5分鐘讓你看懂產(chǎn)業(yè)鏈上中下游！

　　今天開啟中國量子科技產(chǎn)業(yè)鏈板塊！

　　近日，中共中央關于制定國民經(jīng)濟和社會發(fā)展第十五個五年規(guī)劃的建議發(fā)布。其中指出，前瞻布局未來產(chǎn)業(yè)，探索多元技術路線、典型應用場景、可行商業(yè)模式、市場監(jiān)管規(guī)則，推動量子科技等成為新的經(jīng)濟增長點。

　　量子通信被認為是未來信息科學的重要支柱，能夠突破經(jīng)典通信的性能極限，實現(xiàn)更高效、更安全的信息傳輸。

　　實現(xiàn)量子科技領域的系統(tǒng)性突破，形成自主可控的量子技術體系，推動量子產(chǎn)業(yè)成為未來經(jīng)濟的新增長極，也將為國家信息安全、數(shù)字經(jīng)濟升級和綜合國力提升提供戰(zhàn)略支撐。

　　一、量子科技產(chǎn)業(yè)概況

　　量子科技（quantum technology）是一種新型的科學技術體系。將量子力學原理與信息科學、計算科學、材料科學等學科交叉融合，致力于通過量子效應（如量子疊加、量子糾纏、量子隧穿等）實現(xiàn)信息的獲取、處理和傳遞。它沖破了傳統(tǒng)經(jīng)典物理的局限，為解決復雜問題提供了全新的思路和方法。主要應用于量子計算、量子通信、量子加密、量子傳感等領域。

　　2024年，量子科技在全球范圍內(nèi)迎來了重大突破，研究已經(jīng)進入從理論到應用的過渡期，多個量子計算平臺取得了具有里程碑意義的新成果。量子比特的數(shù)量和質(zhì)量得到大幅提升；量子算力已經(jīng)應用于計算流體動力學、金融、生物醫(yī)藥等領域。量子通信干線已經(jīng)實現(xiàn)量子保密通信的實際應用，不僅為金融、電力等行業(yè)提供了加密通信的基礎設施，也為未來的量子互聯(lián)網(wǎng)奠定了基礎。量子傳感和量子模擬也取得了顯著進展。2023-2025年中國量子技術行業(yè)CAGR超30%，2025年規(guī)模將達275.7億元，政策、技術、需求為核心動力，2030年規(guī)模有望破千億。

　　近十年來，量子信息科技四大領域的科研論文和專利申請數(shù)量基本保持逐年遞增態(tài)勢。

　　二、產(chǎn)業(yè)鏈全景分析

　　量子科技是基于量子力學原理（如疊加、糾纏）進行信息處理、傳輸和操控的革命性技術。當前，其產(chǎn)業(yè)生態(tài)主要圍繞量子計算、量子通信、量子測量、量子芯片與器件、量子軟件與算法、量子網(wǎng)絡與節(jié)點六大賽道展開，并已形成從基礎研究到商業(yè)應用的完整鏈條。其產(chǎn)業(yè)鏈結構清晰，上游是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，中游是技術集成的體現(xiàn)，下游則是價值實現(xiàn)的藍海。

　　量子科技產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)相關企業(yè)將在文末集中梳理，以便更系統(tǒng)呈現(xiàn)產(chǎn)業(yè)生態(tài)布局。

　　1.上游：研發(fā)支撐

　　基礎軟件與材料

　　基礎軟件：量子編程語言（如Qiskit、Cirq）、量子算法庫、量子計算機操作系統(tǒng)（OS）和經(jīng)典模擬軟件，是連接用戶與硬件的橋梁。

　　核心材料：用于制備量子比特的特殊材料，如超導材料（鈮）、用于離子阱的稀土元素、用于量子點的高純度半導體材料等。

　　量子芯片成為企業(yè)競相追逐的焦點，全球科技巨頭紛紛加碼布局量子芯片領域，加速量子芯片研發(fā)步伐。

　　由于計算芯片對環(huán)境熱噪聲非常敏感，只有在不高于3mK溫度的極低溫環(huán)境下才能實現(xiàn)量子態(tài)的制備和操控，進而提高量子態(tài)的調(diào)控和測量精度。稀釋制冷機作為現(xiàn)階段所知的唯一能持續(xù)穩(wěn)定在毫開爾文（mK）溫區(qū)的制冷設備，具有操作簡單、無振動和電磁干擾、性能穩(wěn)定等優(yōu)點，是超導量子計算機正常運行不可替代的關鍵核心裝備。目前，稀釋制冷機早已必理論研究與實驗驗證階段過渡至商業(yè)化與實際應用階段，隨著量子計算機的快速發(fā)展，稀釋制冷機的需求也在持續(xù)增加。數(shù)據(jù)顯示，2024年全球稀釋制冷機市場規(guī)模為3.5億美元。

　　目前稀釋制冷機的領先參與者主要位于歐美國家，包括Bluefors（芬蘭）、Oxford instruments（英國）、Leiden Cryogenics（荷蘭）、Cryo Concept（法國）、Form Factor（美國）、MaybellQuantum（美國）、Quantum Design（美國）、Ulvac Cryogenics（日本）、Zero Point Cryogenics（加拿大）等企業(yè)，這類企業(yè)起步較早，占據(jù)全球絕大部分市場份額。

　　上游特點：技術密集、資本密集、研發(fā)周期長。該環(huán)節(jié)是當前投資和“卡脖子”風險最集中的領域，也是國家間科技競爭的主戰(zhàn)場。任何關鍵部件的突破都將對整個產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生巨大推動作用。

　　2.中游：系統(tǒng)集成與解決方案構建

　　中游環(huán)節(jié)是將上游的部件和理論轉(zhuǎn)化為可運行的系統(tǒng)、設備和解決方案，是產(chǎn)業(yè)化的核心載體，也是是技術的集大成者，六大賽道在此交織，形成各類硬件系統(tǒng)、軟件平臺和網(wǎng)絡設施。

　　量子芯片與器件

　　連接上游材料與下游系統(tǒng)的核心硬件載體，是量子信息的“大腦”和“感官”。

　　量子計算芯片：集成量子比特的物理載體，如超導量子芯片、離子阱芯片、硅基量子點芯片等。其性能（如比特數(shù)、保真度、相干時間）直接決定計算能力。

　　量子通信器件：包括單光子源、單光子探測器、量子隨機數(shù)發(fā)生器（QRNG）芯片等，是量子保密通信設備的核心。

　　量子傳感芯片：將金剛石NV色心、原子氣室等量子傳感單元集成到芯片上，實現(xiàn)傳感器的小型化與規(guī)?；a(chǎn)。

　　量子軟件與算法

　　連接用戶與硬件的“操作系統(tǒng)”和“靈魂”，是釋放量子算力的關鍵。

　　底層軟件有量子計算機操作系統(tǒng)（OS）、量子指令集、量子編譯器等，負責優(yōu)化硬件資源、管理任務隊列。

　　編程框架與工具有Qiskit（IBM）、Cirq（Google）、QPanda（本源量子）等，為開發(fā)人員提供編寫量子程序的工具包。

　　量子算法與應用軟件針對特定問題（如藥物分子模擬、金融建模、機器學習）開發(fā)專用算法和軟件解決方案。

　　量子計算云平臺提供遠程訪問量子算力的服務（QCaaS），是當前推廣和應用的主流模式?；旌狭孔咏?jīng)典云計算（HOCC）架構融合了量子和經(jīng)典計算資源，是當前量子計算云服務的核心模式。

　　測控系統(tǒng)是量子計算機的關鍵核心設備之一，可類比經(jīng)典計算機的主板，主要負責對量子芯片上的量子比特進行操作，執(zhí)行量子邏輯門操作和量子算法運算等工作。

　　量子網(wǎng)絡與節(jié)點

　　量子通信的未來形態(tài)，是實現(xiàn)大規(guī)模、遠距離量子信息分發(fā)和分布式量子計算的基礎設施。

　　量子節(jié)點包括量子存儲器、量子中繼器等，用于存儲和轉(zhuǎn)發(fā)量子信息，克服光子在線纜中的傳輸損耗，設計和部署城域量子保密通信網(wǎng)、量子衛(wèi)星骨干網(wǎng)，并實現(xiàn)與傳統(tǒng)通信網(wǎng)絡的融合。

來源：（a）Nature v629, p579–585 (2024)

　　量子計算

　　量子計算軟件作為一種結構化的工具集合，需依據(jù)量子計算原理進行開發(fā)設計，為不同技術路線提供應用開發(fā)能力、編譯能力、硬件測控能力和EDA設計開發(fā)能力等，業(yè)界在多個方向展開布局，體系架構已逐漸形成。

　　硬件系統(tǒng)集成將上游的制冷、控制、量子芯片等集成為完整的量子計算機原型機或退火機。參與者如IBM、Google、Honeywell以及中國的本源量子、國盾量子等。云服務平臺提供量子計算云服務（QCaaS），允許用戶通過互聯(lián)網(wǎng)遠程訪問量子算力，降低了使用門檻，是當前推廣量子計算應用的主要模式。

　　量子計算目前呈現(xiàn)多種硬件技術路線并行發(fā)展的態(tài)勢，中國信通院將其歸納為兩大類，一類是以超導、硅半導體路線為代表的人造粒子路線，另一類是以離子阱、中性原子、光量子路線為代表的天然粒子路線。

　　根據(jù)中國信通院對全球前十位國家論文情況的統(tǒng)計，美國和中國占據(jù)前兩位，遙遙領先于其他國家。

　　量子通信

　　根據(jù)英國政府科學辦公室發(fā)布的《量子時代的機會》報告，量子通信的應用發(fā)展將經(jīng)歷短、中、長期三個階段。目前，我國已經(jīng)進入了應用發(fā)展路線的中期階段，預計再需要10年左右的時間，有望進入長期階段。

　　量子精密測量

　　精密測量是科學研究的基礎，更高的測量精度一直是人類追求的目標。量子精密測量是利用量子力學規(guī)律，特別是基本量子體系的一致性，對一些關鍵物理量進行高精度與高靈敏度的測量。

　　儀器設備開發(fā)：將量子傳感器集成為可商用的精密測量儀器，如量子陀螺儀、量子重力儀、原子鐘等。

　　應用系統(tǒng)：為特定場景（如GPS導航、資源勘探、醫(yī)學成像）提供基于量子測量的完整探測和感知系統(tǒng)。

　　中游特點：系統(tǒng)集成要求高，是技術與市場的結合點。該環(huán)節(jié)企業(yè)不僅需要深厚的技術積累，還需深刻理解下游行業(yè)需求，推動技術從實驗室走向市場。

　　3.下游：多領域應用

　　下游是量子科技價值的最終體現(xiàn)，其應用潛力巨大，有望重塑多個行業(yè)的競爭格局。

　　金融行業(yè)：利用量子計算進行高頻交易、風險分析和投資組合優(yōu)化；利用量子通信保障金融數(shù)據(jù)傳輸?shù)慕^對安全。

　　生物醫(yī)藥與化工：通過量子模擬加速新藥研發(fā)和新型材料分子設計。

　　人工智能：量子機器學習有望處理更復雜的模型，推動下一代AI發(fā)展。

　　航空航天與國防：量子精密測量用于潛艇無源導航、隱身目標探測；量子通信用于構建軍用安全通信網(wǎng)絡。

　　能源與交通：量子計算優(yōu)化電網(wǎng)調(diào)度和物流路徑規(guī)劃；量子傳感用于地質(zhì)勘探，精準定位油氣和礦產(chǎn)資源。

　　公共事業(yè)與云服務：構建國家級的量子安全通信基礎設施；云廠商提供量子算力作為新型公共算力資源。

　　下游特點：應用場景廣闊，但目前大多處于早期探索和試點（POC）階段。市場教育和技術驗證是當前主要任務，但其長期商業(yè)價值已被廣泛認可。

　　三、產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展趨勢與挑戰(zhàn)

　　發(fā)展趨勢：

　　1、技術協(xié)同：六大賽道并行發(fā)展，相互促進（如更好的芯片驅(qū)動算法和網(wǎng)絡發(fā)展）。

　　2、“量子-經(jīng)典”混合：混合架構成為中長期內(nèi)解決實際問題的現(xiàn)實路徑。

　　3、政策驅(qū)動與生態(tài)構建：全球主要國家持續(xù)加大投入，推動產(chǎn)學研協(xié)同和標準制定。

　　4、軟硬件解耦：通過云平臺，軟件應用與底層硬件加速分離，降低使用門檻。

　　面臨的挑戰(zhàn)：

　　1、核心技術瓶頸：量子比特的規(guī)模、穩(wěn)定性與糾錯能力仍是世界難題。

　　2、人才極度稀缺：跨物理、計算機、工程和行業(yè)的復合型人才缺口巨大。

　　3、商業(yè)化路徑漫長：殺手級應用尚未出現(xiàn)，投資回報周期長。

　　4、供應鏈安全：上游關鍵設備和材料仍存在“卡脖子”風險。

　　量子科技概念龍頭一覽

　　上游是產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石，技術壁壘極高，主要由頂尖科技巨頭、專業(yè)硬件廠商和材料供應商主導。量子計算芯片與器件的參與者主要包括IBM、谷歌、英特爾和微軟等；量子通信核心器件領域主要參與者有國盾量子、被EXFO收購的ID Quantique，以及未上市的問天量子；量子測量核心器件的供應商包括Bruker、是德科技及其收購的Zurich Instruments；極低溫制冷系統(tǒng)作為關鍵基礎設施，主要供應商是Oxford Instruments、Bluefors 和Cryomech；量子軟件與算法的開發(fā)者主要包括未上市的QCWare、Zapata Computing和1QBit；核心材料的供應商則有如住友金屬礦山等企業(yè)。

　　中游是技術集成和價值實現(xiàn)的核心，將上游部件轉(zhuǎn)化為可用的系統(tǒng)、設備和解決方案。量子計算系統(tǒng)與云服務的提供商陣營強大，包括IBM、亞馬遜、谷歌、微軟、阿里巴巴、百度、本源量子和華為；量子通信設備與網(wǎng)絡建設領域，以中國公司為主力，參與者有國盾量子、亨通光電、科大國創(chuàng)、神州信息和中科曙光；量子測量儀器與設備的供應商主要包括未上市的M Squared和AO Sense。

　　下游是量子科技價值的最終體現(xiàn)，目前以大型金融機構、醫(yī)藥化工和科技制造企業(yè)為主導，積極進行應用探索。金融行業(yè)的積極探索者包括摩根大通、高盛、Visa、巴克萊銀行和平安銀行；醫(yī)藥與化工領域的領先應用者有羅氏、渤健、巴斯夫和強生；科技與制造業(yè)的參與者眾多，包括：博世、大眾汽車、霍尼韋爾、空中客車、寶馬集團和寧德時代；云服務與IT巨頭本身也是下游的重要用戶，如：阿里巴巴、騰訊、亞馬遜、微軟和谷歌；國防與航空航天領域的關鍵參與者包括洛克希德·馬丁、諾斯羅普·格魯曼、雷神技術和中國航天科工等。

　　量子科技產(chǎn)業(yè)鏈條長、技術跨度大，六大賽道的協(xié)同演進構成了其獨特的發(fā)展脈絡。當前，產(chǎn)業(yè)正從實驗室原型向工程化、產(chǎn)品化艱難邁進。對于參與者和投資者而言，需具備戰(zhàn)略耐心，在關注整體進展的同時，深耕自身具有優(yōu)勢的細分賽道。隨著核心技術的持續(xù)突破和應用生態(tài)的逐步成熟，量子科技有望在未來十年內(nèi)，在特定領域?qū)崿F(xiàn)從“可用”到“好用”的跨越，最終引發(fā)顛覆性變革。

　　產(chǎn)業(yè)鏈參與者名單如下：

　　注：以上內(nèi)容來自市場公開信息整理，不構成任何投資建議