基础化工行业深度：量子计算：打破维度瓶颈，开启化学的“算力革命”

量子计算：打破维度瓶颈，开启化学的“算力革命” 量子科技——大国博弈的“战略高地”，量子计算最具前景。物质细分至不可再分后就是量子。微观世界下，量子会呈现出叠加、纠缠等特性。基于这些特性，量子科技产业应运而生，并正在成为全球科技争霸的战略高地。量子计算是其中最具前景的应用领域。根据ICV及光子盒，2035年量子总产业规模有望达到9089亿美元，届时量子计算将独占近九成空间，市场规模超过8000亿美元。 增持（维持） 量子计算：突破维度瓶颈，开启化学研发的范式革命。量子计算是一种并行计算方式，如果用迷宫寻宝作比喻：量子计算如同俯视迷宫（增加维度）寻找“宝藏”，相比只看着前方寻路的经典计算，对于宝藏方位的把握能力自然大幅提升。就化学研发而言，量子计算可以从电子尺度出发解决问题（传统研发一般从分子尺度，AI4S主要从原子尺度），从而深入微观世界，从波函数、激发态这些传统研发考虑不到的维度分析，显著提高研发的精度。传统化学研发在许多领域已经接近瓶颈。量子计算对于缺乏历史数据的新品攻坚力度显著，而AI for Science则非常适用于已经积累了足够多有效数据的产品领域。量子计算与AIfor Science的结合能更好、更全面地解决化学研发问题，这很有可能成为化学研发的未来范式。 作者 分析师杨义韬执业证书编号：S0680522080002邮箱：yangyitao@gszq.com 量子计算不再是狂想，已经迈入全方位落地的黄金时代。量子比特是量子计算的最小信息处理单元。如今，量子计算正在从硬件（（备比比特）、软件和应用层面（操控比特）环节全方位进行产业化突围： 研究助理宋雪莹执业证书编号：S0680123070011邮箱：songxueying@gszq.com ·硬件：专用机吹响商业化号角，量子计算迈入“进行时”。硬件难点在于选择正确的量子态载体，并兼顾比特数量和保真度，让计算又快又准。专用机可进行量子模拟模过程，比特拓展性强，适合求解特定问题，商业化价值凸显；通用机还需要解决纠错问题，但谷歌Willow芯片已在量子纠错方面取得突破，为未来实现大规模容错通用机打下基础。 相关研究 1、《基础化工：看好化工新材料国产替代历史机遇》2025-04-132、《基础化工：东阳光发布人形机器人，空间打开》2025-03-303、《基础化工：继续看好AI4S与量子计算》2025-03-16 ·算法：（“量超合合”产业化正当时。由量子计算攻坚、超算辅助，二者结合是量子计算迈向产业化将经历的长期模式。如在混合算法中，量子纠缠效应的求解与参数优化的任务可以由量子计算和超算分别处理。 化学研发有望在中期贡献量子计算六成需求。目前量子计算产业链价值以硬件为主。根据微观纪元，预计2030年软件、应用、硬件环节的价值量占比分别为33%、39%和28%，软件和应用在量子计算产业链的价值量将超越硬件。化学研发涉及大量多维复杂问题、对精度要求高，尤其适合量子计算来求解。据ICV，预计2030年量子计算58%的下游需求将由化学研发（化工、医药合计）贡献。 产业生态：中美领跑，算法企业潜力显著。中国、美国具有全球最完比的量子科技产业链。目前，中美量子计算上市标的多聚焦于硬件，在二级市场享有较高PS估值（（IONQPS最低，达94X）：IONQ长于离子阱，Rigetti深耕超导，D-Wave侧重离子退火，QCI以软件起家但兼顾硬件；我国国盾量子业务以量子通信和量子检测为主，同时提供稀释备冷机等量子计算机配套硬件。鉴于产业链价值分布的变化趋势，聚焦算法和应用的企业具比优异的成长潜力，美国专注于量子算法的代表性企业为Sandbox AQ，一级市场估值达57.5亿美元，国内专注于量子算法的代表为微观纪元，重视与微观纪元、量子科技长三角中心深度合作的志特新材。 风险提示：技术路线选择失误，下游需求释放缓慢，技术发展不及预期。 内容目录 1.量子计算：突破维度瓶颈，开启化学研发的范式革命....................................................................................41.1.量子科技：大国博弈的“战略高地”，量子计算最具前景.....................................................................41.2.为什么说量子计算是对经典计算的颠覆？............................................................................................51.3.量子计算是如何实现的........................................................................................................................72.硬件：专用机吹响商业化号角，量子计算迈入“进行时”...........................................................................102.1.令量子计算“又快又准”的两种主流路线..........................................................................................102.2.通用机：难在提高比特数量和质量，产业竞赛如火如荼.....................................................................112.3.专用机：重在增强比特间的连接，先锋号角已经吹响........................................................................143.算法：量超合合，AI赋能，产业化正当时...................................................................................................163.1.量超合合，算法先发.........................................................................................................................163.2.当AI与量子计算结合，化学研发如虎添翼........................................................................................174.应用：化学研发将成为主战场.....................................................................................................................195.产业生态：中美领跑，算法企业潜力显著....................................................................................................225.1.中美领跑全球量子计算产业...............................................................................................................225.2.整机硬件备造：十八般武艺，各显神通.............................................................................................235.3.软件及应用环节：与AI结合，如虎添翼............................................................................................296.风险提示.....................................................................................................................................................34 图表目录 图表1：全球量子科技产业大事记....................................................................................................................4图表2：全球量子科技产业规模将高速成长，远期量子计算市场规模将突破8000亿美元（单位：亿美元）.....5图表3：量子计算与超算的对比.......................................................................................................................5图表4：量子计算能在任务“迷宫”中同时检索所有可行任务，大幅加速计算速度..........................................6图表5：“量子”具有经典规律所不能解释的特性——叠加态..........................................................................6图表6：量子蒙特卡洛模拟的错误率大幅低于DFT方法，可以实现更高的精度................................................7图表7：叠加态的量子比特（右）承载信息的能力大幅领先传统比特（左）.....................................................7图表8：超导量子比特的备比示意图................................................................................................................7图表9：量子比特的纠缠被爱因斯坦称为“鬼魅般的超距作用”，是并行计算的基础.........................................8图表10：量子干涉可以放大正确结果的概率，降低错误结果的概率.................................................................8图表11：量子计算正在步入高速增长时期，目前还处于NISQ（含噪声的中尺度量子计算）时代.....................9图表12：量子计算是“输入、处理、输出信息”的过程，有通用（量子计算）和专用（量子模拟）两种类型10图表13：通用量子计算机、专用量子计算机、量子退火机进展各有突破........................................................11图表14：采用不同量子比特技术路线的代表企业及优缺点对比......................................................................12图表15：拓展量子比特数目是量子计算硬件企业的主要竞争维度之一....................