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2024年量子计算产业发展前瞻:突破与挑战
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更新于2024-06-14
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"2024全球量子计算产业发展展望-ICV&光子盒-2024-105页.pdf" 这篇报告详细概述了2023年全球量子计算产业的发展状况,并对2024年的前景进行了展望。随着量子计算技术的不断进步,该领域已经从学术研究转向商业化应用,特别是在人工智能(AI)领域,量子计算正逐步展现出优化大规模模型计算的潜力。报告指出,量子计算能够为复杂问题提供新的解决方案,促进跨领域的创新融合。 在2023年,量子计算产业的主要进展体现在量子芯片技术的多元化发展,包括超导、离子阱、光子、中性原子和半导体等技术路线均有显著突破。各国政府和企业加大投入,形成了各自的技术优势,同时,量子计算云平台的成熟进一步降低了使用门槛,使得更广泛的用户群体能够接触到量子计算。 然而,报告也指出2023年量子计算行业的融资活动有所降温,全球经济环境的不确定性导致投资交易减少,竞争加剧。尽管如此,报告仍然对未来保持乐观,认为2024年量子计算产业将继续蓬勃发展,带来更多的技术创新和应用场景。 报告的编写基于公开资料和数据的整理,旨在独立、客观地呈现量子计算领域的关键事件和趋势,同时也提醒读者,报告内容仅供参考,不构成直接的投资建议。通过对过去一年的回顾和对未来的预测,报告为行业参与者和关注者提供了深入的理解和有价值的洞察。 量子计算产业正在经历从科研向产业化的转变,技术多元化、商业化进程加快,尽管面临一定的市场挑战,但其长期发展潜力不容忽视。2024年,我们可以期待更多的技术突破、商业合作以及量子计算在各个领域的实际应用。
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较此前发布的量子计算产业生态图谱,本次新增若干企业logo,在分类与结构方面做出调整。
第一章 2023产业发展概览
产业链相关企业逐年增多
06
注:部分整机企业为全栈量子计算机企业,其标识不出现在软件算法相关部分。研究所和大学不在企业生态考虑范围之内。
14
| Version Feb 2024
图表 量子计算产业生态图谱
量
子
云
平
台
行
业
应
用
国防军工 医药 汽车金融 化学材料
整
机
量子编程软件
量子主机软件
其它药物探索 金融服务 化学化工
赋
能
技
术
探测器激光器线缆测控系统整机 低温微波器件
真空系统稀释制冷机GM/脉冲管制冷机 加工制造 材料
量子比特测控系统
量子比特环境 其他
芯片
量子计算硬件整机
超导 离子阱 光量子 半导体中性原子 其它
系统软件
量子应用软件
量子计算云平台
应用合作
设备
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美国在量子计算产业链上具有明显优势,政府对量子计算的高度重视和大力支持推动了企业数
量的增长,其中涵盖了各类型的企业,包括IBM、谷歌、微软、亚马逊等代表性企业。美国在超导、
离子阱、光量子等多个领域都保持领先地位,其科研创新和合作活跃,技术水平和引领能力处于全
球前列。
中国在量子计算领域崛起迅猛,政府对该领域的高度支持和资金投入推动了企业数量的增加,
其中包括腾讯、华为等具有代表性的大型互联网企业。近些年,中国在光量子计算机等方面取得了
显著优势,技术水平和挑战能力迅速提升,然而在中美竞争日益加剧的背景下,尤其是在量子芯片
和超低温设备等方面,中国与美国相比仍存在较大差距。
德国、法国等欧洲国家在量子计算生态建设上表现出积极态势。德国政府通过量子技术行动计
划,旨在成为全球量子技术领导者,投入资金并制定战略框架。德国量子计算企业数量在全球中位
于前列,技术水平较高,特别在离子阱、中性原子等方向领先。但相对于美国,技术上还存在差距,
与欧盟协调整合问题亦需解决。法国通过《量子技术国家战略》等文件大力支持量子计算。然而,
相较美中,投入和产出仍有差距,与德国相比在硬件和软件能力上稍显不足。
英国、日本、加拿大等国也在量子计算领域有所建设。英国政府发布《科学和技术框架》及《国
家量子战略》,致力于巩固科技超级大国地位,但在与美中的竞争中,量子计算机规模和类型方面
仍有不足。日本通过量子未来产业创新战略,强调实用化与产业化,在量子软件和服务方面仍有一
定劣势。加拿大也启动了国家量子战略,政府支持力度大,尤其是光量子技术路线全球领先,但与
美国相比,其在硬件和软件方面稍显不足。
Government
Support
Number of
Enterprises
Industrial Chain
Integrity
Scientific
Research
International
Cooperation
USA
China
Germany
France
UK
Japan
Canada
注:评价模型详见附件
生态建设日趋完善
07
第一章 2023产业发展概览
图表 2023全球主要科技国量子计算生态建设情况
15
| Version Feb 2024
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目前,量子计算正处于迅速发展的阶段。虽然当前仍然存在一些挑战,如测控系统优化、量子
比特数量与质量、量子比特间的相互干扰等,但在各自得技术路线上,已经有了不少可观的突破,
为产业的进一步发展奠定了基础。例如,IBM推出得可扩展Quantum System 2架构以及对应的Heron
芯片,使得超导技术路线继续领跑全球;“九章三号”的成功构建则标志着量子比特的稳定性和纠
缠性质的控制已经取得了显著的进展,使得量子计算机在解决某些特定问题上表现出色等。
量子计算产业将进入快速成长周期。即随着量子计算机硬件的不断升级和算法的不断优化,更
多的软硬件企业将投身于量子计算领域,并推动量子计算在不同行业的广泛应用。量子计算将在金
融、医疗、材料科学等领域最先发挥作用,为下游行业带来颠覆性的创新。与此同时,产业链上的
合作与竞争也将更加激烈,投资和创新以及庞大的市场需求将成为推动产业前进的关键驱动力。政
府和企业也将共同合作,加大研发投入,以争取在全球量子计算领域的竞争优势。
第一章 2023产业发展概览
产业发展即将进入快速成长周期
08
图表 量子计算发展生命周期示意图
16
产
业
规
模
时
间
-2019 2020-2027 2028-2033 2034-2040 2040-
量子优越性展示
进入NISQ 时代
专用量子计算机实现
多种核心应用示范
研制出可纠错的通
用量子计算机
进入全面容错量子计
算 (FTQC) 时代
• 由计算领域成熟
企业引导,完成
初步的概念验证
• IBM早在1990年
代就建立了专门
的量子计算研究
团队; Google团
队首次证明了量
子优越性等
• 代表企业:IBM、
Google、Intel、
Microsoft等
• 初创企业以及大
部分科研机构开
始加入硬件研发
以及纠错的行列,
全面推进各个技
术路线发展
• 代表企业:
Rigetti、IonQ、
Quantinnum、
Xannadu、
QuEra、本源量
子、国盾量子等
• 各技术路线的专
用量子计算机不
断涌现,并且中
下游的量子软件
企业,将在这一
阶段迅速增长
• 将优先在金融、
医药、化工、汽
车、机器学习等
领域替代经典计
算机,产生多种
核心应用范例
• 各技术路线间的
优劣势开始逐渐
被放大,或将收
敛到单一或几条
特定路线,纠错
成本大幅降低
• 由下游新应用场
景的需求驱动产
业链进一步细化,
产业链上游话语
权增加,产线扩
张直至供需平衡
• 运算错误率接近
或小于经典计算
机,量子比特数
量将达百万量级
• 但即使计算机产
业进入全面容错
的量子计算时代,
量子计算机和经
典计算机依旧将
并存,各自发挥
优势,二者并非
完全替代关系
衰退期变革期 起步期 成长期 成熟期
| Version Feb 2024
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硬件整机
02
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2023年量子计算机核心进展
全球量子计算硬件整机企业竞争格局
量子计算整机企业发展趋势
01
02
03
第二章 硬件整机
02
硬件整机
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