2024年量子技术行业专题报告:新质生产力的下一个突破口?

  • 来源:交银国际
  • 发布时间:2024/07/05
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量子技术行业专题报告:新质生产力的下一个突破口?.pdf

量子技术行业专题报告:新质生产力的下一个突破口?量子技术作为新质生产力的重要代表之一,或在计算、通信和测量领域为下游降本增效,提高生产效率。量子技术利用量子叠加态和量子纠缠等不同量子技术实现高效计算、安全通信和精确测量。具体地说,量子计算利用控制亚原子粒子的物理原理来取代当今计算机中晶体管,增加了计算机单次运算和储存的信息量,提高计算效率。我们认为,目前量子计算机市场仍处于早期探索阶段,不少产品还在实验室阶段,且研发成本巨大。量子通信是利用量子信息单位不可克隆的性质做到信息的保密传输。我们认为量子通信进入民用大规模商业化应用或尚需时日,这个过程需要科研、资本、政府、企业的共同配合和努力。量子测...

何为量子技术

量子技术多种多样,一般的应用主要依赖叠加态和量子纠缠的原理实现: 叠加态原理(superposition principle):与电子系统粒子确定的状态(一般是 0 或者 1)不同,叠加态量子位可以同时处于 0 和 1 的状态。在量子力学里,叠 加态原理表明,对于一个量子系统来说,几种不同量子态中的线性组合也依然 为其量子态。这线性组合称为“叠加态”。假设组成叠加态的几种量子态相互正 交,则这量子系统处于其中任意量子态的概率是对应权值的绝对值平方。这就 使得叠加态量子的数值可以是 0 到 1 中的数值。而一个叠加态的量子也被认为 可以携带超过一个电子比特的信息量。 量子纠缠(quantum entanglement):当几个基础粒子在彼此相互作用后,由 于各个粒子所拥有的特性已融合成为整体性质,外界或只能描述整体系统的性 质,而形成整体各个粒子的性质不能被单独描述,物理学界把这类现象为量子 纠缠(quantum entanglement)。量子纠缠是一种纯粹发生于量子系统的现象, 在经典力学里,找不到类似的现象。而量子纠缠则是当两个或多个量子位纠缠 在一起时,无论它们之间的距离有多远,一个量子位的状态改变会即刻影响到 另一个,信息则可顺利地在安全地条件下进行交互。

量子技术:高效,安全,精确

量子信息技术主要包括量子计算、量子通信和量子测量三大领域,量子技术相 对于传统的基于电子的技术,在提升计算困难问题运算处理能力、加强信息安 全保护能力、提高传感测量精度等方面,具备超越经典信息技术的潜力。更具 体地说,量子计算机利用叠加态达到高效的计算,量子通信领用量子纠缠达到 安全的通信,而量子测量则通过外界环境改变微观粒子的量子态,对变化后的 量子态进行测量,从而获得更精确的测量结果。

量子计算:潜力巨大的新型计算平台

量子计算,简单地说就是一种进行并行计算的复杂方法,利用控制亚原子粒子 的物理原理来取代当今计算机中晶体管。传统计算机用晶体管高或者低电流表 示开关(即 0 或者 1)。量子计算机使用量子位进行计算,量子位可以是开、 关或之间的任何值的计算单元,而不是传统计算机中开或关、一或零的计算单 元。量子位处于中间状态(称为叠加)的能力为计算方程增添了强大的能力, 使量子计算机在某些数学方面表现出色。 换句话说,中间状态的存在增加了计算机单次运算和储存的信息量。例如,传 统的计算机使用十个比特来表示0到1023之间的任何数字。由于叠加等功能, 量子计算机可以同时使用十个量子位来表示0到1023之间的每个数字。对数字 进行计算的时候,量子计算机则可一次性对这十个量子位的数字进行一次性的 计算。这就像计算中的并行性一样:所有可能性都是立即计算而不是顺序计 算,从而提供了巨大的加速。 这种应用亚原子粒子的物理原理进行计算的缺点,除了对更加复杂的状态转化 和运算算法提出更高要求外,还主要体现在外界对于中间状态的判断或出现误 差,从而导致信息在传输过程中的错误。这也是各国在量子计算竞争中的核心 竞争力。

需要指出的是,现行的量子计算机在设计上依然需要与现有的电子计算做一定 配合,如上图所示,量子计算机的数据输入与输出均需要电子计算机。电子计 算机将比特数字信号输入量子计算机进行加速计算,再将运算结果返回到传统 电子计算机。 我们认为,目前该市场仍处于早期探索阶段,不少产品还处在实验室阶段,且 在我国以安徽省与中国科技大学的实验室为主。我国量子创业公司技术主要源 起高校实验室,代表企业包括:国盾量子(688027 CH)、本源量子、国仪量 子等。2024 年 1 月,中国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”在量子计算芯 片安徽省重点实验室上线,该量子计算机搭载 72 位自主超导量子芯片“悟空 芯”,是目前中国最先进的可编程、可交付超导量子计算机。海外主要以IBM、 Google、英伟达等大厂为首,同时也诞生出 IonQ、Rigetti、D-Wave 等通过 SPAC 收购方式上市的初创公司。 量子计算机研发成本巨大。小型量子计算机的平均研发成本可达1,000-1,500万 美元。以超导/硅量子计算机为例,超导/硅量子计算机核心是量子芯片、mK 级 稀释制冷机、微波控制电路系统(一体化量子计算控制系统、射频微波线缆、 低温电子器件、射频微波仪器)。超导稀释制冷机的成本高达 50 万美元,软 件和算法开发平均成本为 20-50 万美元。维护和运营小型量子计算机的年度运 营成本约为 100-200 万美元。且尚需进一步探索应用落地。

量子通信:加密通信的先进解决方案

量子力学有三大原理,即不确定性、测量坍缩、不可克隆。如果说量子计算机 是利用不确定性提高计算效率,那么量子通信则是利用不可克隆的性质做到信 息的保密传输。换句话说,量子通信利用量子叠加态和纠缠效应,在经典通信 辅助下实现密钥分发和信息传输,理论层面具有可证明的安全性。根据具体的 技术,量子通信又可分为量子密钥分发(Quantum Key Distribution, QKD)、量 子随机数发生器(Quantum Random Number Generator, QRNG)、后量子密码 学(Post-Quantum Cryptography, PQC)和量子遥传(Quantum Teleportation, QT)等量子保密通信技术。而通信系统则是在这些技术的基础上,利用新型或 者传统的通信协议,搭建端到端的通信发送与接收系统。 近年来,实验系统的研究持续活跃,样机产品研制和示范应用探索逐步开展, 但应用与产业发展面临诸多挑战。而近期 Google 最新研发了 PQC 算法,IBM 推 出量子安全路线图以及启动欧盟的 EuroQCI 项目都凸显了该领域的蓬勃发展。 不过,这些系统依然存在系统复杂度高、造价高昂、应用市场不广阔、对用户 的专业能力要求高等壁垒。量子通信进入民用大规模商业化应用或尚需时日, 这个过程需要科研,资本,政府,企业的共同配合和努力。

量子密钥分发(QKD)是利用量子力学特性实现密码协议的安全通信方法。根 据ICV TA&K 的定义,量子密钥分发技术使通信的双方能够产生并分享一个随机 的、安全的密钥,来加密和解密消息。如下图所示,如果有第三方试图窃听密 码,则通信的双方便会察觉。这种性质基于量子力学的基本原理:任何对量子 系统的测量都会对系统产生干扰。第三方试图窃听密码,必须用某种方式测量 它,而这些测量就会带来可察觉的异常。通过量子叠加态或量子纠缠态来传输 信息,通信系统便可以检测是否存在窃听。当窃听低于一定标准,一个有安全保障的密钥就可以产生了。通信的任意一方一旦察觉到有窃听现象,双方可以 重新沟通密钥,或者停止通信过程。需要指出的是,量子密钥分发只用于产生 和分发密钥,并没有传输任何实质的消息。国际上较为流行的 QKD 协议有 BB84 协议、B92 协议和 E91 协议等。

量子随机数发生器(QRNG)利用量子随机数生成技术,量子随机数生成技术 是指基于量子力学原理来生成随机数的技术。根据ICV TA&K 的定义,由于量子 物理的内禀随机性质,对量子随机过程进行采集可以生成真随机数,其随机性 是由量子力学随机性原理保证的。量子随机数生成技术基于量子力学的不确定 性,既保证了生成的数值是真正的随机数,又满足了生成速度快,无需外部输 入的条件。随机数作为通信过程中必不可少的密钥被信息收发双方所共享,且 由于产生机制不需要外界输入,监听者获得密钥的几率极低,故使得通信加密 性增强。需要指出的是,量子随机数发生芯片是这类量子通信技术的关键,而 我国已经有循态量子、国盾量子等公司拥有制造此类芯片的能力。 后量子密码学(PQC)则是一个密码学加密办法, 是密码学的一个研究领域。 其目标是研究能够抵抗量子计算机来解密的加密算法。具体的说,根据 ICV TA&K 的定义,后量子密码学研究通信过程中的公用密钥加密算法,比较普遍 的算法技术包括了格密码学、容错学习问题(LWE)、多变量密码学、散列密 码学、编码密码学(Code-based Cryptography)与超奇异椭圆曲线同源密码学。 基于这些计算难题,有望构建出不受量子计算机威胁的公钥加密系统,替代现 有的方案。不同于量子密码学,后量子密码学使用现有的电子计算机,不依靠 量子力学,它依靠的是密码学家认为无法被量子计算机有效解决的计算难题。 我们认为,后量子密码学的应用假设在通信过程中的监听方使用量子计算机进 行密码破译,这本身就是一个不常见的应用情景。我们因此对后量子密码学的 应用前景持谨慎态度。

量子遥传(QT),又称量子隐形传输,是一种利用分散量子纠缠与一些物理 讯息的转换来传送量子态至任意距离的位置的技术。更简单的说,当我们需要 将甲地的信息传输到乙地,我们利用甲地的某种量子态表示信息,然后在乙地 的另一粒子(与甲地形成纠缠态的量子)上还原出来。量子力学的不确定原理 和量子态不可克隆原理,限制我们将原量子态的所有信息精确地全部提取出来。因此必须将原量子态的所有信息分为经典信息和量子信息两部分,它们分 别由经典通道和量子通道送到乙地。根据这些信息,在乙地构造出原量子态的 全貌。和其他量子通信技术相似,量子遥传需要较为复杂的部署过程,其应用 场景仍有可扩展空间。

量子测量:期待应用落地

量子测量则是一种利用非直接测量方法对物理量进行测量的过程。与一般经典 力学中的测量不同,量子测量或会改变被测系统的量子状态,因此被测量后的 量子系统或呈现不同状态,而重复测量的结果亦或不尽相同,一半呈一定的概 率分布。造成这个现象的原因是因为量子测量一般调控和观测由外界物理量变 化而导致的微观系统量子态变化,这种间接测量的方法使得测量,精度、灵敏 度和稳定性等核心指标比传统技术有数量级提升。 量子测量有不同技术路线,包括量子陀螺仪、量子电场强度计、量子加速计和 量子时钟等,且不同路线的成熟程度各异。每个技术路线或都处于不同的发展 阶段,且技术进步和应用需求存在多样性。而技术成熟度有差异则在于不同物 理量的量子传感器的研发成熟程度的不同。 量子陀螺仪,根据 ICV TA&K,量子陀螺仪一般应用在对角速度的测量,主要依 靠量子力学中的科里奥利力对物体的旋转速度进行测量。与经典力学中基于 MEMS(Micro Electro Mechanical Systems,微机电系统)的实际应用速度测量 方法相比,量子陀螺仪尚未展示其性能优点,尚处于初步概念验证。这个过程 一般由成熟的传感器公司和初创公司引领。

量子加速计是一种跟踪物体位置的小型设备,通过检测物体运动和位置的变化 来确定物体位置,而利用量子效应可制造更精确的加速计。根据ICV TA&K 的定 义,量子加速计一般是一个独立的系统,它不依赖任何外部信号,通过测量物 体速度随时间的变化节律,就可以计算出物体的精确位置。专业量子的各种传 感器技术路线正在兴起,有一些经典传感器参数。量子加速计技术是通过对经典传感器参数进行专业量子测量的新兴技术。 现阶段产业具有高动态可靠性、 高精度、高成像分辨率和抗干扰性强的优势。但迄今建造的大多数量子加速计 只能沿一条直线进行一维测量,故应用相当有限。 量子电场强度计,根据ICV TA&K 的定义,量子电场强度计利用量子原理(例如 里德堡原子)而非传统经典电磁场结合经典力学原理来测量电场强度。我们认 为,量子电场强度计技术相对成熟,但缺乏相关行业标准,不如量子加速计有 较完善的工程原型。量子电场强度计与经典方法的电场强度计的差距体现在不 同的技术挑战和商业应用。初创公司、大型企业、研究机构投入大量硬件研发 资源,但是一般的量子电场强度计原型尺寸、功率比经典传感器要大一些,或 不能适配传统的商业应用场景,且使用效率亦可能逊于经典电场强度计。 原子钟是基于电铝离子产生超过 1 皮赫兹(pHz)的震荡来准确测量时间的工 具。更具体地说,为创造更精密的时间颗粒度,业界用频率高过微波 10 万倍 以上的激光来检测铝离子两个能阶间的跃迁的谐振频率。而谐振频率相对稳 定,因此原子钟的测量精度远高于传统的时间测量方式。原子钟的技术相对其 他量子测量成熟,但目前缺少有高精度需求的下游应用。

为什么是量子技术

我国政策大力支持,量子信息领域积极布局

我国在量子领域积极布局,尤其在今年以来,政策的支持程度越来越大。十四 五以来,量子技术至少在国家级的规划和文件里出现过 12 次。 量子技术作为先进生产力,以及新质生产力的代表之一,在2024年3月首次写 入《政府工作报告》,提出“巩固扩大智能网联新能源汽车等产业领先优势, 加快前沿新兴氢能、新材料、创新药等产业发展,积极打造生物制造、商业航 天、低空经济等新增长引擎。制定未来产业发展规划,开辟量子技术、生命科 学等新赛道,创建一批未来产业先导区。”而相似的论述也在 2023 年底的中央 经济工作会议上出现,“要大力推进新型工业化,发展数字经济,加快推动人 工智能发展。打造生物制造、商业航天、低空经济等若干战略性新兴产业,开 辟量子、生命科学等未来产业新赛道,广泛应用数智技术、绿色技术,加快传 统产业转型升级。”同样在 2023 年 12 月,量子通信和量子计算入选《产业结构 调整指导目录(2024 年本)》,信息产业类别增加了“量子、类脑等新机理计 算机系统的研究与制造”,通信设备类别中增加了“量子通信设备”。在 2021 年 3 月,《“十四五”规划和 2035 年远景目标纲要》也强调聚焦量子信息等重大创 新领域,组建一批国家实验室,瞄准了量子信息等前沿领域。 在当前的全球宏观环境下,量子技术无疑是海内外在前沿科技领域竞争的重要 阵地。

量子技术代表先进生产力,是各国科技发展的重点

各国在量子技术上建立长远投资计划。根据中国信通院统计,2014年以来,美 国、欧盟、加拿大、日本等国家陆续出台量子技术相关的发展规划,并制定未 来 5-10 年的长远投资计划。2014-23 年间,各国政府承诺投资量子技术的规模 达 221 亿美元,全球政府发挥主导和引领作用不断加强。 美国作为较早布局量子技术的国家之一。2018年,美国众议院科学委员会通过 《国家量子计划法案》,提出美国总统应发起 10 年“国家量子行动计划”。 其《国家量子信息科学战略》以及《国家量子倡议(NQI)法案》计划五年投 资规模约 12.75 亿美元,而实际最后的总投资金额已达 37.38 亿美元。在其 2022年的《芯片与科学法案》中,对量子技术再一次提出新的投资计划,计划 四个量子项目未来以 1.53 亿美元/年的进度进行投资。 英国同样在量子技术领域有较大规模的投资布局。其早在 2014 年就通过《国 家量子技术计划》提出在未来 10 年投资 12.15 亿美元,之后在 2023 年进一步 通过国家量子战略(NQS)提出了在量子技术10年投资31.8亿美元。2018年, 欧盟正式实施《量子旗舰计划》。2023年,英国发布《国家量子战略》。除英 国外,法国、德国等欧洲国家在量子技术领域的总计划投资金额也超过 20 亿 美元。 韩国、日本、印度是较早布局量子技术的亚洲(除中国)的国家,如在 2023 年,韩国《量子科技发展战略》提出在 2035 年前投资 17.9 亿美元,印度《国 家量子任务》提出在 2030 年前投资 7.2 亿美元。

量子技术作为新质生产力,竞争格局较为激烈。根据ICV TA&K 对各国量子计算 发展水平的评估来看,美国在政府支持、企业数量、产业链完整性、科学研 究、国际合作五个维度都相对起步较早。中国在科学研究、产业链完整性、企 业数量、政府支持方面体现出较强的竞争能力和发展水平。

资本热情高涨,主要集中在量子计算领域

2021-22 年融资快速增长,2023 年受宏观经济影响同比下降。根据 ICV TA&K 数 据,全球量子技术总融资规模(含量子计算、量子通信、量子测量)在 2020- 23 年分别为 21.2 亿、29.1 亿、33.9 亿、19.0 亿美元,2021 和 2022 年分别保持 37%和 17%的增速,2023 年受整体宏观经济影响,同比减少 44%。 量子计算是目前融资重点。根据 ICV TA&K,2021-23 年全球量子计算融资规模 分别为 19.2 亿/20.5 亿/15.5 亿美元,远高于量子通信的 8.4 亿/4.0 亿/1.1 亿美 元以及量子测量的 1.5 亿/9.5 亿/2.4 亿美元。尽管 2023 年量子计算融资同比下 降 24%,但过去三年每年规模均在 15 亿美元以上。 量子通信融资集中在 2021 年。根据 ICV TA&K,2021 年全球量子通信融资规模 为 8.4 亿美元,接近当年量子计算融资规模的一半。2022、2023 年全球量子通 信融资规模分别同比下降 53%、71%。 量子测量融资集中在 2022 年,2023 年融资笔数有所上升。根据 ICV TA&K, 2022 年全球量子测量融资规模为 9.5 亿美元,接近当年量子计算融资规模的一 半。2023年全球量子测量融资规模降至2.4亿美元,但融资笔数从2022年的10 笔增至 17 笔。

近年来中国和欧美量子计算领域融资活跃。2021-22 年作为全球量子技术融资 元年,SandboxAQ、PsiQuantum、IonQ 等头部初创公司获得较大融资规模。根 据麦肯锡《量子技术监测》,截至2023年4月,全球十大量子信息初创公司融 资中,6 笔来自美国,2 笔来自英国,1 笔来自加拿大,1 笔来自中国。其中, PsiQuantum 分别在 2020 和 2021 年获得 2.3 亿和 4.5 亿美元融资,IonQ 在 2021 年获得总计 7.5 亿美元的融资,中国企业本源量子在 2022 年获得了一笔规模为 1.45 亿美元的融资。2023 年,全球量子技术融资规模有所下降,我们认为这或 主要来自全球宏观市场流动性的影响。

总企业数量方面,美国、中国、欧洲走在前面。根据中国信通院统计的截至 2023 年 9 月全球量子信息企业分布情况,全球接近一半的量子信息企业分布在 美国和中国,占比分别为 28.6%和 18.7%。除美国和中国,欧洲企业数量也较 多,加拿大、英国、德国、法国分别占据 7.8%、7.4%、6.5%、4.4%。 量子计算领域,根据中国信通院数据,截至2023年9月,中国量子通信企业数 量达 35 家,美国为 81 家,欧洲为 95 家。同时,根据 ICV TA&K 数据,2023 年 全球量子计算融资规模分布看,北美占 31.9%,欧洲占 36.3%,中国占 8.1%。

量子通信领域,中国的企业数量有绝对优势,欧美相关企业目前也在通过融资 加大布局。根据中国信通院数据,截至2023年9月,中国量子通信企业数量达 42 家,远高于美国的 13 家和欧洲的 27 家。根据 ICV TA&K 数据,英国、美国、 法国等欧美国家目前已在量子通信领域有非常明显的融资布局。

量子技术潜在应用广泛,亟待市场潜力开发

量子技术追求更快的计算、更保密的通信和更准确的测量,代表了先进生产力 的发展方向。全球量子产业近年来不断拓宽产品应用边界,进一步渗透进入电 子信息和其他领域的关键产业链环节。根据 ICV TA&K 的预测,全球 2023 年量 子产业的总体市场规模或达到 72.4 亿美元,其中计算、通信、测量分别为 47 亿、10.8 亿、14.6 亿美元。到 2030 年,全球量子产业市场规模或可达到 2,391 亿美元,对应 65%的复合年增长率,其中计算、通信、测量分别为 2,155 亿、 197 亿、38.7 亿美元。 我们认为,由于我国在宏观层面对量子技术的支持,加之我国的体制优势和完 善的电子计算机领域上下游产业链配套,我国在量子领域产业竞争中或可脱颖 而出。 虽然我国在市场潜力最大的量子计算领域的融资额仅占世界总额的 8.1%,根据以往经验,我们认为我国量子产业未来的规模或远大于当前的融资 投入。我们预测 2030 年我国在量子产业中的总体市场份额或可达到 15%,即 359 亿美元(约合 2,600 亿元人民币),且有望在之后进一步加速增大。

量子计算:市场潜力最大

量子计算是不同量子技术中市场规模潜力最大,在今后一段时间内增长最快的 细分领域。我们认为,这或是因为 1)计算市场存量市场庞大,量子计算路线 作为普通计算市场的替代路线之一,或存在一个较大的可触达市场;2)由于 人工智能等新型应用对计算能力的需求不断上升,量子计算高效的计算特点或 可发挥重要作用。根据 ICV TA&K 的预测,全球量子计算市场规模或从 2023 年 的 47 亿美元增长到 2028 年的 434 亿美元,对应五年 44.8%复合年增长率。到 2035 年,ICV 预测量子计算市场规模或进一步增长到 8,117 亿美元,对应 2028 年到 2035 年 44.2% CAGR。

业界一般认为,2027 年末到 2028 年初或是量子计算的一个里程碑节点,这主 要是基于:1)技术发展需要一个过程,量子计算机的技术在 2027/28 年之前 或主要集中在一些特殊计算领域,即完成相对特定的计算任务,而在 2027/28 年之后,一般用途计算或更加普遍,届时量子计算机的模态或更加接近于现在 的电子计算机; 2)根据行业龙头 IBM 的产品时间表,量子门和纠错等计算的数量技术或将在 2027/28 年达到相对成熟的阶段,为大规模商业应用奠定坚实 的基础;3)人工智能等新型应用对计算的需求或在 2027 年之前持续快速增 长。在半导体行业进入后摩尔时代的背景下,新型的计算方法和计算架构正在 弥补芯片算力增长不足所带来的计算缺口。而量子计算由于其高效的计算速 率,或可在这段时间在特殊计算的场景下获得高增长的机会。 虽然技术上一般会将 2027/28 年作为量子计算的发展里程碑和分水岭,但我们 认为行业增速在或在 2027/28 年前后保持一致。需要指出的是,考虑到 2028 年 相对较高的基数,行业在2028年之后依然保持44%以上的高增速凸显了行业长 期发展的潜力。 从下游应用来看,ICV TA&K 预测金融、制药、化工和物流是量子计算的主要下 游应用。到 2030 年,由于很多量子计算属于特殊计算领域,化工和制药的占 比较高,分别占 24%和 32%(图表 21)。而随着量子计算进一步进入通用计算 时代,金融行业的占比在 2035 年或将超过 50%。 我们认为,虽然我国量子计算起步较晚,总体融资量仍小,但投入相对集中, 且有望在技术和商业应用上反超欧美国家。其中,以安徽省与中国科学院合 作、中国科学技术大学具体承办的量子计算“一号工程”国家量子信息科学国家 实验室为代表的产学研联动项目,或将孵化一系列成功的量子计算企业。作为 行业权威,国家量子信息科学国家实验室 2020 年一期投资 70 亿元人民币,总 投资或达 1,000 亿元人民币。我们因此预测我国量子计算市场规模到 2030 年或可达到 318 亿美元(约合 2,289 亿元人民币),占世界量子计算市场的 14.7%。

量子通信:受益于网络信息安全需求增长

我们认为,量子通信需求的增长或主要來自全球对网络信息安全的不断加大投 入。这点或从 2023 年 QKD 量子通信行业的下游应用分布可见一斑,主要的下 游垂直行业包括国防、电力、金融、政务、铁路、通信等对信息安全要求较高 的行业,合计占比超过 96%。

从行业规模看,根据 ICV TA&K 的统计预测,综合量子密钥分发(QKD)、量子 随机数发生器(QRNG)和后量子密码学(PQC)三种不同技术,2023 年市场 规模或在 10.8 亿美元,而到 2030 年或增长到 196.8 亿美元,在量子技术各细分 市场仅次于量子计算,对应 2023 年到 2030 年之间 CAGR 为 51.4%,在各细分市 场增速最快。 从各个细分市场情况来看,量子随机数发生器现已在民用通信的各个领域,包 括手机移动终端、汽车和 IoT 加密通信应用场景下落地,这些应用场景往往涉 及到传输用户身份、财务数据等敏感信息,我们认为加密信息传输或需要一定 的市场催化(例如大规模重要信息被盗或者加密政策出台)来进一步激发市场 对量子随机数发生器等加密通信的需求。 与量子随机数发生器多应用在 2C 的应用不同,量子密钥分发的主要应用领域 为电信运营商、国防网络、电网等远距离网络网域之间的传输加密的情境。目 前的 QKD 技术相对 QRNG 来说已经相对成熟,且价格和技术发展的前景或比较 有限,我们认为 QKD 更多的只是作为传统网域传输加密方法的补充加密方案。 如要拓展市场需进一步推进在特定通信环境下的加密方法,找到应对不同网络 的专属解决方案。

后量子密码学(PQC)一般需要与量子计算技术一起使用,PQC 技术尚需时间 成熟。PQC 产品的两种主要形式,即软件和硬件,为客户提供了多样化的途径 响应不同领域、应用场景的安全需求。软件产品,包括先进的 PQC 算法,能够 在各种方面实现更高级别的安全性软件系统,特别是在网络通信环境中发挥关 键作用,例如浏览器等。硬件系统,一般指模块化设备、嵌入式芯片等硬件产 品将为下游行业提供可靠、强大的安全解决方案。 我们认为,我国在量子通信的国际竞争中要强于量子计算,这体现在我国量子 通信公司的数量要大于美国和欧洲。我国的量子通信行业或可受益于我国在无 线蜂窝网通信和信息技术上已有的国际优势,进一步加速产品研发和市场推 广。我们因此预测我国在量子通信的市场份额要大于量子计算,预计到 2030 年或可达到全球 20%的市场份额,即 39.4 亿美元(约合 283 亿元人民币)。

量子测量:相对成熟,寻找新的上升空间

我们认为,量子测量是我国市场技术最为成熟的量子技术领域,同时也是潜在 商业规模和增速最慢的子行业。根据 ICV TA&K 的统计预测,全球量子测量在 2023 年的市场规模为 14.6 亿美元,预计到 2030 年或可达到 26 亿美元,对应 8.6%的 CAGR。我们预测,我国在量子测量占全球 15%的市场份额,即到 2030 年达到 3.9 亿美元(约合 28 亿元人民币)。 从细分的应用看,原子钟是最常见的量子测量仪器,预计到 2035 年或可达到 31%的市场份额。目前原子钟下游应用包括科学研究、军用、民用等,预计到 2035 年分别到达 11%、60%和 29%。军用依然是高精尖量子测量的主要应用领 域。展望之后各个子领域的增速,我们认为原子钟潜在市场有限,从 2023 年 到 2035 年的增速或不会超过 7.5%复合年增长率,而相对较新的原子重力仪的 增速则快于原子钟。


(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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