量子计算：竞赛正在进行中
量子计算：竞争正在进行中 签名 近期在误码率、可扩展性和经典集成方面的突破表明，未来五年可能会重新定义计算能力的边界，因为量子计算正接近一个关键转折点。我们在整个价值链中识别出45家公共机构和超过80家私营机构。 主题投资 莱亚·马尔丁·索拉，CFA+ 44 (0)20 3134 2531 laia.marin@barclays.com 巴克莱银行，英国 sidharth gupta+91 22 6175 2540 siddharth.gupta1@barclays.com 英国巴克莱银行 希拉尔·帕特尔+44 (0)20 3134 1618 hiral.patel@barclays.com 英国巴克莱银行 +44 (0)20 3134 1391凯瑟琳·奥古迪亚katherine.a.ogundiya@barclays.com英国巴克莱银行 艾米莉安+44 (0)20 3134 0179 amy.lian@barclays.com 巴克莱，英国 威廉·汤普森+1 212 526 8641 william.s.thompson@barclays.com BCI，美国 听 量子优势竞赛和容错量子计算正在加速。在未来12-24个月内我们期待在有用问题上看到量子优越性相对于经典系统的演示。到了2029/2030年，该行业进步的能力芯片可扩展性,算法开发和量子经典耦合积分将决定商业化时间表 汉娜·格林伯格+1 212 526 2457 hannah.greenberg@barclays.com BCI, 美国 巴克莱资本有限公司及其关联公司之一进行和寻求与其研究报告涵盖的公司进行交易。因此，投资者应注意该公司可能存在利益冲突，从而可能影响本报告的客观性。投资者应将此报告视为其投资决策的一个因素。 欧洲技术硬件 罗汉·巴尔+44 (0)20 7116 9488 rohan.bahl@barclays.com 巴克莱，英国 这份研究报告的全部或部分由在美国境外工作的、未在美国金融业监管管理局（FINRA）注册/不具备研究分析师资格的股票研究分析师准备。 西蒙·科尔斯，CFA+44 (0)20 3555 4519 simon.coles@barclays.com 英国巴克莱 这是一份特殊报告，根据美国FINRA规则2241-2242，它不是一份股权或债务研究报告。 这位作者是固定收益、货币和商品研究部门的债务研究分析师，既不是股票研究分析师，也不受适用于根据美国FINRA规则第2242号产生债务研究报告的分析师的所有独立性和披露标准的约束。 对于分析师认证，请参阅第65页。对于重要股权研究披露，请参阅第65页。对于重要固定收益研究披露，请参阅第66页。完成：25-11-18，14:45格林威治标准时间 发布：25-11-18，16:45格林威治标准时间 限制 - 外部 在我们看来，这是有价值的系统。对投资者而言，这一势头很重要：我们介绍我们的量子模态基准测试模型为了比较当前量子处理单元（QPUs）的性能。我们还识别45家上市公司和>80家私营公司在量子计算供应链中, 映射收入风险并评估技术风险。 量子计算机是如何工作的？. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9定义量子技术. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .9 . . . .12商业化的路径——容错量子计算 (FTQC) . . . . . . . . 13当前状态：含噪声中等规模量子（NISQ） .未来五年：优势与容错性是两个关键里程碑 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 . . . . 15跨越量子计算栈解决三个挑战 . . . . . . . . . . . . . . . 16挑战1）硬件工业化与可扩展性 . . . . . 19挑战 2) 软件基础设施建设 & 算法 . . . . . . . . . . . . 22挑战 3) 整合量子与经典系统 . . . . . 26案例分析：量子机器学习能否解决“赋能人工智能”的挑战？ 市场规模测算. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29量子计算的 影响. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .29量子经济学：比物理学更容易理解. . . . . . . . .31 三个“量子竞赛”的征兆. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .351) 先发优势的迹象和人才战争正在显现. . . . . . .35 2) 增加公共投资 & 加速政策. . . . . . . . . . . . . . .37 3) 中国的竞争风险增加可能会加剧量子 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43竞赛 投资者指南与公司概览（公开/私有）. . . . . . . . . . . . .45投资区域 #1：量子处理器. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .49 巴克莱量子模态基准测试. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .第51个投资区域 #2：量子计算堆栈中的供应商.57 投资区域 #3：量子芯片设计与制造. . . . . . . . .59投资区域#4：生态系统赋能者. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .管理问题61个. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .62 附录：量子计算术语词汇表. . . . . . . . . . . . . . . . . .64 执行摘要 可靠的量子计算能够解决超出经典系统能力范围的问题，从而在多个领域释放额外的竞争优势和经济效益。在研发早期并获取顶尖人才的行业参与者已经获得了先发优势，同时加速的公共投资和量子政策在持续的地缘政治不确定性背景下，将量子提升为一项主权优先事项。我们认为这一势头至关重要——技术进步仍然令人鼓舞，从投资角度来看，未来五年可能是关键时期。通过我们与行业专家和量子纯玩游戏讨论的见解，本主题简介旨在帮助投资者了解量子竞赛和将决定实用量子计算机何时商业化的关键技术瓶颈（图1). 我们相信，尽早了解整个供应链有助于投资者为突破做准备，同时规避技术风险。我们介绍我们的量子模态基准测试模型为了比较当前量子处理单元（QPUs）的性能，并识别供应链中45家上市公司和超过80家私营公司，绘制收入敞口和技术风险(图2). 刚接触量子计算？为了帮助新接触这个主题的投资者，我们把我们入门指南的结构首先考虑量子计算机是如何工作的, the商业化路径,市场规模和证明量子竞赛已经开始的迹象从投资角度来看，我们映射完整价值链, 介绍我们的量子模态基准测试模型和提供管理问题. 我们还提供一种量子计算术语表以协助技术术语。 投资者应该了解的量子计算竞赛的三个方面 •我们看到两个关键技术里程碑用于监控——量子优势与容错量子计算（FTQC）。今天，量子计算机受限于错误率和小规模性，但技术进步仍然令人鼓舞。在未来12个月内，我们预计会看到关于量子优势成就，在特定、有用的任务中展示了量子优于经典系统的优势。我们预计这将受到积极反响，但需要用强有力的技术数据来支持。截至2029/2030年，我们预计FTQC– 实现可靠、纠错量子计算，支持商业化应用 – 作为量子计算最重要的转折点。 •在我们看来ftqc的商业模式路径并且量子拐点将取决于产业在量子计算栈的三个关键挑战上解决问题的能力(图 8): 1)硬件工业化 & 可扩展性:要实现可靠的量子计算，行业必须扩展物理量子比特以创建纠错逻辑量子比特。各种方法在基础设施（例如低温学、激光器、真空系统）和可扩展性方面提供不同的权衡，这会影响多少量子比特可以放在芯片上（参见图9). 2)软件基础设施开发&算法:更多物理量子比特并不能保证更好的性能，除非它们是高质量的（即相干和 精确的)。量子软件——在经典系统上运行——是提高纠错能力的关键(图12) 和开发推动 FTQC 进步的算法。 3)量子与经典系统集成:量子处理器必须与经典处理器（GPU/CPU）协同工作，因此集成至关重要。未来的数据中心将需要高效地结合量子处理器、GPU和CPU，将任务分配给最合适的单元。量子将补充——而不是取代——经典计算（图13）而且，依我们之见，它可能会促进古典产品的需求，而不是蚕食它。欧洲技术硬件：量子计算：朋友而非敌人（18.11.25）. •我们的市场规模测算表明，量子硬件市场到2040年可能达到~1600亿美元，考虑到其广泛的应用范围，这将产生显著的经济影响：在短期內，通過證明量子優勢，我們相信早期採用者能夠通過更快/更高效地解決複雜問題獲得競爭優勢，促進收入增長。相較於古典方法，量子計算機在分解、非結構化數據搜索、科學和優化相關的應用中可能具有優勢，對行業層面具有潛在廣泛的影響（图15)。从长远来看，一旦该行业达到FTQC水平，鉴于其广泛的潜在应用范围，量子计算可能会对GDP增长产生重大影响，尽管我们承认这很可能取决于国家投资（例如熟练劳动力、出口管制）。我们还提出了评估量子计算硬件收入潜力的框架, 聚焦于QPU系统，根据我们的估计，量子硬件市场到2040年可能达到~1600亿美元。 获取量子计算曝光的四个入口 为帮助投资者早期理解价值链并为突破做好布局，我们与八个行业团队合作，概述了45家上市公司(图2）和量子计算价值链上的80多家私营企业（图35,图40,图 41,图 42总体来看，我们目前看到收入敞口与技术风险之间存在短期权衡，因为尚不清楚哪种模态将最快达到FTQC水平并实现商业化，所有模态是否会共存，以及哪种模态更适合每个终端市场/应用。 为帮助投资者，我们将技术风险分为高对于那些名字暴露于单个量子比特模式下的中量级对于那些接触到的模态很少的低对于那些具有模态无关商业模式的情况。仅暴露于QPUs开发中的公司从收入角度来看具有最高的主题纯度，但如果只暴露于单一模态，则存在较高的技术风险权衡。 1)量子处理器:通过QPU供应商进行投资可以为投资者带来最高的收益敞口。为了帮助投资者比较不同量子比特模式以及QPU供应商的当前状态，我们开发了一个量子模态基准测试模型其评估的KPI包括量子比特数量、门保真度、门速度和相干时间。我们的分析表明被困离子(e.g. 量子量子(私有),离子Q(公共，未涵盖) 目前屏幕在准确性上表现最佳，中性原子(e.g.帕斯卡尔,屈折, (私人) 都在量子比特数量上表现最佳，和超导（例如）IBM,里格尔,量子CTek，所有公共未涵盖，和谷歌) 在速度上最好，尽管我们承认新的技
