新质生产力系列｜量子科技：开启量子赋能的未来时代

免责声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 - 1 - 中证鹏元资信评估股份有限公司 研究发展部 翁欣 wengx@cspengyuan.com 主要内容： 在科技革命与产业变革深度演进的当下，量子科技凭借其对微观世界规律的突破性应用，已成为衡量国家科技实力的战略制高点，其战略价值与发展潜力已形成全球共识。作为描述微观世界能量与物质最小载体的核心概念，量子所具备的叠加、纠缠等独特效应，为信息感知、计算与传输提供了颠覆传统的底层逻辑，催生出量子计算、量子通信、量子精密测量三大核心领域——量子计算依托指数级并行算力突破经典算力瓶颈，为复杂系统模拟、新药研发等难题提供全新解法；量子通信基于物理原理构建无条件安全通信体系，通过 QKD 与 PQC 双轨并行抵御量子计算安全威胁；量子精密测量则借助量子态高敏感性突破经典测量极限，在导航、医疗、资源勘探等领域实现精度革命。 从全球发展格局来看，量子科技已进入产业化加速期：2025 年“国际量子科学与技术年” 的设立及诺贝尔物理学奖对量子领域的认可，标志着该领域从理论研究向产业应用的关键跨越；美国以技术原创与生态构建为核心，中国依托政策驱动与产业链协同实现快速突破，欧洲、日韩聚焦细分领域追赶，形成 “中美领跑、多国追赶” 的竞争态势。数据显示，2024 年全球量子信息产业规模已达 80 亿美元，预计 2035 年将攀升至 9089.1 亿美元，中国在其中的占比与影响力持续提升。 新质生产力系列|量子科技：开启量子赋能的未来时代 专题报告 2025 年 12 月 2 日 专题研究 - 2 - 免责声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 一、 量子科技的战略价值已成全球共识 1.1 什么是量子科技 量子是现代物理学中描述微观世界的基本单位，是能量和物质不可再分的最小载体。量子科技就是通过对微观量子系统中物理状态的制备、调控和测量，利用量子叠加、量子纠缠等效应实现信息感知、计算和传输。不同于我们日常感知的宏观世界，量子世界有着颠覆常识的运行规律：一个量子系统可以同时处于多个状态的叠加（量子叠加），两个相互纠缠的量子无论相距多远，状态都会瞬间同步变化（量子纠缠），任何对量子态的测量都会不可逆地改变其状态（量子不可克隆）。 量子科技的核心范畴涵盖量子计算、量子通信与量子测量三大领域。其中，量子计算依托量子比特的叠加特性与纠缠效应，实现计算效率的指数级提升；量子通信基于量子纠缠原理与不可克隆定理，构建起具备无条件安全性的通信模式；量子测量则借助量子态的高灵敏度优势，达成对物理量的超高精度探测。具体来看，量子计算的核心优势体现在以下三方面：（1）突破传统算力瓶颈：量子比特可同时处于 0 与 1 的叠加态，且多量子比特间能形成非局域纠缠关联，这使得量子计算机具备指数级并行计算能力。在大数分解、复杂系统模拟等特定问题场景中，其计算效率显著超越经典计算机。（2）利用量子隧穿效应：量子计算的核心机制之一是对量子效应的主动应用。以超导量子计算技术为例，结成库珀对的电子通过量子隧穿方式穿越约瑟夫森结，进而构建超导量子比特，为量子计算的实现提供核心支撑。（3）优化热耗散问题：量子计算采用可逆式信息处理方式，相较于传统计算的不可逆操作，可有效缓解热耗散效应带来的影响，为计算系统的稳定性与能效提升奠定基础。 专题研究 - 3 - 免责声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 图 1 量子科技利用量子叠加、量子纠缠等效应实现信息感知、计算和传输 资料来源：中证鹏元整理 量子计算具备巨大的计算能力，为解决当今计算机和可预见的未来无法解决或需要太长时间才能解决的问题提供了巨大的潜力。但在量子计算的巨大潜能的同时，其对信息传输安全也构成了重大威胁，而新兴的量子通信技术，包括后量子密码学（PQC）和量子密钥分发（QKD）等技术，则能够降低安全风险，使人们专注于量子可以带来的众多好处。同时，虽然量子计算目前还处于早期阶段，但量子精密测量领域正在以更快的速度发展。量子测量利用量子态对环境的高度敏感性，突破传统测量技术的“标准量子极限”，在时间、磁场、重力等物理量测量中实现精度跃升。当前，量子测量产业呈现“技术成熟度分层、应用场景多元化”的特征，成为量子科技中“最接近商业化”的领域之一。 1.2 量子科技的战略价值已成为全球共识 目前，全球主要国家均已将量子科技纳入国家战略布局，形成美国、中国领跑，欧洲各国及日本、韩国加速追赶的产业竞争格局 在当前科技持续演进的背景下，量子科技已成为前沿科技领域的核心研究方向，其发展进程深刻影响全球科技格局重构。2025 年为联合国教科文组织确立的“国际量子科学与技术年”，此举既是对量子力学诞生百年的纪念，也是推动量子技术从理论研究向工程实现、从实验室探索向产业应用转化的全球性倡议，标志着全球量子技术进入产业化加速推进的关键阶段。同期，2025 年度诺贝尔物理学奖授予约翰・克拉克、米歇尔・H・德沃雷与约翰・M・马蒂尼斯三位量子物理学家，以表彰他们在电路中宏观量子力学隧穿效应与 专题研究 - 4 - 免责声明是报告的一部分，请务必一起阅读。 能量量子化方面的发现，这一认可进一步凸显了量子科技在基础研究与应用探索领域的重要价值，印证了该领域的前沿性与发展潜力。 美国突出技术原创与生态构建。IBM、谷歌、英特尔、微软等大型科技公司与拿到风投的初创企业，是量子科技创新的驱动力，美国政府则通过“国家量子计划”投资支持基础研究；IBM、谷歌等科技巨头主导量子计算硬件研发与云平台建设（如 IBMQuantumCloud 接入自研及第三方硬件）；Quantinuum、IonQ 等初创企业在离子阱、中性原子路线上深耕。2024 年美国在量子计算领域融资额占全球 60%以上，在量子科技成果上继续领先全球；去年 5 月，美国以国家安全为由将 22 家中国量子科技研发机构列入出口管制实体名单，试图通过科技封锁和打压以巩固自身优势。 中国注重政策驱动与产业链协同。截至 2025 年 4 月，全球公共部门宣布的量子技术领域投资已达 540亿美元，其中中国 153 亿美元位居榜首。科研机构（如中科大、中国科学院）在量子计算（祖冲之）、量子通信（墨子号）领域取得原创成果；企业层面，阿里、腾讯等巨头布局量子计算云平台，国盾量子、本源量子等初创企业推进 QKD 设备与量子计算样机研发；运营商（中国移动、中国电信）则构建量子通信网络与量子计算云平台，推动应用落地。2025 年 11 月，中国超导量子计算机“天衍-287”建成，搭载 105 个数据比特和 182 个耦合比特，处理速度超越当前最快超级计算机 4.5 亿倍，标志着中国正以坚实步伐迈向量子科技的前沿。 欧洲、日韩聚焦细分领域突破。欧盟推进“欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）”，计划 2027 年建成全欧量子通信网络；日本 NICT 研发高速 QKD 技术；韩国 SKT 收购瑞士 IDQuantique，推动量子通信与 5G 融合，这些地区在量子测量、量子通信应用上具备一定优势，但整体规模与中美存在差距，这从全球量子技术专利的申请情况也可以看出端倪：2014 至 2024 年，全球量子技术专利总量增