前言：
量子产业与传统科学领域相互交融，其产业链规模不断扩大。
据预测，至2035年，量子产业赛道规模有望攀升至八千亿美元，产业链参与者规模逐步扩大，新进入者持续涌现。
作者 | 方文三
图片来源 | 网 络
产业支柱领域及投资情况
量子技术可划分为五大支柱领域，包括质量控制、量子模拟、量子通信、量子传感与计量以及使能技术，这些领域共同构成了量子技术的核心框架。
量子信息产业链自上而下涵盖了基础光电元器件、量子通信核心元器件、量子通信传输干线、量子系统平台以及应用层等关键环节。
其中，基础光电元器件和核心设备是量子通信的技术与硬件基石；
量子传输干线则承载着远程量子通信及量子网络的传输任务；
量子系统平台则负责对信息进行整合处理，并根据需求发出相关指令，是维护整个系统稳定运行的软件基础。
根据麦肯锡2024年发布的报告，北美市场在量子技术领域占据领先地位，拥有近40%的参与者和超过60%的启动资金。
在硬件厂商方面，北美地区占据了显著优势，12家最大的硬件厂商中有10家位于北美。
而中国则在量子通信商业实施方面展现出广泛的应用场景。
在公共资金投入方面，中国以超过150亿美元的投入位居前列，紧随其后的是欧洲大陆（包括欧盟及其成员国、英国、瑞士和以色列），其总投入约为130亿美元。
发展目标呈现多元化和差异化
在量子计算领域，预期至2030年左右将实现商业化应用，市场规模有望突破千亿美元大关。
量子计算技术正日益受到全球范围内的关注与投资，成为前沿科技领域的重要攻关方向。
预计在未来10至15年内，量子计算技术将实现商业化落地，至2030年市场规模将超过千亿美元，年均复合增长率高达79.72%。
在量子信息产业的多个分支中，量子计算主要聚焦于突破经典计算的算力极限，实现算力飞跃；
量子通信技术则侧重于为经典通信提供更为安全可靠的加密手段；而量子测量则致力于提高物理量测量和信息获取的精度、分辨率及稳定度。
量子计算作为量子信息技术产业的核心组成部分，具有催生新质生产力的战略地位。
量子态所具备的叠加和纠缠等特性，使得量子比特能够存储大量信息并支持高速并行化计算。
在部分特定问题中，量子计算已展现出远超经典计算的[量子霸权]，成为推动新质生产力发展的重要方向。
展望未来，随着量子计算机技术的不断进步和成本的显著降低，其在产业中的应用将全面加速。
量子通信技术作为网络安全领域的核心子产业，涉及多个行业安全产品的研发与应用。
预计未来几年将实现快速增长，至2025年有望达到35.04亿美元，至2030年全球量子通信产业规模预计将达到78.5亿美元。
量子信息技术发展的技术路线
从技术路线的演进来看，量子信息三大技术领域在研究深度、技术成熟程度、产品工程化能力以及产业化应用前景等方面均呈现出明显的差异性。
当前，量子信息技术的研发与应用仍面临着一些关键的共性技术和核心问题，亟待进一步的攻关与突破。
例如，在量子通信领域，高品质量子态光源的制备、高效纠缠态的制备分发及探测技术、高性能单光子探测技术的研发，以及量子态存储与中继技术的优化等；
在量子计算领域，高维纠缠态的制备与操控技术、高品质样品材料的制备工艺、超低温和磁场隔离环境的构建、高精度操控测量系统的开发等；
在量子测量领域，高精度操控系统的研发以及集成化隔离屏蔽环境的建设等。
对上述基础共性关键问题的攻关与突破，是量子信息技术迈向实用化和产业化的主要制约因素。
产业核心板块发展愈发宽广
量子通信主要利用量子态传递信息，涉及量子密码调制、远程传态和密集编码等关键技术。
其典型应用包括量子密钥分发和量子隐形传态，可与量子计算技术融合形成量子通信网络。
这些技术为军事国防、国家政务、金融交易、互联网云服务以及电力系统等领域提供了强大的信息安全保障。
在量子测量领域，商业化程度已相对较高，其中量子磁力计和量子时钟占据市场主导地位。
据统计，2022年全球量子精密测量市场规模已达到13.27亿美元，预计至2030年将增长至25.27亿美元。
量子磁力计和量子时钟分别占据市场份额的41%和34%，显示出量子测量技术在市场中的广泛应用和巨大潜力。
从投资角度看，全球对量子信息领域的投资规模正在不断扩大。
2023年，全球量子信息投资总额已达到386亿美元，其中中国以150亿美元的投资总额位居全球首位，充分体现了我国对量子科技发展的高度重视和大力支持。
虽然目前量子技术仍处于产业化的初期阶段，但其广泛的应用潜力和巨大的市场前景已引起全球范围内的广泛关注。
综合量子计算、量子通信和量子测量三大领域的市场规模预测，至2025年全球量子信息市场规模有望达到101.65亿美元，至2030年更是预计将达到惊人的1300.77亿美元，年均复合增长率高达66.5%。
量子测量技术利用磁、光与原子的相互作用实现超高精度和高灵敏度的测量，突破了经典测量的极限。
尽管量子传感器在应用场景上具有广泛的潜力，但其商业化和产业化进程仍处于初级阶段，未来仍有巨大的发展空间和市场需求等待挖掘。
量子产业备受关注的原因及主要变化
从国家战略层面来看，量子产业符合对心智生产力的定义，因此被国资委列为启航企业的高优先级发展领域；
根据产业调研结果显示，随着量子计算机计算能力的快速提升及其可能带来的密码破译威胁；
量子密码产业将迎来标准加速建立和试点加速的重要时期，这将促使各国加快制定抗量子算法标准，我国亦有望紧随其后推出相关标准。
今年量子产业的变化主要体现在以下三个方面：
①量子计算生产力与人工智能技术的结合，将带来显著的生产力提升；
②量子密码技术的持续发展与安全性保障的日益重要，将为信息安全领域注入新的活力；
③量子通信产业的加速落地，特别是在城域网建设方面的商业化、产业化步伐加快，将进一步推动量子通信技术的广泛应用。
产业应用预计将全面加速
随着量子计算机技术的不断成熟和成本的大幅降低，其产业应用预计将全面加速。
业内预计，在2034年至2040年期间，我们有望成功研制出具备纠错功能的通用量子计算机，并在2040年之后正式迈入全面容错量子计算（FTQC）的新时代。
在量子计算技术体系中，硬件、软件、算法构成了坚实的三大支柱，而云平台则成为集成这三者并面向用户提供服务的核心应用与产业生态汇聚点。
从硬件层面来看，量子计算机主要分为逻辑门量子计算机、专用量子计算机以及基于经典计算的模拟器三种类型，它们各自在特定领域发挥着重要作用。
在软件领域，应用开发软件、计算编译软件、测控系统软件和芯片EDA软件等构成了量子计算软件生态的主要组成部分，为量子计算的应用提供了必要的工具和支持。
算法方面，量子模拟和组合优化等算法在量子计算中发挥着关键作用，为解决实际问题提供了有效的手段。
据预测，到2029年，量子市场的总规模有望达到18.32亿美元。其中，量子计算硬件和量子即服务（QaaS）预计将实现大幅增长，分别有望达到4.38亿美元和5.28亿美元。
同时，在量子密钥分发（QKD）和量子随机数生成器（QRNG）的推动下，量子市场的规模将进一步扩大至2.49亿美元。
尽管量子传感目前仍处于利基地位，但其具备的精确测量能力为各种参数提供了重要的技术手段，预计到2029年其市场价值将达到6.17亿美元。
随着技术的不断进步和应用场景的拓展，预计到2034年，在量子即服务（QaaS）的推动下，量子市场的总额有望达到33.24亿美元，其中量子计算将在未来占据主导地位。
结尾：
人工智能作为一种具有战略意义的技术，被视为引领科技革命和产业变革的关键力量，并有望成为推动经济社会持续发展的新动力引擎。
同时，随着人工智能与量子计算的深度融合与发展，两者相互促进，有望共同引领新一轮的技术创新与突破。
部分资料参考：瞻研究：《2024年中国战略性新兴产业之——量子信息产业全景图谱》，半导体产业纵横：《量子产业掀起新的淘金热》，趋势派：《量子产业链最新交流》，前瞻产业研究院：《预见2024：量子信息产业技术趋势展望》，天翼智库：《量子发展观（五）：量子计算产业发展趋势与挑战》
原文标题 : AI芯天下丨产业丨量子产业路走宽了，国内跟紧技术方向
