量子科技已成为大国科技竞争的核心战场
量子科技已成为全球主要国家开展科技、经济等领域综合国力竞争的战略重点之一,对国防安全、信息安全等关键领域有深远影响。截至2025年8月,全球30余个国家和地区制定或更新量子信息领域的发展战略规划或法案文件,投资金额已超过350亿美元。中国以合肥、北京、上海为枢纽的产业生态,与美欧形成三足鼎立,量子纠错、异构融合与场景落地的突破决定下一阶段各国量子科技竞争力的格局。
“十五五”规划将量子科技列入未来产业布局的首位,政策体系持续完善。目前,量子科技可分为量子计算、量子通信、量子精密测量三大核心领域。
- 量子计算:具有强大的并行计算和模拟能力,一旦成功研制,将冲击经典信息安全体系。主要技术路线包括光量子、超导量子线路、超冷原子、离子阱等,尚无明确主流路线。
- 量子通信:包括量子密钥分发和量子隐形传态两种应用方式,是迄今唯一原理上无条件安全的通信方式。发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系。
- 量子精密测量:利用量子效应实现高精确、高灵敏探测和测量,可以用于测量磁场、电场、重力、时间和频率等多种物理量,实现远超经典传感器的测量精度。
全球量子信息相关企业数量突破800家,其中量子计算领域占比约49%,PQC领域发展迅速,相关企业已突破百家。欧美量子计算产业生态聚集度高,相关企业数量是我国的近6倍,量子通信领域我国企业数量领先,量子测量领域则是美国领先,PQC多为初创企业和信息安全领域企业新增布局。近十年来全球量子信息领域产业投融资事件达1400余笔,融资金额超145亿美元,量子计算企业融资近百亿,占比约80%,是市场关注焦点,PQC企业近年来开始逐步成为投融资热点。
量子计算正步入首个真正的商业周期
量子计算在工业相关任务中首次清晰地展示了量子霸权,例如D-Wave在几分钟内完成了可编程材料模拟,而Frontier超级计算机需要近一百万年的时间才能完成。国际巨头如IBM、Google、Quantinuum、Rigetti、D-wave等在量子计算领域持续取得重要科研成果,推动量子计算技术发展。
量子计算目前处在NISQ时代,尚无通用且简单的纠错方法,无法执行在传统高性能计算机器上无法完成的、具有实际应用价值的计算任务。早期突破将集中在量子力学具有结构优势的四个领域:模拟、优化、机器学习、密码学与安全。
在商业上可行的量子系统部署后,各领域领先应用案例预计每年创造的经济价值超万亿美元。量子计算云平台正逐渐发展为量子计算领域的核心基础设施,为用户提供按需、远程的量子计算服务。国际巨头主导全球市场,国内平台同步发力,但相较国际巨头,国内量子云平台在接入真机性能、用户规模及生态活跃度等方面仍存在差距。
量子计算与超级计算协同成为量子-经典融合计算重要发展方向,量子-经典融合计算可能成为实用化落地突破口。量子计算与AI的协同发展未来前景广阔,量子AI平台的研发及应用逐渐成为热点方向,通过提供量子机器学习算子库、混合编程框架以及参数优化工具,实现量子算法与经典深度学习框架的协同,强化传统学习模型的计算效率与高维问题处理能力。
量子时代即将来临,加速构建后量子安全防线
量子计算技术的快速发展对现有密码体系造成威胁,传统公钥密码系统基于数学难题实现加密、签名和密钥交换,而量子计算机利用Shor算法和Grover算法,能够在多项式时间内破解传统公钥密码系统。
“先获取,后破解”的策略对需要长期保密的敏感信息构成了严重威胁,因此,对未来保密期超过10年的敏感信息,使用现有公钥密码已不再安全,必须尽早转向后量子密码方案。
为了应对量子计算机威胁,全球密码学界提出了两种主要应对策略:基于量子物理原理的量子密钥分发(QKD)和基于数学难题的抗量子密码算法(PQC)。QKD是迄今唯一原理上无条件安全的通信方式,而PQC是基于那些被认为在经典计算机和量子计算机上都难以解决的数学难题构造的。QKD和PQC可以互补和融合,构建一套综合性密码基础设施。
后量子密码技术基于全新的数学难题和计算假设,主流的抗量子密码算法按照所基于的技术路线分为格、编码、多变量、哈希、同源等。欧美国家在迁移方案准备与后量子密码领域均走在前列,随着PQC标准初具雏形,各国先后提出后量子迁移规划及指南,同时在PQC产业化方面也加快推进,抢占先机。
相关企业与风险提示
- 量子计算相关企业:IBM、Google、IonQ、Quantinuum、Rigetti、D-wave等。
- 建议关注:
- 整机或产品:国盾量子、科大国创、纬德信息、神州信息等。
- 零部件与基础设施:国芯科技、禾信仪器、华工科技、光迅科技、亨通光电等。
- 后量子安全:格尔软件、三未信安、信安世纪等。
风险提示
- 技术突破不及预期风险。
- 下游应用落地不及预期风险。
- 软件生态系统与供应链不完善风险。
- 政策支持力度减弱风险。