全球量子计算用同轴电缆市场分析报告

2025 全球量子计算用同轴电缆市场分析报告 2025/05 量子科技产品系列报告 集成赋能产业新程 在迈入量子时代的浪潮中，同轴电缆这一看似平凡的连接元件，正以其独特的低温特性、微波传输能力和结构创新，成为超导量子计算系统中不可或缺的关键纽带。 从技术演进维度来看，极低温同轴电缆已突破传统应用边界。早期，它仅作为室温射频测试的连接线材，而如今在接近绝对零度（10mK）的极端环境中，需同时满足高保真信号传输、精准热负载控制以及高效抗环境干扰等严苛要求。其材料体系从单一金属导体，逐步拓展至柔性超导合金、多路微带结构，甚至融合电光复用技术，每一次突破都推动着量子系统集成向更高层级迈进。 市场格局方面，极低温同轴电缆领域呈现出复杂的竞争态势。过去，国际高端厂商凭借技术壁垒长期垄断市场，形成高准入门槛。但近年来，国内产业链加速布局，通过材料国产化与工艺创新实现突围，逐步打破国外技术封锁，形成了与国际巨头同台竞争的新格局。 本报告以超导材料类、低温非超导金属类和创新结构类三大产品形态为研究对象，深入分析其在不同温区（4K以下与4K以上）的市场定价机制与成本构成。同时，结合量子计算技术发展趋势，前瞻性探讨柔性化、高密度集成、光电复合等未来技术路径，并构建基于量子比特规模与稀释制冷机装机数量的需求预测模型，为市场参与者提供量化决策依据。 当前，超导同轴电缆技术发展仍面临诸多挑战。“布线墙”问题限制了量子比特数量的规模化扩展，制冷极限也对电缆性能提出更高要求。但与此同时，柔性电缆、光纤传输与复用技术的突破，为行业发展带来新的机遇。国际供应链的高壁垒虽带来风险，却也倒逼国内企业在关键环节实现自主可控。 在这场关乎未来计算范式的科技竞赛中，极低温同轴电缆早已超越传统工程连接件的范畴。在未来可预见的技术竞争与合作浪潮中，谁能解决低温连接的极限挑战，谁就可能在量子系统集成能力上攀上新的高峰。 01本报告体现的内容和阐明的观点力求独立、客观，本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。 02本报告旨在梳理和呈现全球与量子计算用同轴线缆细分技术和产业领域的重要进展，涉及数据及信息以公开资料为主，以及对公开数据的整理。并且，结合发布之时的全球经济发展状态，对短期未来可能产生的影响进行预判描述。 03本报告版权归光子盒研究院所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，须注明来源（全球量子计算用同轴电缆市场分析报告[R].光子盒研究院.2025.05）。本报告最终解释权归光子盒研究院所有。 04任何个人和机构，使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、印刷等。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。 05本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。 06本报告涉及动态数据，呈现截至统计之时的情况，不代表未来情况，不够成投资建议，请谨慎参考。 本研究报告基于系统化、科学化和多元化的研究方法论，通过深度数据挖掘、专家洞见提炼、产业建模分析与多维价值链梳理，全方位评估量子科技的技术前沿、市场潜力及其产业化路径。 01多源数据收集与验证：本研究采用横跨多维度、多渠道的精细化数据采集策略，涵盖量子科技领域的多元数据源，包括全球量子计算同轴线缆产业链中的核心企业公开数据、领先科研机构的技术研发 成果、政策法规解读、行业市场洞察及学术文献等。为确保数据的广泛代表性与严谨性，我们对采集数据进行了多轮验证与交叉比对，构建高质量的实证数据集，以支持后续分析工作的科学性与精确性。 02专家网络与深度访谈：通过建立涵盖不同领域的多层次专家网络，本研究与量子计算领域的一线从业人员展开了深度对话。受访专家包括知名量子企业的创始团队及技术负责人、行业协会的资深顾问、顶尖高校及科研机构的量子科学家等。访谈以结构化与非结构化相结合的方式进行，围绕技术路径、企业商业模式及未来发展等关键议题展开，从而提炼具有高度前瞻性的洞见。 03先进建模与数据量化分析：结合全球管理咨询领域的实践经验，研究构建了多层次分析框架与量化模型，以揭示量子计算同轴线缆产业的动态趋势和潜在价值。运用各类统计模型、预测算法及市场模拟技术，对市场规模及产业链分布进行量化分析，力求精准刻画量子计算同轴线缆行业的发展路径及关键驱动因素。 04产业价值链及场景化洞察：研究采用端到端价值链分析方法，全面梳理量子计算同轴线缆在产业链各环节中的核心要素，从上游关键技术与核心组件研发，到中下游应用场景开发及市场拓展。 1.产品介绍5 2.技术现状与技术壁垒10 3.在量子计算的应用12 4.市场分析16 5.竞争格局29 6.未来展望32 01 产品介绍 01产品分类 用于量子计算中的同轴电缆，核心材料属性和应用场景可分为超导材料类同轴电缆、低温非超导金属类同轴电缆、创新结构类同轴电缆。 超导材料类同轴电缆——柔性超导铌钛（NbTi）同轴电缆 铌钛同轴电缆为保持信号完整性提供了解决方案，同时最大限度地减少了低温下的热负荷。当冷却到其超导转变温度9.2K以下时，NbTi中心导体为信号传输提供零电阻丝，而超导外导体利用迈斯纳效应保护传输信号免受干扰。 特性：电缆外径：0.040”；特性阻抗：50Ω；中心导体材料：NbTi；外导体材料：NbTi编织层；介电材料：PTFE。 低温非超导金属类同轴电缆——柔性不锈钢同轴电缆 不锈钢同轴电缆提供低导热性解决方案，可用于在大温度梯度下最大限度地减少热负荷。它有点磁性。 特性：电缆外径：0.040”；特性阻抗：50Ω；中心导体材料：304不锈钢；外导体材料：304不锈钢编织层；介电材料：PTFE。 创新结构类同轴电缆——柔性微波电缆 DelftCircuits开发了一种名为Cri/oFlex的创新量子计算机电缆技术，产品名称Cri/oFlex代表Cryogenici/owhichisflexible（柔性低温i/o） 特性：随着量子比特数量的增加，缩小了外形尺寸，并可扩展；低导热性 （3K–0.7K时每个通道的热负荷<4μW）；易于安装；集成信号衰减和滤波；高耐久性。 02产品价格 4K以下 位于15mK-4K级之间的铌钛同轴电缆、每根价格高达3千美元。 4K以上 NbTi和Nb3Sn超导线材的价格分别为1-2美元/m和5-10美元/m。 NbTi和Nb3Sn超导线材技术已经相当成熟，用NbTi线材绕制一个生成磁场为8T的超导磁体或者用Nb3Sn线材绕制一个生成磁场为15T的超导磁体已经不存在任何技术问题。生产厂家中，西部超导公司为国内行业龙头，目前有NbTi线材，规格为0.5-1.6mm直径，150-1100A（@4T，4.2K）临界电流。 图表1不同超导类型线缆规格概况 03生产工艺 根据西部超导的“一种量子计算机用超导同轴电缆的制备方法”，其制备方法涵盖以下步骤： 步骤一，将净化后的NbTi合金熔体置于真空炉下室内的坩埚中；步骤二，对金属毛细管模具进行预热，并置于真空炉上室内； 步骤三，调整所述真空炉下室和所述真空炉上室的真空度，使所述NbTi合金熔体被吸入所述金属毛细管模具，冷却后开模，取出NbTi毛细管； 步骤四，将NbTi/Cu单芯组装棒作为原材料进行冷拉拔，获得NbTi/Cu单芯线，腐蚀去铜后获得NbTi细丝； 步骤五，采用PTFE涂层材料对NbTi细丝进行反复涂敷和固化，得到带绝缘层NbTi细丝； 步骤六，将所述带绝缘层NbTi细丝嵌于所述NbTi毛细管内，并在两端焊接接头，得到量子计算机用超导同轴电缆。 该制备方法结合了真空吸铸和涂敷固化技术，具有以下优点： ①通过结合真空吸铸和涂敷固化技术，降低了超导同轴电缆的制备难度； ②通过调整真空炉下室和真空炉上室的真空度，使NbTi合金熔体被吸入金属毛细管模具，即采用真空吸铸技术制备NbTi毛细管，提高了毛细管致密度，降低了气孔率； ③通过将NbTi/Cu单芯组装棒作为原材料进行冷拉拔，获得NbTi/Cu单芯线，腐蚀去铜后获得NbTi细丝，提高了细丝尺寸精度和表面光洁度； ④通过采用PTFE涂层材料对NbTi细丝进行反复涂敷和固化，得到带绝缘层NbTi细丝，提高了绝缘层的黏合性和致密性，进而提高了绝缘性。 一种用于量子计算机的超导同轴电缆的制备方法与流程 02 技术现状与技术壁垒 第二章 技术现状与技术壁垒 01技术现状 测控微波信号传输链路是连接超导量子芯片和测控电子学设备的桥梁，它负责高保真度地传输操控和探测量子信息的微波脉冲信号，并且最大限度地减少外部噪声的引入。 目前，同轴微波电缆是主流的信号传输方式，但随着量子比特数量的增加，这种传输方式面临集成化和制冷量的双重挑战。例如，一个集成1000个量子比特的芯片至少需要1100多根控制线，而现有稀释制冷机的高密度布线能力和制冷量难以满足需求，同时国际上对稀释制冷设备的禁运加剧了我国的技术压力。 02技术壁垒 同轴线缆在超导量子计算系统中的核心壁垒主要体现在低温兼容性、高频稳定性、低损耗与低噪声、空间适应性以及供应链受限等方面。 超导同轴电缆需在4K至10mK极端低温下保持零电阻特性，并具GHz级（5-10GHz）微波传输能力，同时通过多级衰减和滤波抑制热噪声，以防止量子比特退相干。此外，线缆必须具备抗热收缩结构，适应冷却过程中的物理形变，而传统铜合金线缆在低温阶段需要超导版本替代，以减少热导率。 全球NbTi超导电缆供应商极少，导致产业链高度依赖特定厂商，同时柔性超导线缆、小型化方案仍在研发中，进一步增加了技术与制造壁垒。 制造工艺复杂性举例：西安聚能超导线材科技有限公司与西部超导材料科技股份有限公司发布专利，需要真空自耗电弧熔炼、真空压铸、喷涂固化等工艺，确保超导材料的均匀性和低信号衰减。 11 03 在量子计算的应用 01在量子计算的应用 同轴电缆具有更好的阻抗匹配，可以降低功率损失和电磁噪音，尽可能的把高频微波脉冲信号无损的传输到接收器；同轴电缆在传递高频信号时，由于屏蔽层的存在，具有很好的抗外部干扰、使用频带宽和信号高保真的特定。 虽然笨重的半刚性同轴电缆足以处理和读取数十个量子位，但从物理尺寸和减少稀释冰箱中的热量传导的角度来看，迫切需要更高密度的互连。 低温同轴电缆布置在真空室法兰（vacuumchamberflange）上，例如ISO- F/ISO-K。 图表2霍尼韦尔在Boulder量子计算机的真空室法兰 谷歌悬铃木处理器驱动的量子计算机使用了216条宽带同轴电缆（widebandcoaxialcables）、45个微波循环器（microwavecirculators）和许多室温电子设备（room-temperatureelectronics）来控制53个量子比特。 根据正在进行的研究，有些可能会被拔掉。用在量子计算机中的同轴电缆非常昂贵，每2英尺段（60.96cm）的成本约为1,000美元。 图表3谷歌量子计算控制线 牛津仪器TritonXL无液氦稀释制冷机通过安装有Windows10的高性能计算机控制，提供完全自动化的系统控制以及可编程的温度、磁场控制。 图表4牛津仪器 代尔夫特柔性低温电缆Cri/oFlex®1、Cri/oFlex®2、Cri/oFlex®3。它提供单通道和多通道电缆结合了紧凑性、耐用性和低的热负载的微波性能，结合了标准的射频链接器口柔性低温布线。 图表5Cri/oFlex®3热性能 04 市场分析 01模型建立 超导量子计算机所需的同轴电缆数量取决于系统设计的复杂性，并与量子比特数量呈显著相关性。为深入探讨这一领域的技术需求，本文构建了一个针对量子计算中同轴电缆的市场需求模型。通过结合实际应用与理想化场景的双重假设，旨在