量子科技作为突破经典技术极限的革命性力量，正从实验室走向产业化应用，成为培育经济增长新动能的核心引擎。其涵盖量子计算、量子信息安全、量子精密测量三大核心领域，凭借并行计算、绝对安全通信、超高精度感知等独特优势，赋能金融、能源、医疗等多行业变革。2024 年全球产业规模已达 80 亿美元，且在政策持续加码与技术迭代推动下，呈现指数级增长态势。本报告聚焦产业链关键环节、重点企业与投资机遇，全面解析量子科技产业的发展逻辑与未来潜力。
1 量子计算及产业链（一）实现算力优越，攻克纠错难关
量子计算是基于量子力学核心原理（叠加、纠缠、干涉）构建的信息处理范式，以量子比特（qubit）为基本运算单元，实现了信息处理方式的颠覆性革新。相较于传统计算机，其在大数分解、分子模拟等复杂问题中具备指数级加速潜力，通过专用算法可展现出更快运算速度、更高精度的核心优势，已成为驱动未来算力跨越式发展的关键引擎。
当前全球量子计算竞争日趋白热化，技术创新已从整机研发延伸至上游核心设备与部件领域。在此背景下，中国正加速推进产业链自主化进程，在核心设备研发与系统集成环节取得显著突破，逐步构建自主可控的产业生态。据 ICV TASK & Quantum China 研究数据，量子计算机整机能力排名中，美国与中国稳居第一梯队，欧洲及亚太地区（不含中国）处于第二梯队。
量子计算机定价区间覆盖数十万元至数千万元，核心差异源于性能指标（如比特数）与硬件配置要求（芯片、配套器件及外围设备），配置标准越高，整体造价越高。值得注意的是，比特数并非衡量量子计算机能力的唯一核心维度，芯片保真度、相干时间等质量指标同样关键。从 “九章” 到 “祖冲之” 系列的迭代演进中，中国已成功研制出搭载 105 个物理量子比特的处理器，不仅达成世界级技术成就，更在特定硬件路线上实现 “量子优越性”，标志着中国在算力维度已验证其超越经典计算机的核心潜力。
但需明确的是，光子盒等研究指出，“量子优越性” 的达成并不等同于 “量子实用性” 的落地，量子纠错是通往实用化的核心瓶颈。物理量子比特天然具有脆弱性，固有错误率远高于经典计算机的基础要求，需通过量子纠错编码将 “不完美” 的物理比特升级为 “完美” 的逻辑比特 —— 通常单个逻辑比特需数十至数万个物理比特进行冗余编码保护。量子纠错的关键在于突破 “纠错阈值”：单个物理比特的门操作保真度需超过 99.9% 的极高门槛，才能确保逻辑量子比特的寿命与保真度优于构成元件；若低于该阈值，新增物理比特只会陷入 “输入即垃圾，输出亦垃圾” 的困境，无法支撑有效且长效运行的逻辑比特及实用化量子算法。
行业动态层面，谷歌 Willow 量子处理器的发布及 “量子回声” 算法的提出，实现了可验证的量子优势；IBM 则宣布在 AMD 商用 FPGA 芯片上实时运行核心量子纠错算法。这些动作印证了行业趋势：在降低物理比特错误率的基础上，重点突破容错阈值与实时错误解码能力，实现可扩展逻辑量子比特 —— 当逻辑比特保真度超越组成其的物理比特时，即达成 “盈亏平衡点”，这有望成为量子计算从实验室走向工业级工具的关键标志。
技术路线方面，超导、离子阱与中性原子路线被公认为通用量子计算的主流路径：超导路线凭借工程化成熟度成为当前进展最快的方向，离子阱与中性原子路线各具特色，而光量子、半导体等路线仍受限于扩展性瓶颈。不同路线的核心差异体现在物理载体（电路 / 离子 / 光子）、操控能标（微波 / 光频 / 静电）、环境需求（低温 / 真空 / 磁场）及扩展痛点（退相干 / 串扰 / 光子损耗）等维度。
软件与算法层面，人工智能与量子计算的跨领域融合持续深化：AI 技术不仅在硬件调控、线路优化等场景发挥关键作用，更有望催生量子 - 经典混合智能的新型计算架构。当前算法研发仍以适配含噪中等规模量子（NISQ）处理器的混合算法为主，而谷歌 Gröss 码协议等量子纠错领域的突破，正为通用量子计算奠定核心基础。
应用落地方面，尽管量子优越性已在特定任务中得到验证，但受限于硬件性能，当前产业应用仍以探索性场景验证为核心，整体处于从实验室技术向实用化工具演进的关键培育期。
（二）量子计算产业链分析
上游（产业基石）：核心环节包括极低温环境、精密测控系统、核心光子 / 芯片组件，其成熟度直接决定中下游性能与规模化。欧美企业在技术、资源上占优，我国企业快速崛起并推进国产替代，但部分关键设备仍有提升空间。
极低温环境：稀释制冷机（10mK 级）为超导路线核心，我国企业突破技术封锁，产品达国际主流水平，2024 年中国市场恢复至近制裁前规模，但面临大冷量提升、氦 - 3 进口依赖等挑战。控制系统：分固态（超导 / 半导体）与非固态（离子阱 / 中性原子）体系，核心难点是同步提升比特数与操控精度。核心组件：窄线宽激光器需高稳定性、低噪声，感光元件向高探测效率、低暗计数演进。量子芯片：与经典半导体工艺部分兼容（超导路线领先），融入纠错逻辑，EDA 工具链逐步完善；半导体量子点等路线受材料与加工精度限制，工程化滞后。中游（生态核心）：集中了原型机制造商与软件供应商，超导路线为原型机主流（占比超 1/3），2024 年在门保真度、运算速度、比特扩展性上实现突破，产业化路径更明确。软件层形成全生命周期工具链：量子 EDA（芯片仿真）、测控系统软件（实时调控）、编译软件（指令转化）。国内外对比：欧美在企业数量、原型机制造、软件研发、开源社区上占优，我国政策完善，企业成长空间广阔。
下游（应用转化）：以量子云服务为核心载体，降低使用门槛，连接硬件与用户，加速算法验证与应用探索。当前需求以科研领域为主，正向商业化场景迁移，金融（投资组合优化、风险建模）、生物医药与化工材料（分子模拟、新材料发现）为重点潜力领域。
国内外对比来看，IBM、亚马逊、微软等国外企业的量子计算云平台在资源共享性、硬件多样性、应用案例丰富性、服务模式商用化等方面走在全球前列，并积极与不同行业企业合作，联合探索量子计算在相关行业领域的应用。我国量子计算云平台供应商在平台间协同合作、后端硬件水平、商业模式探索等方面仍有待提升。
在全球量子计算产业的竞争格局中，美国展现出全面领先的综合实力。其优势建立在完善的政策体系、雄厚的技术积累与活跃的资本生态之上，形成了从上游核心部件到中游整机研发、再到下游行业应用的完整产业闭环。尽管在低温设备等特定领域仍依赖欧洲供应链，但通过紧密的跨国合作与专利布局,美国成功构建了安全且有弹性的供应链体系。科技巨头如IBM、Google和Microsoft的深度布局，加之金融、医药、国防等领域的积极应用探索，共同巩固了其全球领导地位。
欧洲凭借其在高端制造领域的传统优势，在上游核心设备供应环节占据重要地位。Bluefors、Oxford Instruments等企业提供了国际顶尖的低温解决方案，而Rohde Schwarz、M SquaredLasers则在测控与激光领域保持技术领先。然而，欧洲在中游整机研发与下游应用生态建设方面整体稍逊于中美，正通过促进本土企业与传统行业巨头(如Roche、BASF)的合作，加速量子计算在各行业的落地应用。
而中国量子计算产业在外部技术限制的背景下，坚定推进自主可控的供应链建设。通过国家级政策引导与系统性布局，在上游关键设备领域实现了一系列突破，稀释制冷机、测控系统等核心部件已逐步完成国产替代。中游环节，以高校院所及衍生企业为核心的创新体系正持续发力，但或多或少面临研发资金相对紧张等挑战。以中电信量子集团为代表的央企正积极发挥产业引领作用，协同创新力量共同推动技术发展。
（三）量子计算投融资及产业规模情况分析
根据ICV TA&K & Quantum China统计，2024年全球量子计算领域融资规模达20.15亿美元，同比增长30.34%。从地域分布看，美国以12.60亿美元的融资规模占据全球主导地位，其融资规模相当于排名第二至第七国家融资总额的约两倍。英国(1.80亿美元)、加拿大(1.75亿美元)、澳大利亚(0.94亿美元)、以色列(0.71亿美元)、德国(0.58亿美元)等国家紧随其后，共同构成了量子计算投资的第二梯队。中国当年融资规模为0.47亿美元，位居全球第七，在绝对规模上与美国存在一定差距。
投资重点在2024年出现显著回调，重新由软件向硬件领域集中。这一转变主要源于两个关键因素：一方面，投资者认识到当前NISQ级量子处理器尚难以充分发挥现有量子算法的理论优势，硬件性能瓶颈已成为制约产业发展的主要矛盾；
另一方面，随着Heron、祖冲之三等新一代处理器在性能指标上取得突破，硬件技术进步的可观前景重新提振了市场信心。从区域策略来看，美洲硬件投资占据了该地区软硬件总投资额的92.71%，欧洲与亚洲也呈现出相似的投资偏好。这一投资趋势的深层逻辑与经典计算机发展历程相呼应：在技术萌芽期，产业价值主要沉淀在硬件环节；同时，领先的硬件企业通过向云平台、软件工具及行业应用等下游环节延伸，构建全栈能力的战略布局。从全球视野看，各国加大对硬件投入不仅基于商业考量，更蕴含着确保本国在下一代计算技术中掌握战略主动权的深远意图。
量子计算产业正迎来指数级增长窗口，根据ICV TASK & Quantum China预测，全球产业规模将从2024年的50.37亿美元攀升至2035年的8077.50亿美元，实现超过160倍的规模扩张。这一增长轨迹将呈现明显的阶段性特征：2027年专用量子计算机的性能突破推动产业规模突破百亿美元大关；2030年前后产业将进入加速期，规模有望达2199.78亿美元；而在2035年左右通用容错量子计算的实现，将引领产业进入真正意义上的爆发阶段。整体来看，前期依赖硬件性能突破奠定基础，中期通过专用领域应用打开市场，长期则依托通用计算能力实现全面产业化。
上游市场规模预计从2024年的20.4亿美元增长至2035年的2527.2亿美元。其中，量子比特测控系统作为维持量子相干性的关键环节，因更精密、高效的测控系统的持续需求增加，从而增长最为迅猛，市场规模将从2024年的数亿美元扩展至2035年的996.2亿美元。同时，量子芯片作为计算能力的核心载体，随着对更先进、可扩展的量子芯片的需求持续上升，同样将实现指数级增长。
2 量子信息安全及产业链（一）推动网络跃升，筑牢量子防线量子安全是量子科技领域相对成熟、确定性较强的市场。量子安全作为应对量子计算威胁的核心防御体系，已形成以物理层安全与数字层安全为双翼的技术架构：物理路线即量子保密通信，其核心是密钥分发的安全；它利用量子不可分割、不可复制、测不准等物理特性，生成随机数作为密钥，并在分发过程中确保任何窃听行为都会因干扰量子态而被通信方案，从而在物理原理上保障了密钥传递的过程安全。与之互补，数字路线则以抗量子密码为核心，旨在设计并部署新型密码算法，使得即使在未来量子计算机的攻击下，其计算复杂度仍足以保障信息的长期安全。
PQC(抗量子密码)和QKD(量子密钥分发)是两条主流的实现量子安全的技术路线，但并不是非此即彼的。鉴于我国完善的光纤基础设施，QKD能与之深度融合，构成信息安全长期、可靠的底层基础。同时，引入PQC则能够发挥其算法灵活、易于升级的优势，形成有效的增强防护。因此，国盾量子主张，基于我国国情，采用“QKD为基础，PQC为增强”的融合防护模式更为合适。
量子保密通信正处于从点对点链路验证向规模化网络建设的关键转型期：随着全球量子计算研发进程加速，传统加密体系面临日益严峻的挑战，推动量子安全通信网络进入快速部署阶段。从初期的点对点量子密钥分发，逐步发展为支持多用户接入、具备路由交换能力的城域量子网络。与此同时，天地一体化网络架构成为重要发展方向，通过融合卫星量子通信与地面光纤网络，有效拓展量子密钥分发的覆盖范围与应用场景。
例如，中国电信正在积极推进量子城域网与“墨子号”量子科学实验卫星的星地协同验证。根据ICV等机构统计数据，截至2024年底，全球已建成近30个量子通信网络，并有超过10个网络项目正在积极推进中。这一建设热潮主要集中在中国、欧洲、美国及日本等科技领先地区，反映出各国对构建量子时代通信安全屏障的战略共识。这一网络化发展趋势，不仅为政务、金融、能源等关键领域提供未来安全保障，更将催生包括核心设备、组网方案、安全服务在内的全新产业生态，为量子通信技术的商业化应用开辟更广阔空间。
我国量子科技上市公司代表——国盾量子在量子保密通信业务的商业模式主要可分为三种：第一种，作为量子保密通信基础设施的核心设备供应商和技术服务提供商，将量子密钥分发设备部署在经典运营商机房，利用经典通信光纤分信道传输量子光信号，从而把经典光纤网络升级为带密钥传递的安全量子保密通信网络；
第二种，提供面向客户的量子安全平台及解决方案。例如，面向电力、银行等对保密性要求较高的领域，提供密码服务平台等方案，通过搭建量子密钥分发平台等，客户用平台产生的密钥进行信息加密；
第三种，国盾量子与中国电信合作推出量子密语业务，目前普通用户可以在部分电信营业厅办理相关业务或套餐，更换成预先“量子密钥”的SIM卡，利用量子密钥和国密算法，结合“一话一密”、“一次一密”，将量子安全技术和语音通话结合，保护工作信息、商业秘密和敏感数据的安全存储和传输。普通用户向电信付费，电信方面采购国盾量子的密钥技术服务并结算。增值服务或企业客户较多，也可用于企业日常数字化办公应用（会议、公文、邮件等）、身份认证等，下游客户包括公检法、企业用户、个人用户等。
（二）量子安全产业链分析
量子安全产业链的上游作为技术基石，聚焦核心硬件与基础软件的研发突破。在硬件层面，量子光源、单光子探测器等专用光电器件与高性能密码计算芯片构成产业发展的基础支撑；软件层面则围绕量子密码算法设计、量子通信协议实现等关键环节构建核心技术壁垒。
产业链中游承担着技术产品化与解决方案集成的角色，厂商将上游核心技术转化为量子密钥分发终端、量子随机数发生器等前沿设备，并通过构建融合量子密钥分发与抗量子密码的混合安全方案，推动“物理安全”与“数学安全”的协同发展。
根据ICV TASK & Quantum China统计，量子安全产业链的下游在金融、政务和电信等高安全需求领域已取得一定应用成果。金融行业是积极探索应用的典型，众多银行利用量子保密通信和抗量子密码技术，保障金融交易数据的保密性、完整性和不可抵赖性，防范潜在的量子计算攻击风险。国防领域，机构运用量子安全技术，增强军事通信和信息系统的安全性，确保国防信息安全。通信电网行业同样积极应用，量子安全技术保障通信网络稳定和电力系统数据安全。尽管当前市场仍以国家级项目为主导，但随着技术成熟度提升，量子安全技术正逐步向物联网、自动驾驶、无人机等新兴领域拓展，为其提供高安全性的量子安全保障。
（三）量子安全投融资及产业规模情况分析根据ICV TASK & Quantum China统计，量子安全领域在2024年展现出稳健的发展态势，全球产业规模达到12.9亿美元，同比增长19.4%。这一增长主要得益于量子密钥分发、量子随机数发生器及抗量子密码等核心技术的持续突破，以及全球范围内对量子安全威胁认知的不断深化。
从融资环境看，2024年全球共有11家量子安全企业获得融资，总金额达1.37亿美元，且较2023年有所提升，但增速相对平缓。这一现象反映出资本对该领域仍保持审慎态度，行业规模较小与投资回报不确定性成为制约社会资本大规模流入的主要因素。量子安全产业发展将呈现明显的阶段性特征：2027年前为缓冲期，经典密码体系仍将维持相对安全；2035年左右随着经典密码面临实质性威胁，量子安全需求将迎来爆发式增长，ICV预计到2030年，产业规模将突破170亿美元，2024-2030年间年均复合增长率有望达到55.9%。
从量子安全各细分领域来看:根据ICV TA&K & Quantum China统计，产业规模方面，抗量子密码(POC)以6.56亿美元的规模领跑，其发展得益于美国NIST首批抗量子加密正式标准的发布，为行业提供了明确的技术规范与发展方向;量子密钥分发(QKD)作为物理层安全的代表，市场规模达5.09亿美元，技术成熟度较高，在国防、电力、金融等高安全需求领域已形成稳定应用;量子随机数发生器(QRNG)虽然规模相对较小，为1.16亿美元，但其与PQC的技术协同价值日益凸显，通过提供真随机数源显著增强了密码体系的安全基础。
区域竞争格局呈现显著特征:中国在QKD和QRNG领域保持全球领先地位，体现了其在量子通信工程化方面的优势;北美则在PQC领域占据绝对主导，反映出其在密码算法与软件生态方面的传统实力。
3 量子精密测量及产业链（一）突破感知极限，赋能精准应用量子精密测量技术是量子科技核心应用方向，通过操控与读取原子能级、粒子自旋等量子态演化信息，实现物理量 “从无到有”“从有到精” 的超高精度感知。该技术主要分为原子 / 离子、固态自旋及超导传感器四类，可覆盖磁场、时频、重力、旋转等关键物理量测量需求。其核心优势在于突破经典测量极限的精度与强抗干扰能力，使其在国防侦察、资源勘探、医疗成像、下一代通信系统等领域具备变革性应用潜力。典型应用包括国盾量子冷原子重力仪（重力加速度测量精度达小数点后八位，可联网组网探测地下地层变化）与光量子雷达（能检测空气中气溶胶等杂质，弥补传统雷达多类缺陷）。
（二）量子精密测量产业链分析
量子精密测量产业的上游主要包括核心硬件、外围保障系统和辅助硬件：核心硬件领域，超导纳米线单光子探测器凭借其卓越的探测性能成为量子雷达等应用的关键元件；超稳态微波激光器为光学设备提供精度保障；低相位噪声微波源直接决定原子钟与重力的最终性能；而微纳技术推动下的芯片级原子气室正加速传感器的小型化进程。外围保障系统通过低温、真空、磁屏蔽和隔振技术的协同，为量子态操控创造理想环境。此外，辅助硬件中，高性能低温线缆与电光调制器等组件则承担着信号保真与精确转换的关键职能。
中游整机制造领域，量子传感器正朝着集成化与模块化方向快速发展。当前时频、磁场和重力传感领域技术成熟度较高，已在多个行业实现应用突破，而在电场、温度等传感方向的技术优势尚待充分释放。未来整机发展将聚焦小型化与低功耗设计，以拓展在工业检测、移动设备等更广泛场景的应用空间，将有望推动量子精密测量从专业仪器向普惠化工具转变，为下游应用生态的繁荣奠定坚实基础。
量子精密测量技术在下游应用领域广泛：在时频计量领域，原子钟凭借其卓越的频率稳定性，为卫星导航、金融结算及深空探测等关键基础设施提供高精度时间基准。量子成像与雷达技术则通过突破经典探测极限，在国防侦察、智能交通及环境监测等领域构建起新的技术范式。在生物医学领域，量子磁力传感器凭借其超高时空分辨率，为脑科学研究与神经疾病诊疗提供全新工具。量子电场测量技术则通过捕捉生物体微弱电信号，推动着新型医学诊断设备的发展。在资源勘探与基建监测领域，量子重力仪与陀螺仪凭借在动态环境下的稳定表现，为矿产探测、地下空间测绘等应用提供了革命性的解决方案。工业自动化领域同样受益显著，量子压力传感器与温度传感器在极端环境下的稳定性，正推动着高端制造、能源化工等行业的技术升级。
（三）量子精密测量产业规模情况分析根据ICV TASK & Quantum China统计，2024年，全球量子精密测量产业规模达到16.74亿美元，其中北美占比39.12%、欧洲占比28.40%、中国占比17.89%、亚太地区（除中国外）占比9.95%、其他地区占比4.65%。ICV预计到2035年，随着量子精密测量市场的不断成熟和发展，全球产业规模将升至44.97亿美元。
从技术领域分析，时频测量作为产业的价值重心，其市场规模有望持续领跑，这得益于原子科学技术在导航、通信等关键基础设施中的广泛应用。重力测量领域预计将在未来十年迎来显著增长，其驱动力主要来自量子重力仪在矿产资源勘探、地质结构监测等领域的新兴需求。磁力测量凭借在生物医学成像、基础科学研究及国防应用中的成熟场景，继续保持稳定的市场地位。而旋转、电场、温度及压力等新兴测量领域的产业规模较小，其发展更多由特定的工业检测与科研需求驱动。
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