‘十五五’产业洞察系列一：量子计算

谷歌的Willow芯片为量子计算迎来Transformer时刻。 国内的政策端有望继续为量子科技加码扶持。海内外同步加速催化产业发展拐点。 有哪些技术路线和龙头企业值得关注？ 一、发生了什么？“十五五”关键规划 “十五五”规划出炉,本系列将围绕国家战略的核心产业，梳理和挖掘潜在的板块机会和产业链优秀企业。在最新一轮的五年规划中，文件提出“推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点”，未来10年将再造一个中国高技术产业。值得注意的是，量子科技排在各大产业第一位，应当获得投资者重点关注。量子版块多日来连续大涨，市场认可其未来的可投资性。 什么叫量子科技？ 传统计算机使用比特（bits)作为信息的基本单位，比特只能是0或者1，要增加计算能力，就得线性增加比特的数量；量子计算 使用量子比特（qubits），一个包含n个量子比特的系统可以表示2平方N的状态，计算能力随着量子比特增加呈现指数级增长。传统计算机适合上网、文本处理、玩游戏，量子计算更适合分子模拟、大规模优化、破解加密算法等应用于科学、工业、金融等领域的技术。 量子科技的不确定性还在于，未来发展的路线仍未确定，这和当初的新能源、如今的可控核聚变比较类似，产业内多条路线齐头并进，投资人需要密切关注不同战线的技术进展和突破情况。 路线①超导电路 超导量子比特是当前发展最快、资本投入最集中的技术路线。投资者普遍押注于谷歌和IBM等巨头的研发实力和工程能力，相信它们能够通过快速迭代和先进的纠错技术，最终实现大规模的容错量子计算。 2025年诺贝尔物理学奖的获奖者约翰·克拉克（John Clarke）、米歇尔·德沃雷特（MichelH. Devoret）和约翰·马丁尼斯（John M. Martinis）设计并实验证明了，一个由无数原子构成的人造“宏观”超导电路，竟然可以像单个粒子一样，整体展现出纯粹的量子行为，它证明了人造电路可以严格遵循量子力学规律，为“工程化”可控的量子比特铺平了道路。谷歌的“Willow”芯片 便是在此基础上的工程杰作。它首次实验性地证明了量子纠错的可扩展性——即通过增加物理量子比特来降低逻辑错误率， 这是通往容错计算的关键一步。这一成就为超导路线提供了一条经过验证的清晰路径，表明通过大规模工程投入，有望克服其固有的噪声问题。Rigetti等较小的公司则在同一技术赛道上寻求通过创新的架构（如多芯片模块化）来建立竞争优势。 路线②离子阱 这是一条“质量为王”的路线。其核心投资逻辑是，卓越的量子比特质量将最终转化为更低的量子纠错成本，从而以更少的物理量子比特实现一个可靠的逻辑量子比特，这可能是一条更高效、更经济的通往容错计算的路径。IonQ和Quantinuum是这条路线的领军者，它们押注于通过精密的工程设计来解决扩展性问题，从而将内在的质量优势转化为最终的商业胜利。 路线③中性原子量子比特 中性子子量子计算是一种新兴且发展迅速的量子计算平台。它利用激光冷却和光镊等技术，在真空中将单个中性子子囚禁并排列成可控的阵列，并以这些子子的内部能级作为量子比特（qubit）。该技术路线因其在可扩展性、量子比特一致性和高度灵活性方面的突出潜力，被视为构建大规模容错量子计算机的一条具备应用潜力的路径。 路线④光子量子比特 光子量子计算机可以在室温下运行，无需复杂的低温冷却系统。此外，光子作为信息的载体，非常适合用于量子通信和构建分布式量子网络，因为它们可以在光纤中长距离传输而几乎不发生火相干。但精确地操控和纠缠单个光子非常困难，而且在生成、传输和探测过程中，光子的损耗是一个严重的问题，这使得构建大规模、容错的光子量子计算机极具挑战性。 路线⑤自旋量子比特 自旋量子比特依赖于电子或子子核的自旋状态来编码量子信息。两种可能的自旋状态，“上”和“下”，充当量子比特的二进制状态。这些量子比特通常在半导体材料中实现，使其成为与现有半导体技术（如经典计算中使用的技术）集成的一个有吸引力的选项。其最大的吸引力在于能够利用全球成熟且庞大的半导体（CMOS）制造基础设施。理论上，这可能使得在单个芯片上集成数百万个量子比特成为可能。 二、为什么重要？5年内商业化应用 谷歌上周宣布，其“Willow”量子计算芯片成功运行一项名为“Quantum Echoes”的新算法，速度比全球最强超级计算机快1.3万倍，并首次实现了可在不同量子平台上重复验证的结果。该成果已发表于《自然》期刊，被视为量子计算走向实际应用的重要一步。这一算法可用于分子结构计算，为药物研发和电池设计等领域开辟新方向，目标是在五年内实现实际应用。受消息刺激，包括华尔街日报透露，D-Wave Quantum Inc.、Rigetti Computing Inc.、IonQ Inc.和Quantum ComputingInc.等美国主要上市量子计算公司可能很快获得政府战略投资。这一消息彻底重新点燃市场对量子技术股的乐观情绪，上周美股多家量子计算概念股大涨，包括IBM、AMD、IONQ、QBTS、QTUM、ARQQ、QUBT等。 国内外同步加速的政策和资本投入，预示着未来5年商业化的可能性正在大幅度提高。谷歌目前拥有最先进的量子计算机，大约105个量子比特，距离广泛应用可能需要100万个甚至更多的量子比特。微软今年2月也推出了新的量子计算芯片“Majorana”。微软首席执行官纳德拉表示，创造这种新物质状 态是为了让量子计算机能够更有效地处理信息。此外英伟达在上周举行了一个“量子日”活动，邀请了12家领先的量子公司、亚马逊和微软等企业的代表，共同探讨量子技术的未来潜力。 麦肯锡报告，中国已宣布在量子技术领域投入超153亿美元的政府资金，远超美国政府32亿美元的投资规模。量子计算从学术话题转变为国家安全的紧迫议题，其国家安全意义核心在于其对现有加密体系的威胁。因此，无论中美欧都在大力规划未来的政策和资本资源倾斜，希望获得先发优势。 9月时，美国量子计算公司PsiQuantum完成10亿美元融资，创行业融资纪录，估值达70亿美元。英伟达等新投资者参与。公司计划2028年建成100万量子比特计算机，采用基于光子的差异化技术路径。这样的融资额和参与机构的规模，注定了量子计算将掀起不亚于新能源和AI的产业风口。 三、接下去关注？技术突破和商业化 谷歌的Willow芯片及其QEC方案证明，随着编码规模的扩大，逻辑量子比特的错误率呈指数级下降。谷歌凭借此技术在一项标准计算任务中用不到5分钟时间完成了经典计算机需要10的25次方年的计算量。 量子计算产业链分为上游器件、中游整机和下游应用。从商业化和技术突破的进展来看，我们建议投资人更应该关注整机公司，是核心技术与系统集成的受益者。海外建议关注超导路线的企业谷歌、IBM，超导路线的挑战者Rigetti与离子阱路线的龙头企业IonQ、中性量子比特的企业Infleqtion； 国内建议关注即将科创板上市的本源量子等行业龙头。 风险提示及免责条款 市场有风险，投资需谨慎。本文不构成个人投资建议，也未考虑到个别用户特殊的投资目标、财务状况或需要。用户应考虑本文中的任何意见、观点或结论是否符合其特定状况。据此投资，责任自负。