本文來自微信公眾號“AI芯天下”，作者/方文三。
量子產(chǎn)業(yè)與傳統(tǒng)科學領域相互交融，其產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模不斷擴大。
據(jù)預測，至2035年，量子產(chǎn)業(yè)賽道規(guī)模有望攀升至八千億美元，產(chǎn)業(yè)鏈參與者規(guī)模逐步擴大，新進入者持續(xù)涌現(xiàn)。
產(chǎn)業(yè)支柱領域及投資情況
量子技術可劃分為五大支柱領域，包括質量控制、量子模擬、量子通信、量子傳感與計量以及使能技術，這些領域共同構成了量子技術的核心框架。
量子信息產(chǎn)業(yè)鏈自上而下涵蓋了基礎光電元器件、量子通信核心元器件、量子通信傳輸干線、量子系統(tǒng)平臺以及應用層等關鍵環(huán)節(jié)。
其中，基礎光電元器件和核心設備是量子通信的技術與硬件基石；
量子傳輸干線則承載著遠程量子通信及量子網(wǎng)絡的傳輸任務；
量子系統(tǒng)平臺則負責對信息進行整合處理，并根據(jù)需求發(fā)出相關指令，是維護整個系統(tǒng)穩(wěn)定運行的軟件基礎。
根據(jù)麥肯錫2024年發(fā)布的報告，北美市場在量子技術領域占據(jù)領先地位，擁有近40%的參與者和超過60%的啟動資金。
在硬件廠商方面，北美地區(qū)占據(jù)了顯著優(yōu)勢，12家最大的硬件廠商中有10家位于北美。
而中國則在量子通信商業(yè)實施方面展現(xiàn)出廣泛的應用場景。
在公共資金投入方面，中國以超過150億美元的投入位居前列，緊隨其后的是歐洲大陸（包括歐盟及其成員國、英國、瑞士和以色列），其總投入約為130億美元。
發(fā)展目標呈現(xiàn)多元化和差異化
在量子計算領域，預期至2030年左右將實現(xiàn)商業(yè)化應用，市場規(guī)模有望突破千億美元大關。
量子計算技術正日益受到全球范圍內的關注與投資，成為前沿科技領域的重要攻關方向。
預計在未來10至15年內，量子計算技術將實現(xiàn)商業(yè)化落地，至2030年市場規(guī)模將超過千億美元，年均復合增長率高達79.72%。
在量子信息產(chǎn)業(yè)的多個分支中，量子計算主要聚焦于突破經(jīng)典計算的算力極限，實現(xiàn)算力飛躍；
量子通信技術則側重于為經(jīng)典通信提供更為安全可靠的加密手段；而量子測量則致力于提高物理量測量和信息獲取的精度、分辨率及穩(wěn)定度。
量子計算作為量子信息技術產(chǎn)業(yè)的核心組成部分，具有催生新質生產(chǎn)力的戰(zhàn)略地位。
量子態(tài)所具備的疊加和糾纏等特性，使得量子比特能夠存儲大量信息并支持高速并行化計算。
在部分特定問題中，量子計算已展現(xiàn)出遠超經(jīng)典計算的[量子霸權]，成為推動新質生產(chǎn)力發(fā)展的重要方向。
展望未來，隨著量子計算機技術的不斷進步和成本的顯著降低，其在產(chǎn)業(yè)中的應用將全面加速。
量子通信技術作為網(wǎng)絡安全領域的核心子產(chǎn)業(yè)，涉及多個行業(yè)安全產(chǎn)品的研發(fā)與應用。
預計未來幾年將實現(xiàn)快速增長，至2025年有望達到35.04億美元，至2030年全球量子通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模預計將達到78.5億美元。
量子信息技術發(fā)展的技術路線
從技術路線的演進來看，量子信息三大技術領域在研究深度、技術成熟程度、產(chǎn)品工程化能力以及產(chǎn)業(yè)化應用前景等方面均呈現(xiàn)出明顯的差異性。
當前，量子信息技術的研發(fā)與應用仍面臨著一些關鍵的共性技術和核心問題，亟待進一步的攻關與突破。
例如，在量子通信領域，高品質量子態(tài)光源的制備、高效糾纏態(tài)的制備分發(fā)及探測技術、高性能單光子探測技術的研發(fā)，以及量子態(tài)存儲與中繼技術的優(yōu)化等；
在量子計算領域，高維糾纏態(tài)的制備與操控技術、高品質樣品材料的制備工藝、超低溫和磁場隔離環(huán)境的構建、高精度操控測量系統(tǒng)的開發(fā)等；
在量子測量領域，高精度操控系統(tǒng)的研發(fā)以及集成化隔離屏蔽環(huán)境的建設等。
對上述基礎共性關鍵問題的攻關與突破，是量子信息技術邁向實用化和產(chǎn)業(yè)化的主要制約因素。
產(chǎn)業(yè)核心板塊發(fā)展愈發(fā)寬廣
量子通信主要利用量子態(tài)傳遞信息，涉及量子密碼調制、遠程傳態(tài)和密集編碼等關鍵技術。
其典型應用包括量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)，可與量子計算技術融合形成量子通信網(wǎng)絡。
這些技術為軍事國防、國家政務、金融交易、互聯(lián)網(wǎng)云服務以及電力系統(tǒng)等領域提供了強大的信息安全保障。
在量子測量領域，商業(yè)化程度已相對較高，其中量子磁力計和量子時鐘占據(jù)市場主導地位。
據(jù)統(tǒng)計，2022年全球量子精密測量市場規(guī)模已達到13.27億美元，預計至2030年將增長至25.27億美元。
量子磁力計和量子時鐘分別占據(jù)市場份額的41%和34%，顯示出量子測量技術在市場中的廣泛應用和巨大潛力。
從投資角度看，全球對量子信息領域的投資規(guī)模正在不斷擴大。
2023年，全球量子信息投資總額已達到386億美元，其中中國以150億美元的投資總額位居全球首位，充分體現(xiàn)了我國對量子科技發(fā)展的高度重視和大力支持。
雖然目前量子技術仍處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段，但其廣泛的應用潛力和巨大的市場前景已引起全球范圍內的廣泛關注。
綜合量子計算、量子通信和量子測量三大領域的市場規(guī)模預測，至2025年全球量子信息市場規(guī)模有望達到101.65億美元，至2030年更是預計將達到驚人的1300.77億美元，年均復合增長率高達66.5%。
量子測量技術利用磁、光與原子的相互作用實現(xiàn)超高精度和高靈敏度的測量，突破了經(jīng)典測量的極限。
盡管量子傳感器在應用場景上具有廣泛的潛力，但其商業(yè)化和產(chǎn)業(yè)化進程仍處于初級階段，未來仍有巨大的發(fā)展空間和市場需求等待挖掘。
量子產(chǎn)業(yè)備受關注的原因及主要變化
從國家戰(zhàn)略層面來看，量子產(chǎn)業(yè)符合對心智生產(chǎn)力的定義，因此被國資委列為啟航企業(yè)的高優(yōu)先級發(fā)展領域；
根據(jù)產(chǎn)業(yè)調研結果顯示，隨著量子計算機計算能力的快速提升及其可能帶來的密碼破譯威脅；
量子密碼產(chǎn)業(yè)將迎來標準加速建立和試點加速的重要時期，這將促使各國加快制定抗量子算法標準，我國亦有望緊隨其后推出相關標準。
今年量子產(chǎn)業(yè)的變化主要體現(xiàn)在以下三個方面：
①量子計算生產(chǎn)力與人工智能技術的結合，將帶來顯著的生產(chǎn)力提升；
②量子密碼技術的持續(xù)發(fā)展與安全性保障的日益重要，將為信息安全領域注入新的活力；
③量子通信產(chǎn)業(yè)的加速落地，特別是在城域網(wǎng)建設方面的商業(yè)化、產(chǎn)業(yè)化步伐加快，將進一步推動量子通信技術的廣泛應用。
產(chǎn)業(yè)應用預計將全面加速
隨著量子計算機技術的不斷成熟和成本的大幅降低，其產(chǎn)業(yè)應用預計將全面加速。
業(yè)內預計，在2034年至2040年期間，我們有望成功研制出具備糾錯功能的通用量子計算機，并在2040年之后正式邁入全面容錯量子計算（FTQC）的新時代。
在量子計算技術體系中，硬件、軟件、算法構成了堅實的三大支柱，而云平臺則成為集成這三者并面向用戶提供服務的核心應用與產(chǎn)業(yè)生態(tài)匯聚點。
從硬件層面來看，量子計算機主要分為邏輯門量子計算機、專用量子計算機以及基于經(jīng)典計算的模擬器三種類型，它們各自在特定領域發(fā)揮著重要作用。
在軟件領域，應用開發(fā)軟件、計算編譯軟件、測控系統(tǒng)軟件和芯片EDA軟件等構成了量子計算軟件生態(tài)的主要組成部分，為量子計算的應用提供了必要的工具和支持。
算法方面，量子模擬和組合優(yōu)化等算法在量子計算中發(fā)揮著關鍵作用，為解決實際問題提供了有效的手段。
據(jù)預測，到2029年，量子市場的總規(guī)模有望達到18.32億美元。其中，量子計算硬件和量子即服務（QaaS）預計將實現(xiàn)大幅增長，分別有望達到4.38億美元和5.28億美元。
同時，在量子密鑰分發(fā)（QKD）和量子隨機數(shù)生成器（QRNG）的推動下，量子市場的規(guī)模將進一步擴大至2.49億美元。
盡管量子傳感目前仍處于利基地位，但其具備的精確測量能力為各種參數(shù)提供了重要的技術手段，預計到2029年其市場價值將達到6.17億美元。
隨著技術的不斷進步和應用場景的拓展，預計到2034年，在量子即服務（QaaS）的推動下，量子市場的總額有望達到33.24億美元，其中量子計算將在未來占據(jù)主導地位。
結尾：
人工智能作為一種具有戰(zhàn)略意義的技術，被視為引領科技革命和產(chǎn)業(yè)變革的關鍵力量，并有望成為推動經(jīng)濟社會持續(xù)發(fā)展的新動力引擎。
同時，隨著人工智能與量子計算的深度融合與發(fā)展，兩者相互促進，有望共同引領新一輪的技術創(chuàng)新與突破。
部分資料參考：瞻研究：《2024年中國戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)之——量子信息產(chǎn)業(yè)全景圖譜》，半導體產(chǎn)業(yè)縱橫：《量子產(chǎn)業(yè)掀起新的淘金熱》，趨勢派：《量子產(chǎn)業(yè)鏈最新交流》，前瞻產(chǎn)業(yè)研究院：《預見2024：量子信息產(chǎn)業(yè)技術趨勢展望》，天翼智庫：《量子發(fā)展觀（五）：量子計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)》
