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《赛迪研究院：量子产业发展白皮书（2024年）（29页）.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《赛迪研究院：量子产业发展白皮书（2024年）（29页）.pdf（29页珍藏版）》请在本站上搜索。 1、电 子 信 息 研 究赛迪研究院 主办2024 年 6 月 10 日总第 95 期1第期量子产业发展白皮书（2024 年）量子产业发展概况 量子计算关键技术产品 量子通信关键技术产品 量子精密测量关键技术产品 应用推进情况 国际政策战略 产业投融资 发展建议所长导读量子产业是将量子力学原理与新一代信息技术融合创新的未来产业。当前，量子计算、量子通信、量子精密测量技术快速迭代，全球量子产业发展进入加速期，量子产业初具雏形，将对现有技术和产业产生颠覆性影响，引领新一轮科技革命和产业变革，已成为构建新质生产力的重要方向。为开辟我国量子产业发展新赛道，赛迪研究院电子信息研究所编写了量子产业发展白皮书（2、2024 年），总结了量子产业发展总体情况，梳理了产业链各环节创新进展、行业应用推进情况、政策环境、投融资情况，提出了推动产业发展的若干措施建议，期望推动量子产业加快形成新质生产力，有力支撑新型工业化建设，为行业管理部门提供决策参考。如有不当之处，敬请指正。赛迪智库电子信息研究所所长 陈渌萍2024 年 6 月 10 日量子产业发展白皮书（2024 年）一、量子产业发展概况1（一）总体情况1（二）产业链概况1二、量子计算关键技术产品4（一）超导量子计算4（二）离子阱量子计算5（三）光量子计算5（四）半导体量子计算5（五）中性原子量子计算5三、量子通信关键技术产品6（一）量子随机数发生器6（二）3、量子密钥分发设备6（三）量子保密通信网络技术6（四）量子隐形传态技术6（五）抗量子密码技术7四、量子精密测量关键技术产品7（一）量子时频同步7（二）量子磁场测量7（三）量子重力测量7（四）量子惯性测量8目 录 目 录 CONTENTS（五）量子探测测量8五、应用推进情况8（一）量子计算+金融8（二）量子计算+化工制药9（三）量子计算+交通物流10（四）量子通信+金融11（五）量子通信+电力12（六）量子精密测量+医疗诊断12（七）量子精密测量+地质勘探13（八）量子精密测量+定位导航14六、国际政策战略14七、产业投融资18（一）投融资情况及特点18（二）典型案例18八、发展建议21（一）统筹4、技术研发21（二）强化应用牵引21（三）加快人才引育21（四）加强国际合作22量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期1一、量子产业发展概况（一）总体情况量子计算、量子通信和量子精密测量是量子产业的三个主要研究方向。量子计算产业正呈现阶梯式多路径演进趋势，产业化关键阶段将至。量子计算沿着量子优越性、专用量子模拟机、可编程通用量子计算机“三阶段”路线发展。目前，量子计算对特定问题的计算能力已超越超级计算机，实现量子优越性，进入含噪声的中等规模量子（NISQ）时代，正逐步向专用量子模拟机演进。现阶段，超导、光量子、离子阱、半导体量子点以及中性原子等多元化技术路线竞相发展5、。量子通信产业发展分为量子保密通信、量子安全互联网以及量子信息网络三个阶段。近期量子通信产业发展正处于量子保密通信阶段，即应用量子密钥分发技术提供高安全的数据传输和通信服务；量子通信产业发展中期是量子安全互联网阶段，即以量子密钥分发技术为基础构建广泛的密钥管理网络，结合量子安全的密码算法，提供系统性的量子安全服务；量子通信产业发展远期是量子信息网络阶段，即应用量子隐形传态等量子通信技术手段，依托星地一体的广域量子通信网络，实现量子安全网络、量子云计算网络、量子传感网络等网络服务。量子精密测量产业发展分为专用量子传感器、工业级量子传感器、消费级量子传感器三个阶段。当前量子精密测量产业发展正处于从6、专用量子传感器向工业级量子传感器过渡的初始阶段，冷原子干涉、热原子蒸气、金刚石氮空位色心、里德堡原子等多条技术路径并行演进。未来产业重点发展方向是提升灵敏度、稳定性、信噪比等核心指标，健全设备性能指标评价体系，推动已有工程样机产品化。随着产品可靠性、便携性、集成性进一步提升，量子精密测量技术赋能千行百业将成为可能。（二）产业链概况1、量子计算产业链量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子计算机，作为执行量子计算任务的设备，以量子专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期2比特为基本运算单元。量子计算产业链主要包含上游核心元器件、中游整机制造与7、软件算法、下游的应用与服务等环节。产业链上游核心元器件主要包括环境系统、测控系统以及其他关键器件。其中环境系统主要包括低温组件、稀释制冷机以及真空设备等。测控系统主要包括微波测控系统、光学探测器等。其他关键器件主要包括芯片、高性能激光器等。产业链中游主要包括量子计算机整机制造、软件算法环节。其中整机制造环节按技术路线分，主要包括超导量子计算机、离子阱量子计算机、光量子计算机、半导体量子计算机以及中性原子量子计算机等。软件算法环节主要包括操作系统、编程语言、集成开发环境等。产业链下游应用与服务环节是指使用量子计算技术来提供应用和服务，应用场景覆盖金融、化工、制药、交通、物流等多个领域。2、量子通8、信产业链量子通信技术依托量子力学的核心理论，采用诸如光子等基本粒子的量子态来编码信息，并通过专门的量子通道进行传输，从而提供一种传输效率高且安全性极强的通信手段。相较于传统的通信方法，量子通信在传输能力和安全性方面有着显著的优势。自 20 世纪 80 年代起，随着量子通信理论研究的深入，该技术已经从初步的实验室测试阶段发展至工程样机的制造、图 1 量子计算产业链数据来源：赛迪智库整理量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期3工程应用以及网络化解决方案的提供，逐渐发展成为一个技术要求极高的重要行业，并且其行业成熟度正不断增长。量子通信产业链上游主要是核心器件与材料。主9、要包括芯片（如数据处理类芯片、电学芯片、光学芯片）、量子光源、单光子探测器、量子随机数发生器、周期极化铌酸锂晶体与波导以及光纤光缆等。量子通信产业链中游为网络传输线路及系统平台，主要包括量子密钥分发设备、组网设备和网络管理软件平台、网络建设集成、保密网络运营以及包括新一代的加密算法、安全协议、芯片的抗量子加密等领域。量子通信产业链下游为应用与服务，主要包括量子加密、保密通信、量子防伪、身份识别、物联网等应用场景。覆盖了国防、金融、通信、电网等应用领域。3、量子精密测量产业链量子精密测量技术是量子力学在计量学方面的一项革命性技术，旨在达到对单个量子系统进行极端灵敏度的探测、精确控制和综合应用。该10、技术克服了传统基于经典力学原理的精密测量设备所面临的测量不确定性以及无法测量的限制，极大地提高了测量的准确性和灵敏度，并且提高了测量的效率，同时还具备对特定类型噪声的抗干扰能力。量子精密测量技术在基础科学研究、国防安全、生命科学、资源勘探、航空航天以及能源电力等多领域中展现出巨大的应用潜力和价值。量子精密测量产业链上游主要是核心器件与材料，主要包括材料、图 2 量子通信产业链数据来源：赛迪智库整理专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期4二、量子计算关键技术产品量子计算机制备主流技术路径包括超导、离子阱、光量子、半导体量子点、中性原子等。超导和离子阱技术路线当前处于领先地位11、，受到关注程度最高，半导体量子点和光量子路线发展提速，中性原子近期取得诸多突破性进展，上述五种路径均已制作出物理原型机，但仍无任何一种路线能够完全满足实用化条件要求。（一）超导量子计算超导量子计算是以超导量子电路为基本单元，以约瑟夫森结为核心结构的量子计算技术路线。由于约瑟夫森结是一个人造结构，同时，得益于超导量子电路与现有的集成电路工艺具有较高的兼容性，因此，超导量子计算极具可扩展性与规模化潜力。近年来超导量子计算路线进展迅速，已成为目前最有希望实现通用量子计算的热门路线之一。但由于超导量子体系的不可封闭图 3 量子精密测量产业链数据来源：赛迪智库整理真空系统、磁体环境、低温系统、电子元器件12、、激光等。量子精密测量产业链中游是测量仪器，主要包括时间测量（原子钟）、磁场测量（量子磁力计）、重力测量（量子重力仪、量子重力梯度仪）、惯性测量（量子加速度计、陀螺仪）、探测测量（量子天线、量子雷达）等。量子精密测量产业链下游为应用与服务，主要覆盖计量、科研、医疗检测、精密制造、能源勘探、定位导航等应用领域。量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期5性，环境噪声、磁通型偏置噪声等大量不易控制的自由度导致量子比特耗散和退相干等问题有待突破。此外，超导量子系统工作对物理环境要求极为苛刻（超低温）等均是超导量子计算实现过程中不可避免的问题。（二）离子阱量子计算离子阱量子计13、算是利用电荷与电磁场间的交互作用力约束并控制带电粒子，利用受限离子的基态和激发态组成的两个能级作为量子比特，利用微波激光照射操纵量子态，通过连续泵浦光和态相关荧光，实现量子比特的初始化和探测。离子阱量子计算机具有量子比特品质高、相干时间较长、量子比特的制备和读出效率较高等三大特点。与此同时，离子阱量子计算路线目前仍面临四项问题：一是离子阱难以储存多条离子链；二是由于外加激光强度、频率及相位的不稳定，且离子对电场噪声敏感导致的退相干问题；三是量子比特可扩展性差；四是体积庞大，小型化尚需时日。（三）光量子计算光量子计算通过将量子比特信息编码在单个光子上，并利用光学器件以及光学探测器对光子进行量子操14、控及测量来实现量子计算。光学量子计算机具有高精度、高稳定性、相干时间长、可室温运行以及与现有的光纤和集成光学技术具有较高的兼容性等优点。但仍面临小型化以及两量子比特之间的逻辑门操作等问题。光量子可分为逻辑门型光量子计算和专用光量子计算两类，近年来以玻色采样和相干伊辛等为代表的专用光量子计算研发成果丰富。（四）半导体量子计算半导体量子计算通过将量子比特信息编码在半导体材料中的电子或空穴上，并利用外部电场、磁场或光场等手段进行操控，以实现量子计算。半导体量子计算具有相干时间长、可控性强以及与现有集成电路制造工艺兼容性高等特点。但仍然面临量子比特数不足、保真度不高、比特门操作和状态读取不稳定、测控电15、路不完善等问题。（五）中性原子量子计算中性原子量子计算通过运用光学操控技术精确控制和操纵中性原专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期6子，以此在原子之间实现量子纠缠和量子逻辑操作。中性原子量子计算具有相干时间较长、相互作用可控、良好的扩展性和构型灵活等特点。但也面临原子的量子态稳定性不足以及难以精确操控大量原子等两大难题。三、量子通信关键技术产品（一）量子随机数发生器量子随机数发生器（Quantum Random Number Generator）能够基于量子力学的不确定性与不可预测性，通过测量量子态的随机塌缩来生成随机数。与传统的随机数生成方式相比，量子随机数发生器生成16、的随机数不可预测性更高，且随机性度量更严格，在信息安全、密码学、科学仿真等领域具有广泛的应用价值，是量子通信系统中关键核心器件。（二）量子密钥分发设备量子密钥分发（Quantum Key Distribution）能够利用量子纠缠态进行密钥分发，信息的发出方和接收方可以安全地生成和共享密钥。量子态的测量不可避免性和量子不可克隆性能够让传输过程中的任何窃听行为被合法用户发现，确保通信的安全保密。目前量子密钥分发设备已通过光纤传输、卫星组网等方案部署应用在实际通信网络中，助力量子保密通信网络的经济化、商业化、小型化。（三）量子保密通信网络技术量子保密通信网络利用量子信号而非传统的电信号在局域网、城17、域网和骨干网实现量子信息的可靠传输。它与传统的经典信息网络在多个方面有着显著的不同，包括网络协议架构、组网的发展目标、信息传输和承载物理信道、应用演进发展趋势等方面。未来量子保密通信网络将在物联网、移动办公、移动支付等多场景保障通信安全。（四）量子隐形传态技术量 子 隐 形 传 态（Quantum Teleportation）利用量子纠缠的特性，在没有物质粒子实际传输的情况下，将量子态在不同位置间传输。量子隐形传态能够实时快速的传输量子态，并突破使用物质直接传输量子态的距离限制，目前利用地面与卫星间纠缠分发，已实现自由空间通道中超过 1400 公里的量子隐形量子产业发展白皮书（2024 年）电18、子信息研究2024 年第 1 期7传态。量子隐形传态技术为量子网络和量子计算提供了量子态传输的基础。（五）抗量子密码技术由于量子计算机发展迅速，高量子比特数量、高容错性能的量子计算机对经典密码的安全产生极大威胁。抗量子密码（Post-quantum Cryptography）是一种能够抵御量子计算机破译能力的前瞻性安全技术。目前抗量子密码算法主要有基于格的抗量子密码算法、基于编码的抗量子密码算法、基于多变量的抗量子密码算法、基于哈希函数的抗量子密码算法以及基于曲线同源的抗量子密码算法等。抗量子密码技术能够有效地防止加密信息被窃取和破解，未来将对信息安全起到至关重要的作用。四、量子精密测量关键技19、术产品（一）量子时频同步量子时频同步主要通过原子钟实现，基本原理是利用原子量子态吸收或释放能量时的能级跃迁过程释放出电磁波，由于该电磁波具有极高的精确度和稳定性，测量其共振频率，能够保证超高精度的计时。不同原子的共振频率不同，常见的原子钟主要有铯原子钟、氢原子钟、铷原子钟、相干布局数囚禁（Coherent Population Trapping，CPT）原子钟等。量子时频同步可以达到每年仅产生两千万分之一秒误差的精度，为科学研究、天文观测、卫星定位导航等领域提供巨大帮助。（二）量子磁场测量量子磁场测量的主要产品是量子磁力计，基于量子物理原理操纵原子、电子、光子等单个量子，利用量子的纠缠、相干以20、及叠加等量子系统特殊性质进行高灵敏度的磁场测量。量子磁力计典型产品包括光泵磁力计、原子磁力计、金刚石NV 色心磁力计等。量子磁力仪测量精度远超传统传感器，能够达到海森堡极限，且具有体积小、重量轻以及灵敏度高等特点，将在科学研究、生物医学、环境勘探等磁传感领域发挥重大作用。（三）量子重力测量量子重力测量通过量子重力仪与量子重力梯度仪完成，利用冷原专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期8子干涉技术，结合激光与原子团的相互作用在真空中控制原子的量子态，基于不同能级的原子比率测量重力场和重力梯度场。量子重力仪的连续观测时长、采样率都强于传统重力仪，且能够在动态环境中稳定运行。量子21、重力梯度仪分为水平分量重力梯度仪与垂向分量重力梯度仪，测量灵敏度和测量分辨率较传统重力仪均有较大提升，且对振动噪声具有良好的抑制效果。（四）量子惯性测量量子惯性测量主要产品为量子加速度计与陀螺仪。量子加速度计同量子重力仪一样利用冷原子干涉技术，通过激光、阱等方式消除干扰，测量指定方向的加速度，主要产品有 NV 色心加速度计。量子陀螺仪利用萨格奈克效应测量载体的旋转角速度，主要产品有核磁共振陀螺、原子干涉陀螺、超流体干涉陀螺和金刚石色心陀螺等。量子加速度计和量子陀螺仪相结合构成具有高精度和微型化特点的量子惯性导航系统，在自动驾驶、卫星、导弹、无人机等领域有广阔应用前景。（五）量子探测测量量子探测22、测量主要通过量子天线和量子雷达实现。量子天线可利用里德堡原子系统探测射频电场，凭借每米几毫伏的超高灵敏度，拾取功率较弱的无线电信号，降低移动通信网络能耗，在特种保密、物联网等领域拥有较大潜力。量子雷达采用微波量子或光量子进行探测，利用波粒二象性，对粒子性进行测量，在海事监测、气象检测预报、导弹制导以及机场交通导航等领域有广阔应用市场。五、应用推进情况（一）量子计算+金融金融数据具有高复杂度、高实效性等特点，经典计算机的算力瓶颈约束已无法满足金融领域算力需求。量子计算凭借其超强的并行计算能力以及建模能力，已经在投资组合优化、风险分析、精准定价、信贷评估、高频交易以及资产配置等场景中展现出应用价值23、。未来量子计算将进一步赋能金融行业海量高速数据处理业务，极大提升金融服务效率，降低交易成本，提高金融服务的品质。量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期9（二）量子计算+化工制药在化工领域，量子计算应用探索主要通过模拟化学反应，加速大分子的结构优化、量子涨落、量子场论的计算等任务，以实现提高效率、降低资源消耗等效果。在药物研发领域，药物研发具有高投入、周期长、风险大等特点。一款新药平均需要花费 20 亿美元并耗时 10年时间才能进入市场，而且有很大的偶然性和盲目性，新药物临床研究的成功率不足 10%。量子计算可在靶标识别和验证、化验开发、筛选和优化等环节发挥作用，提24、升药物研发效率、降低药物研发成本。表 1 量子计算+金融应用探索案例应用方国家/地区案例简介摩根大通美国2023 年 4 月，QC Ware 和摩根大通完成了一项关于量子“深度对冲”的研究，研究发现，使用量子深度学习对经典框架进行深度对冲，可以使模型更有效。并在Quantinuum的H1-1量子计算机上进行了这项研究，证明了量子计算的应用潜力。汇丰银行英国2023 年 5 月，量子计算公司 Quantinuum 和汇丰银行宣布一系列探索性项目，这些项目将利用量子计算为银行业带来潜在的近期和长期效益，包括网络安全、欺诈检测和自然语言处理方面的具体项目。高盛美国高盛的量子研究团队正在研究量子计算在25、风险管理、衍生品定价、投资组合优化和加密技术等方面的潜在应用。JP 摩根美国JP 摩根使用量子计算机进行金融衍生品定价，以及进行资产组合优化等研究。数据来源：赛迪智库整理，2024 年专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期10（三）量子计算+交通物流量子计算凭借其高速计算能力，可有效加速人工智能模型的训练和推理过程，一方面，可以解决拥堵预测、交通流量管理、路径规划和车辆调度等问题，进而提高交通系统的通行效率与安全性。另一方面，可以进一步细化库存存储位置、规划包裹装载策略与递送路线，进而实现物流运输降本增效。表 2 量子计算+化工制药应用探索案例应用方国家/地区案例简介克利26、夫兰诊所美国3 月 20 日，克利夫兰诊所宣布部署了一台由 IBM 提供的 Quantum System One 量子计算机，旨在助力克利夫兰诊所加速生物医学发现。克利夫兰诊所与 IBM将一道探索将量子计算应用于医疗保健的新途径。莫德纳美国IBM 与莫德纳公司合作，利用量子计算模拟抗癌药物与癌细胞蛋白的相互作用。IBM 提供量子计算资源以及技术支持。这一合作有助于莫德纳利用量子计算技术来模拟抗癌药物与癌细胞蛋白的相互作用，以发现新的治疗方法和优化药物设计。辉瑞制药美国辉瑞通过微软的量子计算平台，模拟药物在人体内的代谢过程，并预测药物与代谢酶的相互作用。这一应用为药物研发提供了重要参考，有助于评27、估药物的生物利用度和安全性，从而优化药物设计并提高疗效。巴斯夫德国巴斯夫利用 Rigetti 的量子计算服务，模拟催化剂与反应物之间的相互作用，以优化催化剂的结构和性能，从而提高化工生产的效率。数据来源：赛迪智库整理，2024 年表 3 量子计算+交通物流应用探索案例应用方国家/地区案例简介Unisys美国Unisys 公司通过结合人工智能、高级分析和量子计算细化库存存储位置、规划托盘配置并确定最有效的包裹递送路线，最终成功实现减少索赔、产品损失以及总库存持有成本。量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期11（四）量子通信+金融量子通信技术能够满足金融行业对信息传输28、安全性极高的要求。金融机构和量子通信设备供应商正共同努力，深入地探索确保在有线、无线以及云计算等各种环境下信息传输的安全性。自 2018 年以来，美国着手探索将量子密钥分发技术应用于金融服务行业。同时，众多国内外商业银行正在主动试验将量子随机数生成技术融入到网上银行登录、支付、结算以及资金转账等多个业务环节中，以提升客户信息识别和验证的安全性。表 4 量子通信+金融应用案例应用方国家/地区案例简介汇丰银行英国汇丰银行使用量子安全城域网来评估其位于伦敦码头区金丝雀码头的全球总部与 62 公里外的伯克郡数据中心之间通过标准光纤电缆进行数据的安全传输。新韩银行韩国新韩银行与 KT、东芝合作建立一个连29、接新韩银行首尔总部与其江南分馆（距离约 22 公里）的量子通信网络，利用 QKD 保护光线路的物理层，并将 PQC 公钥算法应用于互联网安全协议，提供针对密码分析攻击的安全性。应用方国家/地区案例简介DHL美国路径优化：DHL 利用 IBM Quantum 的量子计算服务，模拟并优化货物从起点到终点的最佳路径，显著提高了路径规划的效率和准确性。库存优化：DHL 使用量子计算来模拟和分析库存水平、订单需求和运输时间等因素，以预测未来的库存需求，减少库存成本并提高客户满意度。运输时间预测：DHL 利用量子计算来模拟和分析各种因素对运输时间的影响，如天气、交通状况、车辆状况等。DHL 通过量子计算，30、能够更准确地预测货物的运输时间，并为客户提供更可靠的服务。UPS美国IBM Quantum 为 UPS 提供量子计算服务，用于优化包裹递送路径和车辆调度。UPS 通过量子计算技术成功减少了运输时间和成本，提高了物流效率，并降低了碳排放。数据来源：赛迪智库整理，2024 年专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期12（六）量子精密测量+医疗诊断量子精密测量技术能够推动新一代生物医学传感器发展，解决生命医学中许多难题。量子精密测量产品可以用于研究生物分子的磁性质，测量心磁信号和脑磁信号等人体磁信号。如通过使用量子传感器进行核磁共振（NMR）或脑磁图（MEG）检测，能够在与人体无31、接触的情况下大幅提高检测灵敏度与分辨率、（五）量子通信+电力电网是支撑现代社会运作的核心基础建设，面临受到网络攻击和实体攻击等多重风险挑战，这些危机可能引发大规模的电力中断，从而对经济和社会造成深远的负面影响。随着电力系统向智能化、复杂化的发展，其安全性的提升显得尤为迫切。量子技术的运用，特别是量子通信应用在电力行业中，可以用来确保电力系统实时数据的安全传输，防止网络攻击和数据篡改，从而保障电网的稳定运行。应用方国家/地区案例简介摩根大通美国摩根大通实施高速量子安全加密敏捷网络（Q-CAN），该网络使用 100Gbps 光纤连接两个数据中心，采用量子密钥分发（QKD）技术确保多个虚拟专用网络的32、安全。数据来源：赛迪智库整理，2024 年表 5 量子通信+电力应用案例应用方国家/地区案例简介美国能源部美国橡树岭国家实验室开发了一种基于增强传统 QKD 系统的解决方案，其低成本量子调制器 AQCESS 通过单个量子信道进行通信，能够被集成到商业电网组件中，允许多个客户端通过单个量子信道进行通信。阿曼电力传输公司阿曼苏丹国日立能源为阿曼电力传输公司提供高可靠性电网量子通信技术解决方案，使用一种结合光物理特性的方法来生成真随机的加密密钥，为具有高可靠性和可用性的安全网络提供长期、面向未来的保护。魁北克水电公司加拿大魁北克水电公司使用量子密钥分发以及下一代量子安全数字签名技术来提供低成本高安全33、的解决方案，提高电网抗量子攻击的安全性。数据来源：赛迪智库整理，2024 年量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期13（七）量子精密测量+地质勘探量子精密测量仪器拥有高度灵敏、快速测量和长久耐用等特性。在地质勘探领域，利用量子重力仪、量子磁力仪等仪器，可以测量地表下微小质量变化，帮助科学家了解地球的内部结构与变化，并探测地下矿藏和地质结构，发现新矿产资源。此外，在地震监测与预报、建立绝对重力标准、地下水监测、降水量监控等方面，量子精密测量仪器也具有应用潜力，发展前景十分广阔。表 6 量子精密测量+医疗诊断应用案例应用方国家/地区案例简介苏塞克斯大学英国苏塞克斯大学34、建造了模块化量子大脑扫描仪，并用它来检测和记录大脑信号，未来将构建更多传感器为阿尔茨海默病等神经退行性疾病的检测和治疗提供帮助。GENETESIS美国GENETESIS 采购美国 QuSpin 公司所生产的原子磁力计开始进行基于原子磁力计的心磁图仪开发，推出了全球首台基于原子磁力计的非超导式心磁图仪。美国国立卫生研究院美国使用超导量子干涉装置（SQUID）磁力计测量大脑产生的非常小的磁场，对癫痫发作、偏头痛和各种脑诱发反应的大脑中产生的电流源进行无创定位。数据来源：赛迪智库整理，2024 年表 7 量子精密测量+地质勘探应用案例应用方国家/地区案例简介国家地球物理和火山研究所意大利使用量子重力35、仪测量埃特纳火山四个月的重力时间序列数据，并检测了火山引起的重力变化。美国地质调查局夏威夷火山观测站美国使用绝对量子重力计测量地表下非常小的质量变化，提高对火山监测和喷发响应能力。High Speed 2英国使用量子重力传感器测量地下条件，以提供工程保证并降低风险。数据来源：赛迪智库整理，2024 年提升诊断效率、优化治疗效果。专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期14（八）量子精密测量+定位导航在卫星定位系统中，定位的精确度受限于星载时钟间的时间同步精确度。量子精密测量产品通过量子纠缠态的制备及传输技术，能够测算电场或磁场的强度、频率、时间等，拥有相比传统定位导航设备更36、高的安全性和精准性，对全球定位系统（GPS）等卫星定位平台具有极其重要的价值。六、国际政策战略量子产业有望对传统技术和产业产生颠覆性影响，重塑计算、通信和测量体系，引领新一轮科技革命和产业变革，并将对国家安全产生深远影响。量子技术日益成为各国科技博弈焦点，对经济、产业和国防安全产生深远影响。全球已有超过 30 个国家和地区将发展量子产业上升到国家战略高度，并系统部署了一系列重要政策规划与攻关项目。量子产业已成为大国间开展科技、经济等领域综合国力竞争，维护国家技术主权与发展主动权的战略制高点之一，是全球博弈角力的新战场。表 8 量子精密测量+定位导航应用案例应用方国家/地区案例简介欧洲导弹集团（37、MBDA）欧洲验证了无人机飞行过程中连续捕获冷原子的技术，对测量时间、加速度、电磁波、磁场和旋转具有重要意义。海军 XV Patrick Blackett 号英国完成量子导航系统的第一次测试，能够在脱离 GPS 的环境下对自身位置精准定位。美国海军研究实验室美国利用连续三维冷却原子束干涉仪研制基于原子干涉测量的惯性测量系统，以减少海军导航系统的漂移。数据来源：赛迪智库整理，2024 年量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期15表 9 全球主要国家和地区量子产业相关战略政策时间国家/地区名称主要内容2018美国国家量子计划法案国家量子计划为期十年，并授权五年的科学活38、动资助经费（金额达12.75 亿美元，其中美国国家标准与技术研究院（NIST）获得总额 4 亿美元、美国国家科学基金会（NSF）获得总额2.5亿美元、美国能源部（DOE）获得总额 6.25 亿美元）。2023美国国家量子计划重新授权法案该法案为国家量子计划法案的迭代与扩充版，针对当前美国内与国际情况进行了更新，战略上维持了美在量子信息领域的绝对领先地位。2018欧盟量子科技旗舰计划自 2018 年量子科技旗舰计划推出以来，计划重点支持了量子计算、量子通信、量子模拟、量子传感以及基础量子科学等 24 个项目，发表了1313 篇量子学术论文。2018德国量子技术从基础到市场该文件提出了德国量子技术39、发展目标：一是强化其量子物理研究领域的领先地位；二是优化市场环境，积极探索量子技术应用；三是强化国际合作，保证德国和欧洲在量子领域安全可控；四是在强化科普宣传，研发量子加密技术。2018德国量子系统议程20302018 年德国发布该量子系统议程2030，该议程明确了其量子重点布局方向。2021法国国家量子技术战略2021 年 1 月法国发布国家量子科技战略，计划 5 年投资 18 亿欧元用于支持量子技术研发，其中在量子计算机研发上的投入高达 7.8 亿欧元，是在量子传感器投入 2.5 亿欧元，在后量子密码领域投入 1.5 亿欧元，在量子通信领域投入 3.2 亿欧元，在光子、低温等涉及量子设备开40、发的相关技术等领域投入 2.9 亿欧元。专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期16时间国家/地区名称主要内容2023丹麦量子技术战略计划在量子研究和创新方面投入 10亿克朗，用于推动丹麦的量子研究发展，为量子技术的开发和应用建立框架，以保持其全球领先地位，并促进将研究成果转化为应对全球挑战的实用量子解决方案。2023英国国家量子战略该战略主要分为以下三个方面：一是持续为量子技术研发和产业化提供资金支持。量子产品和服务开发过程漫长且具挑战性，需持续大量投资。该战略是早期战略的延续，将继续采取长期支持策略，承诺在未来十年内由国家投资 25 亿英镑，并吸引 10 亿英镑社会资本41、。长期的资助战略将有效推动技术的成熟和产业化加速落地；二是强调“产学研用政”多方联合共同参与战略实施。政府将作为量子产品和服务的首个客户，推动“产学研用”多方更广泛参与，以构建完整价值链，加速成果转化，快速实现产业化落地；三是积极塑造市场化环境，为量子技术产业化做好准备。该战略通过投资量子技术研发型和生产型人才培训、建立全面技术标准和监管体系、开展国际化合作等途径，以满足未来产业发展需求，推动量子技术早日实现产业化。2020日本量子技术创新战略聚焦量子技术研发。2020日本量子未来社会愿景：通过量子技术实现未来社会愿景及其战略强调发挥量子技术研发成果的作用，以实现经济社会等综合性发展目标。2042、23加拿大国家量子战略量子计算方面，推动加拿大跻身第一梯队；量子通信方面，强化量子通信网络以及后量子密码学技术实力；量子传感器方面，支持量子传感器研发团队与下游应用。量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期17时间国家/地区名称主要内容2023澳大利亚国家量子战略该战略确定了五个优先领域：投资于研发和商业化、确保基础设施和材料、培养熟练的劳动力、维护国家利益、促进一个可信赖的、有道德的、包容性的生态系统。2022巴西量子计算计划投资约 1100 万美元，在巴西建立量子技术能力中心。2023印度国家量子任务印度内阁宣布在 2023 年-2030 年期间投资超 600 43、亿卢比，用于支持国家量子任务。该任务旨在促进量子科技研究和工业应用开发，使印度成为量子技术的全球领导者，同时支持数字印度、印度制造、技能印度和可持续发展目标等国家优先事项。印度政府的目标是在八年内在超导和光子技术等各种平台上开发具有 50-1000个物理量子比特的中级量子计算机。在印度境内建设 2000 公里范围内的地面站之间，基于卫星的安全量子通信、与其他国家的长距离安全量子通信、超过 2000 公里的城市间量子密钥分布以及带有量子存储器的多节点量子网络。2023韩国国家量子科技战略到 2035 年，韩国将投资至少 3 万亿韩元（约合 23 亿美元）以推动量子技术的研究和应用。韩国的目标是到44、2035 年成为全球量子经济中心，通过“三步走”发展战略来实现。首先是开发和利用量子计算机，其次是从互联网强国迈向量子互联网强国，最后是通过与国防和先进工业融合，用世界一流的量子传感器抢占世界市场。数据来源：赛迪智库整理，2024 年专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期18七、产业投融资（一）投融资情况及特点量子技术的创新迭代和商业化需要大量资金的投入支持。据 ICV Tank 统计，截至 2024 年 3 月 22 日，全球量子产业投融资累计总额达113.59 亿美元。全球量子产业投融资增长放缓，投资回归理性。2023 年全球量子产业投融资规模为21.81亿美元，整体45、融资额与 2022 年相比有明显下降，仅为上一年的 75%左右。全球量子领域的投资额从 2019 年的 3.14亿美元增长至 2021 年峰值的 31.78亿美元后，已连续两年呈现下降趋势。其中私人资本投融资额下降较快，2023 年全球投入量子企业的私人资本为 12 亿美元，同比下降50%。但与私人资本形成鲜明对比的是，公共投资比 2022 年增长了超过 50%。从投资领域来看，自 2020 年以来，量子计算、量子通信、量子精密测量三大领域投融资总额均持续增长。其中，量子计算投融资总额保持绝对领先，其次是投融资金额较少的量子通信和量子精密测量。量子计算在融资轮数上也保持绝对领先，目前，上市公司46、均集中在量子计算领域。从国家分布来看，美国公司融资额绝对领先。量子技术领域创业公司融资总额前十名中，美国公司占据 5 席，每家公司融资总额均超过 5 亿美元。加拿大、英国、澳大利亚也各有公司在榜，分别位列第二和第九、第六、第十。从企业融资轮次来看，头部效应显著。根据公开数据显示，全球量子领域累计融资前十的企业融资总额已达到 58 亿美元，约占量子领域总融资额的一半。其余大多数量子企业仍停在 A 轮融资，与头部企业差距较大。（二）典型案例1、Sandbox AQ 获得 5 亿美元融资2023 年 5 月，美 国 公 司Sandbox AQ 从 Breyer Capital、T.Rowe Pric47、e 基金、Salesforce Inc.创始人 Marc Benioff 的 TIME Ventures以及谷歌前首席执行官 Eric Schmidt获得 5 亿美元融资。Sandbox AQ 于 2022 年从谷歌量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期19母公司 Alphabet 分拆出来，致力于开发人工智能和量子技术解决方案，从事模拟软件、加密体系、量子传感器等研发，并与美国空军合作研究量子导航技术。2、PsiQuantum 获 得 4.5 亿 美元融资PsiQuantum 于 2021 年 7 月 获得 4.5 亿美元 D 轮融资，用于构建商用量子计算机，本48、轮融资由贝莱德管理的基金和账户领投，Baillie Gifford 和微软的风险基金 M12 等跟投。美国公司 PsiQuantum 基于光量子技术路线，利用现有的半导体制造、封装和高功率低温冷却技术打造量子计算机，获得了美国能源部、美国国防部高级研究计划局（DARPA）、澳大利亚政府等多方合作与投资。3、Arqit Quantum 获得 4 亿美元融资英 国 量 子 加 密 公 司 Arqit Quantum 在 2021 年 5 月通过 SPAC上市渠道获得 4 亿美元资金。Arqit Quantum 基于量子加密技术提供软件和硬件解决方案，主要产品有量子安全身份验证和加密系统、全球分布式49、卫星网络QuantumCloud，以及为政府、国防、金融服务、电信等提供网络安全咨询服务。4、IonQ 获得 3.5 亿美元融资IonQ 于 2021 年 3 月通过特殊目的收购公司（SPAC）方式在纽约证券交易所挂牌上市，成为首家量子计算机上市公司。美国公司IonQ成立于2015年，目前 IonQ 正基于离子阱技术路线，开发包括软件和硬件在内的全栈量子计算产品，已经通过云服务提供量子计算服务，在 2023 年推出了Forte Enterprise 和 Tempo 两款创新系统。5、D-Wave 获得 3.4 亿美元融资D-Wave 于 2022 年 2 月 通 过SPAC 方式在纽约证券交易50、所上市获得 3.4 亿美元融资。加拿大量子计算公司 D-Wave 成立于 1999 年，从事量子计算系统和超导电子器件的设计和生产，提供量子退火器和基于门的量子计算机。专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期206、Quantinuum 获得 3 亿美元融资Quantinuum 于 2024 年 1 月 完成 3 亿美元融资。此次融资由摩根大通公司领投，跟投方有霍尼韦尔、三井物产株式会社以及生物制药公司安进。此次融资后，Quantinuum的估值已超过 50 亿美元。Quantinuum 由英国剑桥量子计算（CQC）与美国霍尼韦尔量子解决方案（HQS）两家公司合资组建，从事51、离子阱量子计算机开发，期望通过融资实现全球第一台通用容错量子计算机，同时扩展 Quantinuum的软件产品以提高其商业应用性。7、Rigetti 获得 2.9 亿美元融资2022 年 3 月，美国量子计算公司 Rigetti Computing 通 过 SPAC 纳斯达克上市融资 2.6 亿美元。Rigetti Computing 主要业务是提供全栈量子计算服务，主要产品有超导量子处理器、控制系统、质量控制平台、软件工具。Rigetti 近期推出了新量子处理芯片 Novera QPU，基于其第四代 Ankaa 级架构，拥有 9 量子比特。8、IQM 获得 1.4 亿美元 A2 轮融资202252、 年 7 月，芬兰超导量子计算公司 IQM Quantum Computers（IQM）完成了由世界基金（World Fund）领投，Bayern Kapital、EIC 基 金、OurCrowd、QCI SPV、Tofino 和 Varma 等跟投的 1.28 亿欧元的 A2 轮融资。该公司的主要重点是为通用量子计算机打造可扩展的硬件，特别聚焦于超导技术。2023 年 10 月，芬兰 VTT 技术研究中心和 IQM 量子计算机宣布完成芬兰第二台量子计算机，容量为 20 个量子比特。IQM 还计划在 2024 年推出 54 量子位系统，到 2025 年创建 150 个量子比特的量子系统。9、I53、nfleqtion 获得 1.1 亿美元 B轮融资2022 年 11 月，美 国 公 司Infleqtion（原名Cold Quanta）获得1.1亿美元的 B 轮融资，主要投资者有达拉斯投资公司 LCP Quantum、In-Q-Tel、Sumitomo Corporation of Americas、Breakthrough Victoria、BOKA Group Holdings I LP 等。目前已累计融资约 1.9 亿美元。量子产业发展白皮书（2024 年）电子信息研究2024 年第 1 期21Infleqtion 主要产品有量子计算、量子算法和应用、原子钟、传感器和组件等。Infl54、eqtion 曾与美国国防高级研究计划局（DARPA）合作，开发了一个可扩展的基于冷原子的量子计算硬件和软件平台。此外，Infleqtion 与德克萨斯大学奥斯汀分校合作于 2023 年 10 月创建一个卓越的量子制造中心。10、Silicon Quantum 获得 9000万美元 A 轮融资2022 年 6 月，澳大利亚量子计算 公 司 Silicon Quantum Computing获得约 9000 万美元 A 轮融资，为公司后五年的技术开发与运营提供资金。Silicon Quantum 以将澳大利亚量子计算和通信技术卓越中心的尖端研究成果商业化为目标。2022 年6 月，Silicon55、 Quantum 推出了其首款量子集成电路。八、发展建议（一）统筹技术研发深入分析研判量子产业发展大势，找准我国量子产业发展的切入点和突破口，统筹基础研究、前沿技术、工程技术研发，攻克一批“卡脖子”关键领域，提升产业链供应链韧性和安全水平，加快培育量子计算、量子通信、量子精密测量等产业，抢占量子科技国际竞争制高点。（二）强化应用牵引推动量子技术在国防、政务、金融和能源等领域率先广泛应用，促进创新链、产业链、价值链的深度融合，统筹形成包括量子计算、量子通信、量子精密测量在内的全场景能力体系。与此同时，推动量子技术与人工智能等其他新兴技术深度融合，为智能制造、金融分析、新材料研发、生物医疗、物联网56、等领域的商业格局带来革命性转变，为科学研究和实际应用带来巨大的潜力和机会。（三）加快人才引育加强国内高校量子领域学科建设，积极回应企业对人才的需求，加强学科交叉融合，同时注重理论与工程的研究，推动产学研建设。加强量子概念普及，鼓励青少年从初高中逐步接触量子相关知识，为未来人才库积蓄储备。抓紧全球抢才，加紧研究制定国际科研、产业人才引进名单，加快实施产业人才专业就是实力 精准就是品牌电子信息研究2024 年第 1 期22引进专项计划，吸引海外华人归国从业。（四）加强国际合作统筹利用“一带一路”等机制，构建双边、多边合作框架，发现、共享资源，共同应对全球挑战。通过行业联盟、行业活动、国际对话等机制主动谋划参与量子领域国际技术合作和标准制定，掌握国际标准话语权。吸引国际资本、研发机构、企业在华投资、设立研发中心、生产基地等，同时鼓励国内量子企业开拓国际市场。赛迪研究院电子信息研究编辑部编 辑 部：赛迪研究院通讯地址：北京市海淀区万寿路27号院8号楼12层邮政编码：100846联 系 人：王 乐联系电话：010-68200552 13701083941传 真：0086-10-68209616网 址：电子邮件：