量子科技系列报告（二）：多技术路线并行演进，量子计算长期成长空间广阔——中小盘主题

量子计算的底层逻辑与发展历程

量子计算机是一种基于量子力学原理构建的计算设备，是以量子比特为基本单元，利用干涉、叠加、纠缠等量子特性，通过量子门操作对量子态进行演化，最终通过测量获取计算结果的物理系统。与经典计算机不同，量子计算机利用量子并行性和量子态演化，在特定问题（如大数分解、量子化学模拟）上可实现对经典计算机的指数级加速，具有重大战略意义和科学价值，被认为是实现未来算力飞跃的重要手段之一。

相较于经典世界，量子特性有两个重要方面：不确定性和非局域性，二者共同构成量子计算超越经典计算的基础。不确定性方面，N个量子比特可用来同时储存2ⁿ个信息数字或2ⁿ个量子经典状态。在同一时段内，一个量子计算机能够同时处理2ⁿ个值，而一个经典计算机只能处理N个值。这种内在并行性表示出使用量子系统计算问题比使用经典系统计算问题具有时间上的优势。目前已知有两大类量子算法实现了相对于最优秀经典算法的平方量级加速，第一类基于Shor提出的量子傅里叶变换，第二类是基于Grover提出的量子搜索算法。

非局域性即量子纠缠，其本质是两个或更多客体间某个物理量的关联。芯片中N个量子比特若部分相互纠缠，则操作其中一个比特，所有与之纠缠的比特状态都会瞬时关联变化，为计算带来巨大优势。Shor算法通过量子操作，使代表正确答案的量子态振幅相干相长，而不需要的结果相干相消，从而以极高概率提取出最终所需的经典结果。

量子计算的发展可划分为四个阶段：理论奠基与思想萌芽（20世纪初至80年代）、算法突破时代（20世纪90年代）、实验探索与硬件起步（20世纪90年代末至21世纪10年代）、NISQ时代与产业化浪潮（2018年至今）。当前正处于从实现科学演示到创造实用价值的关键转折期，各大技术路线的量子比特数量和质量都在快速提升。

多技术路线并行演进，收敛时点尚未到来

当前，量子计算机仍处于多技术路线并行演进的“百花齐放”阶段，超导、离子阱、中性原子、光量子、硅基等主流技术路径各有优劣，尚未收敛统一。每一种技术路线的选择，本质是在计算速度、可扩展性、操控精度、物理环境要求以及工程化复杂度之间的权衡取舍。

超导路线工程化成熟度领跑，率先迈入早期容错阶段。超导量子计算以其良好的可扩展性、高速量子门操作和与成熟微纳加工工艺的兼容性脱颖而出。得益于材料界面优化、器件结构改进等技术进步，单量子比特门保真度超过99.9%，双量子比特门保真度达到99%以上，单个芯片上量子比特集成数量已发展到超过1000个量子比特的量级。IBM、Google与国盾量子等巨头通过工程化迭代，确立了该路线在通用计算领域的标准地位。

离子阱路线逻辑保真度拔尖，已完成容错运算闭环。离子阱量子计算机采用射频电场和静电场结合将离子约束在真空中，当前已实现单比特量子逻辑门保真度99.999%，以及双比特量子逻辑门保真度99.9%。Quantinuum推出的Helios系统刷新了量子体积行业纪录，并利用8量子比特纠错码成功跨越纠错盈亏平衡点。IonQ等企业通过收购加速构建涵盖计算、网络与传感的全生态布局。

中性原子路线全同性禀赋优异，规模化扩展潜力突出。中性原子通常被视为高度孤立的量子系统，具有极高的相干性和较长的寿命，基态相干时间可达秒量级。相比于其他候选体系，中性原子具备相干时间较长、可控的相互作用以及良好的扩展性和构型灵活性三个显著特点。QuEra、Atom Computing、Pasqal及中科酷原等企业正全面向实用化迈进，成为挑战超导地位的最强竞争者。

光量子路线作为量子比特的理想载体，算通融合价值独特。光子由于不易退相干、速度快、易于操控等特性被认为是编码量子比特的理想载体。光量子计算机大致可分为离散变量型和连续变量型两种。尽管光子之间很难有相互作用对于大规模通用计算是一大瓶颈，但以光子作为载体的模拟量子计算为量子计算打开了另一扇窗。PsiQuantum、Xanadu、玻色量子等企业在室温运行和算通融合方向展现出独有战略优势。

硅基与拓扑路线实现工艺兼容与硬件容错，但工程化进度仍待突破。硅基量子计算可直接在现有300毫米晶圆制造设施上生产，显著降低制造成本，且超长相干时间为执行复杂量子算法提供了充足的时间窗口。拓扑量子计算利用非阿贝尔任意子的拓扑简并态存储量子信息，可以在硬件层面具有容错特性，但目前在各技术路线中属于最初级的阶段。

增长确定性凸显，量子计算步入加速发展期

现阶段，量子计算正处在从NISQ走向容错量子计算的过渡阶段，各条技术路线开始围绕纠错闭环和系统可靠性逐步收敛。随着摩尔定律日益逼近极限，电子组件正逐渐接近原子尺度，当电子器件的尺度变得与原子一样小时，其功能将受到量子物理效应的干扰，从而导致经典计算机无法正常运算。对经典系统计算能力的指数式增长的预期将在未来10-20年内完全失效，由此催生出对下一代计算架构的刚性需求。

全球量子技术正式迈入从基础科研向产业化落地与战略博弈转型的关键阶段，各主要经济体密集发布政策以强化技术主权、供应链安全及基础设施建设。相关扶持政策呈现出工程化优先、算力融合以及生态竞争加剧三个明显特征。美国依托《国家量子倡议法案》持续深化布局；中国在十五五规划的顶层设计下全面部署量子计算标准研制与核心技术攻关；欧盟通过《欧洲量子战略》推动量子芯片试点产线建设以提升工业竞争力。

下游应用加速渗透，量子计算商业价值逐步兑现。量子计算尚不能完全取代经典计算机，目前主要在特定问题上发挥指数级的计算优势，正快速导入密码学、药物研发、材料科学、金融建模、优化问题以及人工智能等领域。金融行业对量子计算的接受程度排在前列，医药研发与材料科学、物流与供应链优化、人工智能与量子机器学习等场景均有实质性进展。2021年至今，已有约10家不同技术路线的量子计算公司完成美股上市，其营收也呈现出规模化趋势。根据ICV TA&K统计，全球产业规模预计将从2025年的61亿美元快速扩容至2035年的8,117亿美元。

资本市场表现与近期行业动态

二级市场方面，8月31日至9月4日Wind量子技术指数下跌0.54%，若以2025年12月31日为基准，指数累计上涨7.53%，同期沪深300指数下跌2.22%。统计范围内的量子科技A股相关标的平均涨跌幅为-6.41%，涨幅前五标的分别为罗普特、神州信息、格尔软件、吉大正元、科大国创；跌幅居前标的包括频准激光、国仪公司、纬德信息等。美股方面，ARQIT QUANTUM、IQM QUANTUM等标的表现相对靠前。

近期行业动态密集。IBM发布了120量子比特处理器Nighthawk r2，每秒可执行超过10万个电路，吞吐量是Heron系统的25倍。本源量子联合科研团队在“本源悟空”自主超导量子计算机上成功研发出面向桶式量子随机存储器的“相干量子路由系统”，有效解决了QRAM扩展的行业难题。此外，华立股份与图灵量子共建的中原首个量子智算中心在郑州正式启动，IonQ与QC Ware等公司合作推进离子阱计算机在化学领域的应用，Xanadu更新技术路线图计划2031年实现超1000个逻辑量子比特，均显示出产业链各环节正在加速商业化落地进程。