【東吳證券】計(jì)算機(jī)行業(yè)深度報(bào)告：量子信息：下一場(chǎng)信息革命

wangzj@wangshijie@增持（維持） 從2019年的11.2億美元增長(zhǎng)到2030年的25.27億美元，市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)們預(yù)計(jì)后續(xù)會(huì)有更多支持政策落地。建議關(guān)注量子信息產(chǎn)業(yè)鏈投資機(jī)光迅科技、電科網(wǎng)安、亨通光電、亞光科技、金卡智能、中國(guó)長(zhǎng)城等。 4 5 5 6 8 9 4 6 7 4 9圖1：量子信息三大領(lǐng)域數(shù)據(jù)來(lái)源：中科院物理所，東吳證券研究所表1：量子信息領(lǐng)域概況領(lǐng)域概念釋義應(yīng)用場(chǎng)景典型研發(fā)產(chǎn)品遵循量子力學(xué)規(guī)律來(lái)調(diào)控量子信息單勘探等領(lǐng)域，通過(guò)量子處理器來(lái)模擬量元進(jìn)行計(jì)算的新型子系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài):在人工智能、量化金號(hào)”利用量子力學(xué)原理，通過(guò)移動(dòng)量子號(hào)、信息和量子態(tài)主要是量子密鑰分發(fā)和量子隱形傳態(tài)技融交易互聯(lián)網(wǎng)云服務(wù)，電力系統(tǒng)等領(lǐng)域?qū)嶒?yàn)網(wǎng)絡(luò)、東京高速量子通信網(wǎng)保密通信骨干線路“京滬干線"基于量子體系糾等特性，實(shí)現(xiàn)對(duì)量別等五大領(lǐng)域，覆蓋軍事國(guó)防、航空航涉器件磁力計(jì)、原子干涉加速度數(shù)據(jù)來(lái)源：世界科技研究與發(fā)展前瞻產(chǎn)業(yè)研究院，東吳證券研究所圖2：量子比特對(duì)比傳統(tǒng)比特?cái)?shù)據(jù)來(lái)源：中科院物理所，東吳證券研究所算法，證明了量子計(jì)算機(jī)在解決特定問題上超越經(jīng)典圖3：量子計(jì)算發(fā)展生命周期示意圖數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTA&K，東吳證券研究所術(shù)發(fā)展必然要經(jīng)過(guò)的一個(gè)階段，也是量子計(jì)算各種路線探索和人才積累的關(guān)鍵階段。越多，要求也就越高。術(shù)是量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)所必須的，其發(fā)展趨勢(shì)與成熟程度都會(huì)對(duì)其應(yīng)用產(chǎn)生嚴(yán)重影的是實(shí)現(xiàn)對(duì)大量量子比特及其測(cè)控系統(tǒng)集成和小型化，是降低量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)成本、信息技術(shù)及應(yīng)用將進(jìn)入全面高速發(fā)展階段，也將成為人類征服自然的一個(gè)新的里程碑！來(lái)模擬分子和材料結(jié)構(gòu)。這將有助于加快新材料和新藥物表2：量子計(jì)算應(yīng)用場(chǎng)景分析（2035年）金融服務(wù)傳統(tǒng)能源航空航天與國(guó)防券研究所但比特?cái)?shù)量和門操作速度方面瓶頸也同樣突出；3）光量子和硅半導(dǎo)體路線目前在比特比特?cái)?shù)量規(guī)模、門保真度和相干時(shí)間等指標(biāo)方面提升迅速。圖4：量子計(jì)算硬件主要技術(shù)路線數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)信通院，東吳證券研究所這一接近萬(wàn)億級(jí)別的市場(chǎng)規(guī)模標(biāo)志著量子計(jì)算會(huì)在此進(jìn)入全面成熟和商業(yè)化的關(guān)鍵階段，預(yù)示著未來(lái)量子計(jì)算將在各個(gè)領(lǐng)域帶來(lái)深遠(yuǎn)而持久的影響。圖5：全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2021~2035單位：十億美元）數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTA&K，東吳證券研究所年，上游市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)出顯著的增長(zhǎng)趨勢(shì)，市場(chǎng)總規(guī)模由2023年不到20億美元增長(zhǎng)到圖6：全球量子計(jì)算上游產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2023-2035單位：十億美元）數(shù)據(jù)來(lái)源：ICV&光盒子《2024全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望》，東吳證券研究所全球已有數(shù)十家公司和研究機(jī)構(gòu)推出了不同類型的量子計(jì)算云平臺(tái)積極爭(zhēng)奪產(chǎn)業(yè)生態(tài)應(yīng)用研究，我國(guó)下游行業(yè)用戶對(duì)量子計(jì)算重視程度有限，開展應(yīng)用探索動(dòng)力仍需提升。圖7：量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)生態(tài)數(shù)據(jù)來(lái)源：信通院，東吳證券研究所比起經(jīng)典計(jì)算機(jī)，53量子比特完成1百圖8：70量子比特的Sycamore實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)勢(shì)數(shù)據(jù)來(lái)源：谷歌官網(wǎng)，東吳證券研究所微軟預(yù)計(jì)10年內(nèi)完成量子超級(jí)計(jì)算機(jī)的構(gòu)建。公司將未來(lái)量子計(jì)算分為Rigetti。彈性階段，從嘈雜的物理量子比特過(guò)渡到可靠的邏輯量子比特，增加每個(gè)邏輯量子比特的物理量子比特?cái)?shù)，使物理量子比特更穩(wěn)定，或者兩者兼而有之；規(guī)模階段，設(shè)計(jì)出一臺(tái)規(guī)?；摹⒖删幊痰牧孔映?jí)計(jì)圖9：量子超級(jí)計(jì)算機(jī)的測(cè)量數(shù)據(jù)來(lái)源：微軟官網(wǎng)，東吳證券研究所圖10：IBM將量子開發(fā)路線圖延長(zhǎng)至2033年數(shù)據(jù)來(lái)源：IBM官網(wǎng)，東吳證券研究所并在單個(gè)稀釋制冷器中包含超過(guò)一英里的高密度低溫柔性IO接線。性能可與4圖11：“祖沖之二號(hào)”量子處理器圖數(shù)據(jù)來(lái)源：光子盒，東吳證券研究所子不確定性原理、量子相干疊加和量子非定域性等量子力學(xué)的基本物理原理。系統(tǒng)的狀態(tài)。子A和B，無(wú)論相隔多遠(yuǎn)，只要把其中一個(gè)粒子（A的攜帶，在一個(gè)地方神秘地消失，又在另一個(gè)地方神秘地出現(xiàn)。圖12：量子隱形傳態(tài)原理數(shù)據(jù)來(lái)源：面包板社區(qū)，東吳證券研究所接（包括地面光纖和衛(wèi)星-地面站兩種實(shí)現(xiàn)方式現(xiàn)階段以地面光纖后，能實(shí)現(xiàn)基于量子安全技術(shù)的高等級(jí)安全通信服務(wù)，為涉及國(guó)計(jì)民生的政務(wù)、金融、跨越4600公里的星地量子密鑰分發(fā)，此舉標(biāo)志著我國(guó)已成功構(gòu)建出天地一體化廣域量抗量子密碼（PQC也稱后量子密碼，是能夠抵抗量子計(jì)算對(duì)公鑰密碼代密碼體系的崩潰也不再是理論上的風(fēng)險(xiǎn)。以RSA-2048算法為例，Shor算法破解效ECDSA的成本，大約需要2000萬(wàn)都市區(qū)的金融服務(wù)、關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施和電信公司試點(diǎn)量子網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的大門。全衛(wèi)星通信測(cè)試中，QuSecure成功地將量子彈性再通過(guò)下行鏈路傳回地球。所有這些通信均受到QuSecure的量子安全層（Quantum更強(qiáng)的數(shù)據(jù)保護(hù)。互聯(lián)網(wǎng)工程任務(wù)組(IETF)成立后量子應(yīng)用協(xié)議工作組(POUIP)，開始從加密技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)一席之地，掌握自主的量子時(shí)代信息安全保障能力。圖13：量子通信產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)來(lái)源：光子盒，東吳證券研究所量子通信從目前已經(jīng)發(fā)展的形態(tài)來(lái)看，主要是由量子物理加密產(chǎn)品與技術(shù)（例如250200500圖14：2023-2030年全球量子通信市場(chǎng)規(guī)模250200500196.810.826.754.620232024E2025E2030E全球量子通信市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（億美元）數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTA&K，東吳證券研究所間分辨率等方面提供全新測(cè)量傳感方案和應(yīng)用。量子計(jì)算機(jī)和量子通信被廣泛認(rèn)為是最有前途的量子應(yīng)用，但技術(shù)研發(fā)進(jìn)展較慢，圖15：量子精密測(cè)量與經(jīng)典測(cè)量對(duì)比數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTank，光子盒，東吳證券研究所型機(jī)。圖16：當(dāng)前量子精密測(cè)量主要技術(shù)路徑進(jìn)展數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTank，光子盒，東吳證券研究所材料、器件差異性大，給上游整合和優(yōu)化帶來(lái)圖17：量子測(cè)量產(chǎn)業(yè)鏈數(shù)據(jù)來(lái)源：中國(guó)信通院，東吳證券研究所量設(shè)備產(chǎn)品包括量子時(shí)鐘、量子重力儀、量子磁力計(jì)及其衍生產(chǎn)品、光量子雷達(dá)冷原子鐘多用于計(jì)量、授時(shí)、基礎(chǔ)科研等場(chǎng)景，同時(shí)其設(shè)千秒穩(wěn)10-1~10-13量級(jí)，純電學(xué)元件驅(qū)動(dòng)，無(wú)需光學(xué)器件和恒溫加熱系統(tǒng)，對(duì)磁場(chǎng)不敏感，易實(shí)現(xiàn)芯片化，未來(lái)應(yīng)用前景廣闊。低成本。心磁圖儀、量子掃描顯微鏡、量子電流互感器等，商業(yè)化成后者仍處于原理驗(yàn)證階段。優(yōu)化，有望成為超越現(xiàn)有傳感測(cè)量手段的下一代技術(shù)方案演進(jìn)方向。在工程化應(yīng)用場(chǎng)景中實(shí)現(xiàn)落地樣機(jī)整體能力指標(biāo)如何滿足實(shí)際場(chǎng)景中全方位應(yīng)用需求，仍是需要產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界開展協(xié)同推動(dòng)并突破的科技成果轉(zhuǎn)化瓶頸。圖18：2019-2030年全球量子精密測(cè)量市場(chǎng)規(guī)模5025.2725.272019202220252030量子精密測(cè)量全球市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)(億美元）數(shù)據(jù)來(lái)源：ICVTA&K，東吳證券研究所圖19：量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈標(biāo)的梳理（單位：億元）數(shù)據(jù)來(lái)源：互動(dòng)易，各公司官網(wǎng)，東吳證券研究所注：表中收入和歸母凈利潤(rùn)數(shù)據(jù)為2024年wind一致預(yù)期數(shù)據(jù)，PE為對(duì)應(yīng)2024年動(dòng)態(tài)PE，所有數(shù)據(jù)時(shí)間為2024年4月4日