量子计算+生物制药产业与技术发展研究报告

量子计算+生物制药 产业与技术发展研究报告 目录 编制说明.............................................................................................. 4 一、时代浪潮下生物医药产业迎来历史性机遇.............................. 5 1.1 全球医药市场发展态势与创新药研发的挑战.................... 5 1.2 中国医药产业正处于转型的关键时期................................ 6 1.3 “AI+量子”策略成为制药创新核心引擎 .............................. 7 二、全球竞速：生物医药与量子计算的战略布局.......................... 9 2.1 国际发展态势图景................................................................ 9 2.2 我国政策规划体系与“十五五”新规前瞻 ............................ 9 2.3 产业资本与创新生态发展趋势.......................................... 11 三、当代药物发现的计算革命：从 CADD 到 AIDD ................... 13 3.1 “偶然发现”到“数据驱动”的演进 ....................................... 13 3.2 经典计算面临的根本性瓶颈.............................................. 13 四、AIDD 的辉煌与理论上限......................................................... 15 4.1 AlphaFold2 引领的 AIDD 浪潮 ........................................... 15 4.2 精度瓶颈：“量子物理”的天花板 ...................................... 15 4.3 复杂度瓶颈：“组合爆炸”的老大难 .................................. 16 五、量子计算赋能加速药物发现三大路径 .................................... 17 5.1 路径一：发挥组合优化天然优势 ...................................... 17 5.2 路径二：构建量子增强机器学习模型 .............................. 17 5.3 路径三：重构生成式 AI 模型 ........................................... 18 六、诺奖级理论驱动量子计算机的物理实现 ................................ 19 6.1 从诺奖理论到量子计算硬件的物理实现 .......................... 19 6.2 伊辛模型：药物发现优化的统一物理语言 ...................... 21 6.3 QUBO 模型：优化问题的标准化“语言” ........................... 22 6.4 量子计算技术路径对比 ...................................................... 23 七、量子计算+生物制药关键应用场景解析 ................................. 28 7.1 发挥组合优化天然优势——加速药物筛选与设计 ........... 28 7.2 构建量子增强机器学习模型——探索化学与构象空间 ... 30 7.3 重构 AI 模型——实现分子从头设计与优化 ................... 33 7.4 新型量电融合计算平台 ....................................................... 35 八、量子计算重塑生物制药未来.................................................... 37 8.1 相干光量子计算的未来展望............................................... 37 8.2 超导量子计算的未来展望 ................................................... 37 编制说明 人工智能在生物制药领域取得了巨大突破，特别是人工智能药物发现（AIDD）成为了发展最快、成果最显著的方向。但作为经典计算框架下的巅峰之作，其能力高度依赖于训练数据的质量与广度，并受限于经典物理的描述范畴。近年来，以量子信息科学为代表的量子科技迅猛发展，掀起了第二次量子革命的兴起。量子计算基于量子力学的叠加原理展开了全新的计算模式，它提供了一种从根本上实现并行计算的思路，具备极大超越经典计算能力的潜力，有望解决 AIDD 的理论瓶颈，为生物制药的研发瓶颈注入变革性力量。 当前形势下，国内外均在积极布局量子计算战略，联合国宣布2025 年为“国际量子科学与技术年”，同时 2025 年也成为药物研发模式的一个分水岭，行业正在从高度依赖经验的传统路径，全面转向由人工智能（AI）驱动、量子计算增强的智能化新范式。在此背景下，联盟组织研究编写了《量子计算+生物制药产业与技术发展研究报告》，针对量子计算+生物制药的产业发展、药物发现计算发展的变革、量子计算赋能药物发现的技术路线、应用场景案例等进行跟踪研判，同时对量子计算+生物制药发展趋势前景进行展望，供业界参考。 编制单位：中国电子信息产业发展研究院网络安全研究所、量子科技长三角产业创新中心、粤港澳大湾区量子科技与产业创新联盟、中山大学药学院、北京玻色量子科技有限公司、中国移动云能力中心 研究报告编写组成员：温晓君、周旭、杨云祥、傅宇龙、何雨宸、郑留帅、王维、熊枫、金晱、陈伟、李苏川、胡文浩、郭磊、李哲、文凯、马寅、汤俊杰、杜雪虹、钱岭、黄智国 一、时代浪潮下生物医药产业迎来历史性机遇 1.1 全球医药市场发展态势与创新药研发的挑战 生物医药产业是一个关乎人类健康和生命科学前沿的产业，其发展状况与全球经济及科技进步紧密相连。当前，生物医药产业的全球发展现状显示出几个显著的特点和趋势。 首先，全球生物医药产业的竞争格局呈现出美国和欧洲国家的主导地位，但中国等新兴经济体的企业竞争力正在逐步增强。2025 年 6 月全球知名行业媒体 Pharmaceutical Executive 公布了一年一度的全球制药企业 50 强榜单（2025 Pharm Exec Top 50 Companies），其中有 6 家中国制药企业上榜，数量创历史新高，这