億歐智庫+-+勢(shì)能無量算沙摶空-2024中國(guó)量子計(jì)算應(yīng)用潛力洞察報(bào)告

l1900年,普朗克提出能量量子化的概念,從此開啟量子力學(xué)世界的大門,為此后100多年的發(fā)展奠定了基礎(chǔ)l到了20世紀(jì)80年代,理論物理學(xué)家開始探索利用量子力學(xué)的概念設(shè)計(jì)一種全新的計(jì)算機(jī),"量子計(jì)算"的概念和理論基礎(chǔ)逐步建立l隨后,量子計(jì)算技術(shù)持續(xù)取得重要突破,硬件方面量子計(jì)算機(jī)比特?cái)?shù)量不斷擴(kuò)展,軟件方面算法和編譯語言越發(fā)高效,21世紀(jì)初期,國(guó)外便有一些公司開始探索量子計(jì)算的商業(yè)化應(yīng)用,加拿大的D-wavesystems是世界上第一個(gè)銷售商業(yè)量子計(jì)算機(jī)的機(jī)構(gòu),雖然當(dāng)時(shí)只能處理簡(jiǎn)單的特定問題,但也邁出了量子計(jì)算商業(yè)化探索的重要一步l地雖然目前多處在探索期,但我們有理由相信,并期望其未來對(duì)更多領(lǐng)域、更多場(chǎng)景產(chǎn)生變革式的賦能。u量子:一個(gè)物理量如果存在最小的不可分割的基本單位,則此物理量即為量子化的,并把這個(gè)最小單位稱為量子u量子計(jì)算:一種遵循量子力學(xué)規(guī)律調(diào)控量子信息單元進(jìn)行計(jì)算的新型計(jì)算模式,利用量子疊加和量子糾纏等效應(yīng),在某些特定領(lǐng)域上能夠提供比經(jīng)典計(jì)算更高效的處理能力,突破經(jīng)典算力瓶頸u量子比特:也叫量子位或量子元,是量子計(jì)算中用于編碼數(shù)據(jù)的基本信息單位,可以理解為經(jīng)典計(jì)算機(jī)用于以二進(jìn)制形式編碼信息的傳統(tǒng)比特(bit)在量子領(lǐng)域的等效物同時(shí)處于。和1的狀態(tài),這種能同時(shí)表示兩種或多種狀態(tài)的特性即為量子疊加u量子糾纏:量子力學(xué)的另一個(gè)基本特性,形容當(dāng)兩個(gè)或多個(gè)量子糾纏在一起時(shí),無論它們的距離有多遠(yuǎn),一個(gè)量子狀態(tài)的改變會(huì)立即影響到另一個(gè)量子的狀態(tài)u量子計(jì)算機(jī):遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高效運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置,廣義上來講,當(dāng)某個(gè)裝置處理和計(jì)算的是量子信息,運(yùn)行的是量u超導(dǎo)量子計(jì)算:現(xiàn)階段最成熟的量子計(jì)算技術(shù)之一,基于超導(dǎo)電路,通過對(duì)超導(dǎo)量子比特進(jìn)行操控來進(jìn)行信息的處理,可與現(xiàn)代集成電路工藝兼容,制備出大規(guī)模量子比特u離子阱量子計(jì)算:基于捕獲和操控單個(gè)或多個(gè)離子的量子計(jì)算方案,利用激光束和電磁場(chǎng)創(chuàng)建并控制粒子的量子態(tài),實(shí)現(xiàn)量子比特的操作和測(cè)量u光量子計(jì)算:以光子作為信息的載體,通過量子光學(xué)元件實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算過程的一種技術(shù)u中性原子量子計(jì)算:以中性原子(即其核外電子數(shù)與核內(nèi)質(zhì)子數(shù)相等,使正負(fù)電荷總量相等的原子)作為基本運(yùn)算單元進(jìn)行計(jì)算的量子計(jì)算模式1.1政策視角1.2投融資視角1.3技術(shù)視角1.4學(xué)術(shù)視角1.5產(chǎn)業(yè)鏈視角1.6企業(yè)視角2.1.1硬件技術(shù)路線發(fā)展洞察2.1.2軟件開發(fā)情況分析2.1.3云平臺(tái)發(fā)展概況分析2.2融合發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析2.2.1量子計(jì)算與經(jīng)典超算融合2.2.2量子計(jì)算與人工智能結(jié)合2.2.3量子計(jì)算商業(yè)化趨勢(shì)3.1量子計(jì)算在各行業(yè)細(xì)分場(chǎng)景的應(yīng)用潛力分析及落地時(shí)間預(yù)測(cè)3.2量子計(jì)算金融3.3量子計(jì)算生物醫(yī)藥3.4量子計(jì)算信息安全3.5量子計(jì)算交通物流2.1.1硬件技術(shù)路線發(fā)展洞察2.1.2軟件開發(fā)情況分析2.1.3云平臺(tái)發(fā)展概況分析2.2融合發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析2.2.1量子計(jì)算與經(jīng)典超算融合2.2.2量子計(jì)算與人工智能結(jié)合2.2.3量子計(jì)算商業(yè)化趨勢(shì)3.1量子計(jì)算在各行業(yè)細(xì)分場(chǎng)景的應(yīng)用潛力分析及落地時(shí)間預(yù)測(cè)3.2量子計(jì)算金融3.3量子計(jì)算生物醫(yī)藥3.4量子計(jì)算信息安全3.5量子計(jì)算交通物流億歐智庫:中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)主要政策梳理2024年,政府工作報(bào)告2023年,各主要地方政府政策端發(fā)力量子產(chǎn)業(yè)?湖北:設(shè)立20億元量子科技產(chǎn)業(yè)投資基金,到2025年建成國(guó)2022年,中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議加快量子計(jì)算等前沿技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用推廣。2021年,《"十四五"數(shù)字經(jīng)濟(jì)發(fā)展規(guī)劃》瞄準(zhǔn)量子信息等戰(zhàn)略性前瞻性領(lǐng)域,提高數(shù)字技術(shù)基礎(chǔ)研發(fā)能力。2020年,中央政治局第二十四次集體學(xué)習(xí)2018年,兩會(huì)政府工作報(bào)告提及"量子信息科技",并肯定量子通信領(lǐng)域的重大創(chuàng)新成果。2016年,《"十三五"國(guó)家科技創(chuàng)新規(guī)劃》將"量子通信與量子計(jì)算機(jī)"列為"科技創(chuàng)新2030-重大項(xiàng)目"之一,提出研制通用量子計(jì)算原型機(jī)和實(shí)用化量子模擬機(jī)。國(guó)外主要經(jīng)濟(jì)體較早布局量子產(chǎn)業(yè),國(guó)外主要經(jīng)濟(jì)體較早布局量子產(chǎn)業(yè),持續(xù)提供政策和資金支持當(dāng)前,全球主要經(jīng)濟(jì)體都已將發(fā)展量子信息產(chǎn)業(yè)視為國(guó)家戰(zhàn)略。英國(guó)較早發(fā)布國(guó)家層歐美國(guó)家在量子信息領(lǐng)域相繼開展合作,如法國(guó)和荷蘭、英國(guó)和美國(guó)、美國(guó)和日本等中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)政策布局具有演進(jìn)性,從鼓勵(lì)科技研發(fā)到注重產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用中國(guó)量子信息產(chǎn)業(yè)政策的演進(jìn)大致可分為三個(gè)階段,第一階段聚焦于鼓勵(lì)技術(shù)研發(fā),劃》;第二階段重點(diǎn)推動(dòng)應(yīng)用試水,如2022年中央經(jīng)濟(jì)工作會(huì)議提出加快量子計(jì)算應(yīng)用推廣;當(dāng)前,國(guó)家層面政策在鼓勵(lì)技術(shù)發(fā)展的基礎(chǔ)上進(jìn)一步注重技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化落地。在國(guó)家戰(zhàn)略布局背景下,地方政府紛紛加大對(duì)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)的支持力度基于國(guó)家層面對(duì)量子信息產(chǎn)業(yè)的政策支持,各省市政府也相繼出臺(tái)政策鼓勵(lì)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)用,主要聚焦于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用三大方面。究和應(yīng)用開發(fā)億歐智庫:20152024H1中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域融資數(shù)量73732222015201620172018201920202021202220232024H1億歐智庫:2024年上半年中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)融資情況3667萬微觀紀(jì)元6.3pre-A數(shù)千萬人民幣開展量子計(jì)算在生物質(zhì)相關(guān)產(chǎn)業(yè)應(yīng)用及新材料研發(fā)生產(chǎn)相關(guān)部署華翊量子5.7pre-A人民幣瀚海量子4,253.14華翊量子1.23戰(zhàn)略投資加速助力研發(fā)制造第二代及第三代離子阱量子計(jì)算機(jī)邏輯1.19種子輪人民幣過去幾年,過去幾年,全球量子計(jì)算領(lǐng)域投資快速增長(zhǎng),當(dāng)前資本更注重商業(yè)化及盈利量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)目前仍是一片"藍(lán)海",但資本在向量子計(jì)算市場(chǎng)傾斜的同時(shí)也逐漸理性。近年來,全球量子計(jì)算企業(yè)融資規(guī)模雖不斷擴(kuò)大,但2023年和2022年相比整體融資規(guī)模下降,在全球經(jīng)濟(jì)下行背景下,投資者越來越重視商業(yè)化落地和盈利,投資將從中美兩國(guó)量子計(jì)算企業(yè)融資情況來看,從中美兩國(guó)量子計(jì)算企業(yè)融資情況來看,中國(guó)在融資額上遠(yuǎn)低于美國(guó)雖然近幾年中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)不斷創(chuàng)新研發(fā)新產(chǎn)品和新技術(shù),融資上也在積極做布局,但融資額仍與美國(guó)差距較大,僅約美國(guó)的十分之一。因?yàn)榱孔佑?jì)算領(lǐng)域的融資不僅要拉長(zhǎng)線,更與產(chǎn)品發(fā)展和應(yīng)用階段有很大關(guān)系,美國(guó)量子計(jì)算企業(yè)的優(yōu)勢(shì)在于起步早、產(chǎn)業(yè)化相對(duì)好,但中國(guó)的量子計(jì)算企業(yè)均處于產(chǎn)業(yè)化早期階段。中國(guó)超導(dǎo)技術(shù)路線發(fā)展相對(duì)成熟,中國(guó)超導(dǎo)技術(shù)路線發(fā)展相對(duì)成熟,已吸引大量資本投入中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)在超導(dǎo)、光量子、離子阱、中性原子等技術(shù)路線上均有布局,呈現(xiàn)出多元化發(fā)展趨勢(shì)。而從融資角度來看,超導(dǎo)技術(shù)因其穩(wěn)定性和擴(kuò)展性優(yōu)勢(shì),成為當(dāng)前最受資本青睞的技術(shù)路線之一。本源量子、國(guó)盾量子、量旋科技等企業(yè)紛紛在超導(dǎo)領(lǐng)域取得重要進(jìn)展,吸引了大量投資;與此同時(shí),離子阱、光量子等技術(shù)路線也逐漸受到關(guān)注,如華翊量子在2024年上半年已實(shí)現(xiàn)2筆融資,有助于推動(dòng)中國(guó)量子計(jì)算硬億歐智庫:2015-2024H1中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域有效專利申請(qǐng)數(shù)量3073093072782132092015201620172018201920202021202220232024H1億歐智庫:2024年中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域主要技術(shù)進(jìn)展以超越經(jīng)典計(jì)算機(jī)的模擬能力首次驗(yàn)證了該體系中的反鐵磁相變,5月?中國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)"本源悟空"核心部件--高密度微波互連模組在合肥完成重大突破,成功解決"一根線"的"卡脖子"問題,實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化4月特的超導(dǎo)量子計(jì)算芯片"驍鴻",刷新了國(guó)內(nèi)超導(dǎo)量子比特?cái)?shù)的紀(jì)錄,全球主要經(jīng)濟(jì)體持續(xù)投入量子計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新,全球主要經(jīng)濟(jì)體持續(xù)投入量子計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新,競(jìng)爭(zhēng)格局逐漸形成美國(guó)作為量子計(jì)算強(qiáng)國(guó),除政策支持外,還有IBM和微軟等巨頭在量子計(jì)算領(lǐng)域的大量并拓展硬件技術(shù)路線。此外,其他國(guó)家也積極布局量子計(jì)算領(lǐng)域,如英國(guó)牛津大學(xué)衍生公司牛津離子制造出了迄今為止性能最高的量子芯片,且在過程中未使用糾錯(cuò),并可在現(xiàn)有半導(dǎo)體晶圓廠制造。隨著技術(shù)的不斷突破,全球量子計(jì)算市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)格局也當(dāng)前處于量子優(yōu)勢(shì)探索階段,量子比特?cái)?shù)量不斷實(shí)現(xiàn)突破術(shù)僅用約200秒就完成了一個(gè)隨機(jī)量子線路任務(wù),即生成一個(gè)特定的隨機(jī)數(shù)分布,而當(dāng)時(shí)全球計(jì)算速度居首的超級(jí)計(jì)算機(jī)需約1萬年才能完成;2021年,中國(guó)成功構(gòu)建了76個(gè)光子的量子計(jì)算原型機(jī)"九章",處理高斯玻色取樣的速度比超級(jí)計(jì)算機(jī)快一百萬億倍,使中國(guó)成為全球第二個(gè)實(shí)現(xiàn)"量子優(yōu)越性"的國(guó)家。目前,量子計(jì)算機(jī)已超中國(guó)正縮小與美國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)差距,技術(shù)專利申請(qǐng)數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)過去十年,中國(guó)量子技術(shù)實(shí)現(xiàn)巨大突破,從起步較晚、落后于頂尖國(guó)家到成為技術(shù)專利和生產(chǎn)領(lǐng)域的領(lǐng)先者,2003-2022年,全球量子技術(shù)專利申請(qǐng)有37%來自中國(guó),超過美國(guó),但在量子計(jì)算領(lǐng)域,我國(guó)與美國(guó)技術(shù)差距仍較大,同時(shí)還面臨日本、德國(guó)億歐智庫:2023年主要國(guó)家量子計(jì)算領(lǐng)域頂級(jí)期刊發(fā)文數(shù)量144252377億歐智庫:2015-2024H1中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域知網(wǎng)論文發(fā)布數(shù)量310251259251159171173159149157149126782015201620172018201920202021202220232024H1科研方面,科研方面,美國(guó)居于頭部地位,中國(guó)位居亞太地區(qū)期刊發(fā)文榜首從2023年量子計(jì)算領(lǐng)域頂級(jí)期刊的發(fā)文情況來看,美國(guó)共發(fā)布144篇,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他國(guó)家,表明美國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的科研積累十分成熟;中國(guó)排名第二,共發(fā)布255篇,在科研和學(xué)術(shù)上持續(xù)追趕美國(guó)。其他主要國(guó)家如日本、英國(guó)、德國(guó)、瑞士等也有較多論文發(fā)布?，F(xiàn)階段,量子計(jì)算在全球范圍內(nèi)仍處于發(fā)展早期,聚焦于技術(shù)研發(fā)的突破和學(xué)術(shù)科研成果的轉(zhuǎn)化,各國(guó)均不斷積累自身技術(shù)能力,以期在未來產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用方面提供助力。面對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇,面對(duì)全球競(jìng)爭(zhēng)的日益加劇,中國(guó)逐步提升量子計(jì)算人才培養(yǎng)力度當(dāng)前,全球各國(guó)在量子計(jì)算領(lǐng)域的競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈,美國(guó)商務(wù)部將中國(guó)20+量子計(jì)算領(lǐng)域企業(yè)列入實(shí)體清單,限制設(shè)備和相關(guān)物資對(duì)中國(guó)的出口,因此,中國(guó)自身量子計(jì)算能力的提升至關(guān)重要。2020年,教育部首次增設(shè)量子信息科學(xué)專業(yè),截至目前,國(guó)內(nèi)已有13所院校開設(shè)了量子信息科學(xué)專業(yè)。作的通知》,為服務(wù)國(guó)家戰(zhàn)略需求,明確支持高校面向量子科技等關(guān)鍵領(lǐng)域布局相關(guān)專業(yè),有針對(duì)性地培養(yǎng)國(guó)家戰(zhàn)略人才和緊缺人才。不僅表明了國(guó)家在發(fā)展量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)上的戰(zhàn)略決心,也將在未來驅(qū)動(dòng)中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域的技術(shù)和科研水平進(jìn)一步提高。中中游下下游軟件開發(fā)工具量子編程語言量子編譯器量子仿真器系統(tǒng)軟件量子模擬應(yīng)用軟件開發(fā)工具量子編程語言量子編譯器量子仿真器系統(tǒng)軟件量子模擬應(yīng)用組合優(yōu)化應(yīng)用量子AI應(yīng)用其他配套設(shè)備系統(tǒng)配套設(shè)備系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)低溫器件低溫器件激光器激光器光學(xué)探測(cè)器光學(xué)探測(cè)器稀釋制冷機(jī)稀釋制冷機(jī)真空系統(tǒng)真空系統(tǒng)量子量子計(jì)算機(jī)超導(dǎo)路線超導(dǎo)路線光量子路線光量子路線中性原子路線中性原子路線拓?fù)渎肪€拓?fù)渎肪€離子阱路線離子阱路線硅半導(dǎo)體路線硅半導(dǎo)體路線鉆石空位路線鉆石空位路線其他其他下游產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探索量子計(jì)算云平臺(tái)下游產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用探索量子計(jì)算云平臺(tái)金融金融制藥制藥能源能源交通交通…………短期內(nèi),短期內(nèi),中國(guó)量子計(jì)算相關(guān)企業(yè)都將重點(diǎn)投入量子計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)突破對(duì)于中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)來說,上中下游各環(huán)節(jié)都是不可或缺的組成部分,但是量子計(jì)算機(jī)硬件是現(xiàn)階段大部分企業(yè)和科研機(jī)構(gòu)集中突破的最核心環(huán)節(jié),無論是軟件還是算法,本質(zhì)上都依賴于硬件提供的計(jì)算能力,且上游的配套設(shè)備和軟件開發(fā)工具也只有與經(jīng)典計(jì)算機(jī)的本質(zhì)相似,經(jīng)典計(jì)算機(jī)在發(fā)展早期也重點(diǎn)聚焦于硬件能力的提升,對(duì)于軟件或算法的設(shè)計(jì)和開發(fā)并不多,隨著硬件性能的提升才越來越多地考慮在硬件平臺(tái)之上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用的開發(fā)及算法的優(yōu)化,量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展也類似于此,針對(duì)于硬件的技術(shù)突破研究還將在短期內(nèi)持續(xù)。中國(guó)量子計(jì)算領(lǐng)域生態(tài)已初步完善,產(chǎn)業(yè)鏈格局日漸清晰在國(guó)家政策和資本市場(chǎng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持下,量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)逐步形成?；谟布夹g(shù)路線的不斷突破創(chuàng)新,量子計(jì)算機(jī)運(yùn)行所需的上游設(shè)備與配套器件也隨之完善,同時(shí),軟件系統(tǒng)和算法層面也隨之優(yōu)化,上下游玩家增多具體來看,量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈上游主要包括稀釋制冷機(jī)、測(cè)控系統(tǒng)、低溫器件、真空系統(tǒng)、激光器、光學(xué)探測(cè)器等配套設(shè)備及軟件開發(fā)工具;中游以量子計(jì)算機(jī)硬件和系統(tǒng)軟件為主;下游可通過量子計(jì)算云平臺(tái)等方式提供量子算力資源,賦能金融、制藥、億歐智庫:中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)創(chuàng)立時(shí)間及數(shù)量梳理885433-20152016201720182019202020212022億歐智庫:中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)地域分布情況中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量不斷增加,中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)數(shù)量不斷增加,但關(guān)鍵環(huán)節(jié)仍與美國(guó)有一定差距近年來,中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展,國(guó)家和地方政府紛紛將量子技術(shù)視為戰(zhàn)略重要產(chǎn)業(yè)給予支持和資金投入,驅(qū)動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)玩家數(shù)量不斷增加,不僅包括本源量子、國(guó)盾量子等專門企業(yè),騰訊、華為等大廠也在以云平臺(tái)或建立研究院的方式介入量子但同時(shí),各國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)間的競(jìng)爭(zhēng)日益加劇,中國(guó)在量子芯片和超低溫設(shè)備等核心中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)的成立離不開政策的支持,產(chǎn)業(yè)鏈逐步擴(kuò)大從中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)的創(chuàng)立時(shí)間來看,大部分都是近十年內(nèi)成立的,且都離不開政策"科技創(chuàng)新2030重大項(xiàng)目"之一,20162018年便有一波企業(yè)創(chuàng)立潮。而從2020年開始,國(guó)家每年都會(huì)提及對(duì)量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持,因此往后每年也陸續(xù)都有企業(yè)創(chuàng)新成立。地域分布上,中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)相對(duì)集中,以北京和東部沿海地區(qū)為主中國(guó)量子計(jì)算企業(yè)地域分布較為集中,其中北京和浙江數(shù)量最多,其次是安徽、湖北、廣東、北京、湖北等地陸續(xù)發(fā)布政策支持量子產(chǎn)業(yè)發(fā)展,以基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、技術(shù)攻關(guān)、設(shè)立產(chǎn)業(yè)投資基金等方式鼓勵(lì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展,極大推動(dòng)了企業(yè)和項(xiàng)目落地。1.1政策視角1.2投融資視角1.3技術(shù)視角1.4學(xué)術(shù)視角1.5產(chǎn)業(yè)鏈視角1.6企業(yè)視角3.1量子計(jì)算在各行業(yè)細(xì)分場(chǎng)景的應(yīng)用潛力分析及落地時(shí)間預(yù)測(cè)3.2量子計(jì)算金融3.3量子計(jì)算生物醫(yī)藥3.4量子計(jì)算信息安全3.5量子計(jì)算交通物流u硬件、軟件和算法是構(gòu)成量子計(jì)算技術(shù)體系的三大支柱,而量子計(jì)算云平臺(tái)可集成三者的能力并向用戶提供服務(wù),另一方面,要想實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算對(duì)產(chǎn)業(yè)的真正賦能,也離不開量子糾錯(cuò)、量子調(diào)控等技術(shù)基礎(chǔ)作支撐億歐智庫:量子計(jì)算技術(shù)的體系架構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施層基礎(chǔ)設(shè)施層應(yīng)用服務(wù)層應(yīng)用服務(wù)層運(yùn)維管理運(yùn)維管理…………組合優(yōu)化應(yīng)用量子模擬應(yīng)用量子AI應(yīng)用應(yīng)用開發(fā)軟件量子編譯語言量子編譯語言量子編譯器量子指令集……計(jì)算編譯軟件測(cè)控系統(tǒng)軟件測(cè)控系統(tǒng)軟件芯片EDA軟件芯片EDA軟件…………光量子計(jì)算機(jī)硅半導(dǎo)體量子計(jì)算機(jī)中性原子量子計(jì)算機(jī)離子阱量子計(jì)算機(jī)超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)量子計(jì)算機(jī)整機(jī)低溫器件低溫器件測(cè)控儀器稀釋制冷機(jī)……u在國(guó)家戰(zhàn)略布局及政策和資金的支持下,近十年來中國(guó)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)加速創(chuàng)立,中游硬件整機(jī)和軟件系統(tǒng)企業(yè)不斷增加,硬件技術(shù)路中游中游測(cè)控系統(tǒng)低溫器件光學(xué)探測(cè)器稀釋制冷機(jī)光量子硅半導(dǎo)體下下游金融服務(wù)藥物研發(fā)物流行業(yè)金融服務(wù)藥物研發(fā)物流行業(yè)u量子計(jì)算硬件技術(shù)路線的差別主要在于根據(jù)不同的物理體系構(gòu)筑量子比特和量子邏輯門。其中,超導(dǎo)路線通過微納加工技術(shù)在芯片表面刻蝕約瑟夫u不同企業(yè)量子計(jì)算硬件路線的選擇雖很大程度上基于學(xué)術(shù)上的傳承,但更要考慮產(chǎn)業(yè)化的應(yīng)用落地轉(zhuǎn)化,也給產(chǎn)業(yè)鏈上的企業(yè)提供了新思路。億歐智庫:量子計(jì)算不同硬件技術(shù)路線對(duì)比主要優(yōu)勢(shì)待突破點(diǎn)未來趨勢(shì)u從量子計(jì)算系統(tǒng)生態(tài)整體角度考慮,軟件是不可或缺的環(huán)節(jié)?，F(xiàn)階段,量子計(jì)算機(jī)硬件是產(chǎn)業(yè)鏈玩家集中突破的重點(diǎn),因?yàn)檐浖?、算法等價(jià)值的發(fā)揮本質(zhì)上需要依賴硬件提供的計(jì)算能力,但要真正解決實(shí)際問題,仍然離不開軟件的發(fā)展。量子計(jì)算量子計(jì)算算法量子計(jì)算軟件架構(gòu)應(yīng)應(yīng)用層開發(fā)層基礎(chǔ)層 量子計(jì)算算法量子應(yīng)用程序 容錯(cuò)量子計(jì)算量子測(cè)控純量子算法量子游走Shor算法量子模擬量子退火純量子算法量子游走Shor算法量子模擬量子退火量子優(yōu)化……-經(jīng)濾波變分量子算法量子近似優(yōu)化變分量子本征求解器變分量子ML量子衍生量子衍生ML量子衍生優(yōu)化量子衍生算法量子衍生算法u量子計(jì)算云平臺(tái)正在成為量子計(jì)算技術(shù)走向應(yīng)用落地的關(guān)鍵,工信部等機(jī)構(gòu)也發(fā)文鼓勵(lì)量子計(jì)算云平臺(tái)的合理布局。和傳統(tǒng)的云平臺(tái)類似,量子計(jì)子計(jì)算機(jī)部署在數(shù)據(jù)中心中,或者部署在量子計(jì)算企業(yè)的機(jī)房里。u但另一方面,量子計(jì)算云平臺(tái)能否真正實(shí)現(xiàn)較好的商業(yè)落地,關(guān)鍵在于其能否為客戶解決實(shí)際業(yè)務(wù)問題或產(chǎn)業(yè)應(yīng)用問題,本質(zhì)上來說,云平臺(tái)只是一個(gè)幫助用戶更靈活、方便地接觸和使用量子計(jì)算資源的工具,可利用其進(jìn)行體驗(yàn)、教學(xué)、科研等,并應(yīng)用于金融、制藥、物流等實(shí)際場(chǎng)景。量子計(jì)算算法驗(yàn)證和實(shí)踐量子計(jì)算軟件開發(fā)和驗(yàn)證量子計(jì)算硬件設(shè)計(jì)和驗(yàn)證量子計(jì)算教育+普及量子計(jì)算算法驗(yàn)證和實(shí)踐量子計(jì)算軟件開發(fā)和驗(yàn)證量子計(jì)算硬件設(shè)計(jì)和驗(yàn)證量子計(jì)算教育+普及176;12北京量子院136;18;10本源量子本源量子云量易伏8;10;1弧光量子弧光量子云平臺(tái)66;1l光量子圖靈量子模擬器42;81;169針對(duì)復(fù)雜問題的解決效率。u雖然已有部分企業(yè)開始探索并嘗試量超融合,但大部分相關(guān)項(xiàng)目仍在建設(shè)周期之內(nèi),短期內(nèi)或難看到明確的應(yīng)用效果,且面臨著硬件穩(wěn)定性和算法優(yōu)化等方面的挑戰(zhàn),需要各方協(xié)作探索更多可能性。破和應(yīng)用存在局限雜圖形的渲染能力不及GPU,因此,由經(jīng)典計(jì)算機(jī)處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、可視?IBM指出,計(jì)算的未來是以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī),QPU、CPU和GPU將協(xié)同工作、加速計(jì)算。國(guó)外方面,Azur2023年首次將量子計(jì)算和經(jīng)典計(jì)算在云中無縫集成,并允許開發(fā)者將經(jīng)億歐智庫:量子計(jì)算與經(jīng)典超算協(xié)同運(yùn)行的硬件概念圖示u量子計(jì)算與Al技術(shù)的融合將助力突破當(dāng)前技術(shù)邊界,為產(chǎn)業(yè)帶來解決復(fù)雜問題的創(chuàng)新路徑。用量子計(jì)算機(jī)加速Al在特定領(lǐng)域的研究和突破,包括神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、機(jī)器學(xué)習(xí)等相關(guān)算法結(jié)構(gòu),也已涌現(xiàn)出了部分成果。u雖然和行業(yè)級(jí)別的應(yīng)用場(chǎng)景相比,量子計(jì)算在Al領(lǐng)域的研究和開發(fā)更偏向工具層,目前還未直接和實(shí)際的業(yè)務(wù)問題相結(jié)合,但產(chǎn)業(yè)鏈相關(guān)企業(yè)仍普遍認(rèn)為量子計(jì)算在Al領(lǐng)域的應(yīng)用有廣闊前景。Al賦能量子計(jì)算技術(shù)優(yōu)化AlAl賦能量子計(jì)算技術(shù)優(yōu)化Al賦能量子算法和硬件設(shè)計(jì)優(yōu)化習(xí)從大量數(shù)據(jù)中發(fā)現(xiàn)最優(yōu)的算法夠優(yōu)化量子計(jì)算機(jī)硬件整機(jī)設(shè)計(jì),定性挑戰(zhàn)段過于早期,技術(shù)成熟度較低,穩(wěn)定性不高;同時(shí),量子計(jì)算要想與Al模型更好融合,需要開發(fā)新的算法或工具,由此也面臨一定挑戰(zhàn)源提出了更高的要求量子計(jì)算賦能Al突破發(fā)展量子計(jì)算可解決Al算力瓶頸助力機(jī)器學(xué)習(xí)模型訓(xùn)練效率提高,雜大規(guī)模數(shù)據(jù)集計(jì)算可極大提高數(shù)據(jù)處理的效率和精度,基于量子計(jì)算能實(shí)現(xiàn)更高效的模式識(shí)別其提供量子計(jì)算服務(wù)和設(shè)備接入等的探索發(fā)中心發(fā)布了基于量子計(jì)算云平臺(tái)的交通物流大數(shù)據(jù)解決方案等領(lǐng)域創(chuàng)新研究院向國(guó)盾量子交付了一款504u現(xiàn)階段,量子計(jì)算技術(shù)仍不成熟,大部分企業(yè)都處在理論積累和技術(shù)改進(jìn)的突破期,但在資金支持和市場(chǎng)需求的拉動(dòng)下,產(chǎn)業(yè)鏈玩家開始積極探索技術(shù)的落地潛力。以云服務(wù)形式為企業(yè)或科研機(jī)構(gòu)提供量子的算力資源。Braket;以及國(guó)內(nèi)的本源量子云、Quafu、太元一號(hào)等,為企業(yè)、科研機(jī)構(gòu)等提供豐具和平臺(tái),目前IBM云平臺(tái)按秒計(jì)費(fèi),費(fèi)率為1.60美元/運(yùn)行時(shí)秒,整體收入十分可觀1.1政策視角1.2投融資視角1.3技術(shù)視角1.4學(xué)術(shù)視角1.5產(chǎn)業(yè)鏈視角1.6企業(yè)視角2.1.1硬件技術(shù)路線發(fā)展洞察2.1.2軟件開發(fā)情況分析2.1.3云平臺(tái)發(fā)展概況分析2.2融合發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析2.2.1量子計(jì)算與經(jīng)典超算融合2.2.2量子計(jì)算與人工智能結(jié)合2.2.3量子計(jì)算商業(yè)化趨勢(shì)u現(xiàn)階段,量子計(jì)算已逐漸走出實(shí)驗(yàn)室,走向行業(yè)場(chǎng)景應(yīng)用探索階段,從應(yīng)用探索方向來看,目前主要聚焦量子模擬、量子組合優(yōu)化、量子線性代數(shù)數(shù)問題,量子機(jī)器學(xué)習(xí)、密碼破譯等領(lǐng)域是主要應(yīng)用方向。億歐智庫:量子計(jì)算在各行業(yè)領(lǐng)域的技術(shù)和應(yīng)用成熟度億歐智庫:量子計(jì)算在各行業(yè)領(lǐng)域的具體應(yīng)用場(chǎng)景及預(yù)計(jì)落地時(shí)間高高技術(shù)成熟度低制藥金融交通運(yùn)輸物流物流汽車信息安全汽車信息安全航空航空氣象氣象*注:氣泡大小代表入局企業(yè)數(shù)量金融生物醫(yī)藥能源物流氣象量子模擬量子組合優(yōu)化量子線性代數(shù)預(yù)計(jì)落地時(shí)間5-10年5-10年5-10年5-10年5-10年5-10年年年年年年*注:目前應(yīng)用落地時(shí)間為依據(jù)初步案頭預(yù)測(cè)所得,在后續(xù)研究及訪談驗(yàn)證后或?qū)⒆鲞M(jìn)一步調(diào)整u國(guó)內(nèi)對(duì)量子計(jì)算的應(yīng)用探索最為積極的就是金融領(lǐng)域,2022年,中國(guó)人民銀行發(fā)布的《金融科技發(fā)展規(guī)劃(2022預(yù)測(cè)和優(yōu)化等預(yù)測(cè)和優(yōu)化等更準(zhǔn)確地分析用戶和市場(chǎng)數(shù)據(jù),識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)和欺詐等異常行為并作出高效響應(yīng)億歐智庫:量子計(jì)算主要賦能的金融應(yīng)用領(lǐng)域量子近似優(yōu)化算法變分量子本征求解器Grover自適應(yīng)性搜索量子聚類算法量子特征提取哈密頓量模擬的量子金融算法研究與落地,同時(shí)還將進(jìn)行量子計(jì)算機(jī)真機(jī)驗(yàn)證,實(shí)現(xiàn)量子算法在金融具體業(yè)務(wù)場(chǎng)景上的應(yīng)用,將極大提升在反欺詐、反洗錢等業(yè)務(wù)領(lǐng)域的計(jì)算速度,在全球首次將量子直接通信應(yīng)用于商業(yè)銀行領(lǐng)域,為金同推出"信貸風(fēng)險(xiǎn)數(shù)據(jù)降維"優(yōu)秀真機(jī)測(cè)試案例,并據(jù)企業(yè)"榜單,代表玻色量子已完全具備通過量子計(jì)算實(shí)現(xiàn)特征選擇、高效降低數(shù)據(jù)維度的卓越實(shí)力,相比傳統(tǒng)方法效率更高且能減少人工的干擾,整體提升信用評(píng)分模型效果,為金融業(yè)提供更有價(jià)值的貸款參考信息u當(dāng)前,國(guó)內(nèi)創(chuàng)新藥領(lǐng)域正處于政策鼓勵(lì)、資本支持的蓬勃發(fā)展時(shí)期,藥企紛紛加強(qiáng)技術(shù)和資本投入,醫(yī)院、等機(jī)構(gòu)但與此同時(shí),創(chuàng)新藥研發(fā)面臨著投入成本大、效率要求高、技術(shù)需求高的挑戰(zhàn),對(duì)高效的數(shù)據(jù)分析處理、Al、高性能算力等產(chǎn)生了更大需求,雖然目前各藥企都已積極投入Al算力建設(shè),利用GPU等提升計(jì)算效率,但新藥研發(fā)過程中化合物的選擇、合成、實(shí)驗(yàn)等仍需耗時(shí)很長(zhǎng)時(shí)間,對(duì)更強(qiáng)大的算力產(chǎn)生需求。蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊是生物學(xué)計(jì)算難題,利用量子計(jì)算可在更短時(shí)間內(nèi)找到蛋白質(zhì)穩(wěn)定構(gòu)象準(zhǔn)確模擬分子的量子行為,提高藥索,提高化合物篩選效率量子計(jì)算在生物蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)蛋白質(zhì)折疊是生物學(xué)計(jì)算難題,利用量子計(jì)算可在更短時(shí)間內(nèi)找到蛋白質(zhì)穩(wěn)定構(gòu)象準(zhǔn)確模擬分子的量子行為,提高藥索,提高化合物篩選效率量子計(jì)算在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的可應(yīng)用場(chǎng)景自計(jì),如通過模擬預(yù)測(cè)藥物效果疾病早期診斷及治療高效分析復(fù)雜的生物數(shù)據(jù),輔助疾病的早期診斷,支持治療方案的制定基于量子計(jì)算處理大量遺傳信息和生物大數(shù)據(jù)集,識(shí)別疾病相關(guān)遺傳標(biāo)記,實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)醫(yī)療,并幫助理解復(fù)雜生物過程?本源量子:2024年8月,本源量子與蚌埠醫(yī)科大學(xué)完成了一項(xiàng)重要突破,將合作研發(fā)國(guó)內(nèi)首個(gè)量子分子對(duì)接應(yīng)用,依托我國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī),以量子算力加速小分子藥物研發(fā)流程并提高藥物設(shè)計(jì)效率設(shè)計(jì)問題的混合量子計(jì)算管道成功解決了基因組組裝的難題新,基于量子計(jì)算在生命科學(xué)中的應(yīng)用場(chǎng)景,聯(lián)合打造"量子計(jì)算+生命科學(xué)"行業(yè)的真實(shí)場(chǎng)景解決方案當(dāng)前,國(guó)內(nèi)量子計(jì)算在生物醫(yī)藥領(lǐng)域的落地更多處在場(chǎng)景探索的初期階段,預(yù)計(jì)未來5-10年內(nèi)將陸續(xù)看到成果落地u量子計(jì)算具有強(qiáng)大的并行處理能力,能夠解決經(jīng)典計(jì)算難以解決的問題,或?qū)?duì)信息安全構(gòu)成新的沖擊,例如,shor算法能在多項(xiàng)式時(shí)間內(nèi)解決整破解風(fēng)險(xiǎn)子身份認(rèn)證等的區(qū)塊鏈、Al等技術(shù)融合,提升威脅識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)能力下,我國(guó)信息安全產(chǎn)業(yè)將迎來新挑中國(guó)電信的網(wǎng)絡(luò)資源和天翼云的云計(jì)算資源,將SDN、商密算法、量子密鑰分發(fā)等技術(shù)融合到廣域網(wǎng)場(chǎng)景中,?本源量子:2024年4月,我國(guó)第三代自主超導(dǎo)量子計(jì)算u交通物流行業(yè)是較為傳統(tǒng)的勞動(dòng)密集型產(chǎn)業(yè),近年來通過自動(dòng)化和智能化轉(zhuǎn)型實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)升級(jí),例如物流領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)頭部企業(yè)如京東等紛紛建立智能倉庫和智能供應(yīng)鏈管理體系,應(yīng)用AGV、天車等技術(shù)實(shí)現(xiàn)效率提升,為滿足場(chǎng)景應(yīng)用,AGV等設(shè)備系統(tǒng)并行工作量不斷增加,而AGV調(diào)度是復(fù)雜的優(yōu)化路徑,提高效率保障安全和隱私驅(qū)動(dòng)智能化升級(jí)高效優(yōu)化復(fù)雜物流網(wǎng)絡(luò),找到最優(yōu)路優(yōu)化路徑,提高效率保障安全和隱私驅(qū)動(dòng)智能化升級(jí)高效優(yōu)化復(fù)雜物流網(wǎng)絡(luò),找到最優(yōu)路全性和隱私性的智能物流系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)智能調(diào)度優(yōu)化,徑,提高效率實(shí)現(xiàn)綠色物流供應(yīng)鏈整體優(yōu)化戰(zhàn),可基于量子計(jì)算提供更靈活高效升效率降低能耗和污染,并基于量子技術(shù)開發(fā)新型環(huán)保上海軟件中心戰(zhàn)略合作,聯(lián)合發(fā)布了基于量子計(jì)算云平臺(tái)的交通物流大數(shù)據(jù)解決方案,共同建設(shè)“量超融合”事、港口、航運(yùn)等行業(yè)信息化、智能化發(fā)展面向智慧城市交通管理、