摘要
量子计算有望成为解决AI算力瓶颈的颠覆性力量。与传统计算相比，量子计算能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗，同时量子计算的运算能力根据量子比特数量指数级增长，在AI领域具有较大潜力。海外科技巨头带动量子计算产业发展，IBM、微软、谷歌等公司先后发布量子计算路线图，与此同时，国内量子计算产业与海外科技巨头差距不断缩小。
量子计算是一种基于量子力学原理的计算方式，与传统的经典计算有着根本性的不同。它利用量子比特（qubit）代替经典计算中的比特（bit），能够实现更高效的并行计算，并且其计算能力会随着量子比特数量的增加而指数级增长。这种计算方式在处理某些特定类型的问题时，如大整数分解、搜索问题和模拟量子系统等，展现出超越传统计算机的潜力。
量子计算的核心原理包括以下几个方面：
量子叠加原理：量子比特可以同时处于0和1的叠加状态，这意味着它可以同时表示多种组合，而不是像经典比特那样只能表示0或1中的一个状态。这种叠加状态极大地增强了量子计算机处理信息的能力。
量子纠缠：量子纠缠是量子计算中的另一个关键概念，它描述了两个或多个量子比特之间的一种特殊关联，即使它们相隔很远，一个量子比特的状态改变也会即刻影响到其它纠缠的量子比特。
量子门操作：量子计算中，量子门是操作量子比特的基本逻辑单元，类似于经典计算中的逻辑门。量子门通过改变量子比特的叠加和纠缠状态来执行计算任务。量子门是幺正的，即它们的操作是可逆的。
量子可逆性：量子计算中的操作是可逆的，这意味着从输出可以准确推断出输入，这与传统的经典计算不同，后者在某些情况下无法从输出推断出唯一的输入。
量子算法：量子算法是为量子计算机设计的算法，它们利用量子叠加和量子纠缠来执行计算任务。著名的量子算法包括Shor的算法（用于大整数分解）和Grover的算法（用于数据库搜索），它们在理论上显示出比对应的经典算法更快的性能。
量子退相干和量子纠错：量子系统非常脆弱，容易受到外部环境的干扰而失去量子特性，这个过程称为量子退相干。为了实现实用的量子计算，需要量子纠错技术来保护量子信息不受干扰。
量子计算的硬件实现方式多样，包括超导电路、离子阱、光量子、半导体量子点、金刚石氮空位中心和拓扑型量子比特等。每种实现方式都有其特定的优势和挑战，例如超导电路可以实现高集成度，而光量子计算则具有与现有光纤通信技术的良好兼容性。
量子计算的商业化和应用前景广阔，预计到2035年全球量子计算市场规模有望超过8000亿美元。金融、化工、生命科学等领域预计将从量子计算的发展中获益匪浅。然而，量子计算技术的发展仍面临诸多挑战，包括技术落地不及预期、行业竞争加剧和市场不及预期等风险。尽管如此，量子计算的潜力和对未来技术发展的影响不容忽视，它有望成为解决AI算力瓶颈的颠覆性力量，并开启新的生产力发展时代。
详解量子计算产业链
1 量子计算软硬件体系已经初具雏形
量子计算产业上游主要包含环境支撑系统、测控系统、各类关键设备组件以及元器件等，是研制量子计算原型机的必要保障，目前由于技术路线未收敛、硬件研制个性化需求多等原因，上游供应链存在碎片化问题，逐一突破攻关存在难度，一定程度上限制了上游企业的发展。
量子计算产业生态中游主要涉及量子计算原型机和软件，其中原型机是产业生态的核心部分，目前超导、离子阱、光量子、硅半导体和中性原子等技术路线发展较快，其中超导路线备受青睐，离子阱、光量子和中性原子路线获得较多初创企业关注，美国原型机研制与软件研发占据一定优势。
量子计算产业下游主要涵盖量子计算云平台以及行业应用，处在早期发展阶段，近年来全球已有数十家公司和研究机构推出了不同类型的量子计算云平台积极争夺产业生态地位，目前量子计算领域应用探索已在金融、化工、人工智能、医药、汽车、能源等领域广泛开展，国外量子计算云平台的优势体现在后端硬件性能、软硬件协同程度、商业服务模式等方面。
量子计算有望赋能千行百业
2023年全球量子计算市场规模约47亿美元，预计2035年有望超过8000亿美元。据ICV，随着量子计算技术的不断演进，以及AI技术等领域的快速发展，量子计算的应用边界被不断拓展，2023年，全球量子产业规模达到47亿美元，2023至2028年 的 年 平 均 增 长 率 （ CAGR ） 达 到44.8%；2027年专用量子计算机预计将实现 性 能 突 破， 带 动 整 体 市 场 规 模 达 到105.4亿美元，参考IBM 2023年量子计算路线图，2028年量子门数量、以及纠错等计算技术将达到较为成熟阶段，在2028年至2035年，市场规模将继续迅速扩大，受益于通用量子计算机的技术进步和专用量子计算机在特定领域的广泛应用，到2035年总市场规模有望达到8117亿美元。
投资建议
量子计算有望颠覆经典计算架构，成为解决AI算力瓶颈的颠覆性力量，或成为发展新质生产力的重要抓手，建议关注国盾量子、科大国创、神州信息、科华数据、中国长城、光迅科技等量子计算相关标的，以及电科网安、吉大正元、格尔软件、国芯科技、浙江东方、亨通光电等量子加密通信标的。
此为报告精编节选，报告PDF原文：
《信息技术-行业深度研究：一文读懂量子计算原理-民生证券
马天诣,谢致远
-20240520【29页】》
