有可能在眾多領域實現革命性突破,如解決復雜科學問題、優化供應鏈管理、加速藥物研發等。中國科學院量子信息重點實驗室副主任、“本源悟空” 科研團隊主要負責人郭國平表示:“算盤和現有計算機的算力差距,就是現有計算機和量子計算機的算力差距?!?/p>
量子計算技術仍處于發展初期,面臨諸多技術難題,如量子比特的穩定性、量子糾錯、量子系統的可擴展性等。清華大學教授翟薈表示,量子計算要真正走向通用化,最重要的一件事是實現量子糾錯 。
由于量子計算研究的復雜性和長期性,從業者強調持續投入的重要性。無論是技術研發、人才培養還是產業生態建設,都需要大量資金和時間。中國科學院院士,上海交通大學物理與天文學院副院長、講席教授賈金鋒認為,從量子計算的特點可以推知,其可能還需要較長一段時間的發展,這就需要在政策、資金或人才等方面給予持久性的支持,而且這種支持可能會持續超過十年 。
許多從業者表示,企業和政府應保持長期戰略眼光,不能因短期內看不到回報而減少投入。量子計算的研發涉及從基礎理論研究到硬件設備制造、軟件算法開發等多個環節,每個環節都需要大量的資源投入,且研發周期長,成果產出具有不確定性,因此長期穩定的投入是推動量子計算發展的必要條件。?
人才培養同樣是從業者關注的重點。隨著量子計算產業的發展,對專業人才的需求日益增長。從高校教育來看,自 2020 年教育部首次增設量子信息科學專業以來,全國已有 13 所高校獲批開設。本源量子等企業與 60 余所高校開展合作,通過建設實驗室、開發教學資源等方式,培養具備量子計算機實踐能力和創新研究能力的人才。從業者在企業內部也需建立完善的人才培養體系,開展技術培訓、項目實踐等活動,提升員工的專業技能和創新能力,為企業和行業的持續發展儲備人才。同時,積極參與行業交流活動,與高校、科研機構保持緊密聯系,促進產學研合作,共同推動量子計算技術的創新與應用。
郭國平認為,中國的量子計算事業需要一代又一代人的接續努力?;鶎恿孔佑嬎憧萍脊ぷ髡卟粌H要造出可用的量子計算機,也要為國家培養有用的量子計算人才?!拔覀儗㈤_放核心實驗室,讓中國高校學生用中國造量子計算機實踐學習量子計算知識,培養更多更好中國量子計算人才。”郭國平說。