2025年软件与服务行业量子信息技术专题研究报告（二）：科技巨头加速布局，量子产业前景可期

量子科技加速发展，引领未来产业变革

量子(quantum)是现代物理学中的核心概念。若某一物理量存在最小且不可再分割的 基本单位，则该物理量被称为“量子化”，其最小单位即称为“量子”。“量子”一词 源自拉丁语 quantus，意为“有多少”，表示“一定数量的某种物质”。这一概念最早 由德国物理学家普朗克于 1900 年提出。他假设黑体辐射的能量并非连续分布，而是 由能量基本单位的整数倍构成，从而成功解释了实验中观察到的黑体辐射现象。后续 研究进一步发现，不仅能量呈现出这种不连续的离散化特征，角动量、自旋、电荷等 其他物理量同样具有量子化性质。自普朗克提出量子概念以来，经过爱因斯坦、玻尔、 德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等学者的贡献，20 世纪上半叶量子力学 体系逐步建立并趋于完善。核心特征包括：

波粒二象性：是量子力学中最为奇特的特征之一，它表明微观粒子同时具有波 动性和粒子性。 量子态叠加原理：微观体系的状态由希尔伯特空间中的态矢量来描述，并且可 以表示为不同本征态的线性叠加。这意味着在未进行测量之前，微观粒子可以同 时处于多个状态的叠加态中。 不确定性原理：由海森堡提出：微观粒子的位置与动量无法同时被精确测量。 量子纠缠：是一种发生在多粒子系统中的奇特现象，这些粒子之间形成了一种 非定域关联态。处于纠缠态的粒子，无论它们在空间上相隔多远，对其中一个粒 子的测量结果会瞬间影响到另一个粒子的状态，仿佛它们之间存在一种超越空 间距离的“鬼魅般的超距作用”。 在量子力学诞生 100 周年之际，2025 年诺贝尔物理学奖颁发给了约翰·克拉克(John Clarke)、米歇尔·H·德沃雷特(Michel H. Devoret)和约翰·M·马蒂尼斯(John M. Martinis)，以表彰他们在宏观系统量子隧道效应及能级量子化的开创性实验工作。

量子信息技术是植根于量子力学基本原理的革命性技术体系，其核心在于通过对原 子、分子、光子等微观粒子量子态的精密调控，重构信息科学的基础范式。相较于经 典信息技术，量子信息技术通过利用量子叠加、量子纠缠和量子隧穿等量子效应，超 越了经典信息系统在信息容量、运算效率和测量精度等方面的理论极限。目前，量子 信息技术主要分为量子计算、量子通信和量子测量三大支柱领域：  量子通信基于量子密钥分发等机制，实现理论上不可破解的安全通信模式，为未 来的网络安全体系提供战略级基础。 量子计算致力于构建基于量子比特的计算体系，通过量子叠加实现指数级并行 计算潜力，为大规模优化、材料设计、药物研发等提供可能性。 量子精密测量通过量子态的极高灵敏度提升测量精度，可应用于时间频率基准、 重力测量、导航定位和地球物理探测等领域，显著突破传统仪器的精度限制。

总体来看，量子科技正在从基础研究阶段向工程化和产业化加速迈进。随着核心器件 制造能力提升、算法体系不断丰富以及应用场景逐步清晰，量子科技有望成为推动未 来信息产业变革、提升国家科技战略竞争力的重要技术支撑。

1.1 量子通信

量子通信利用量子叠加态或纠缠效应，并结合经典通信手段，实现量子密钥分发或量 子信息传输，其安全性在理论协议层面可实现可证明保障。目前，量子通信主要基于 量子密钥分发(QKD)与量子随机数发生器(QRNG)等方案展开技术与产品布局。量子 保密通信技术已进入实用化阶段，新型协议研究和系统实验持续推进，样机产品研发 与平台化服务探索不断演进。然而，实现规模化应用仍需进一步推动产品与服务的质 量提升与成本下降。基于量子隐形传态、量子存储中继以及量子态转换等关键技术构建量子信息网络，被视为未来的重要发展方向。

1.1.1 全球规模

根据Global Market Insights 2025年7月发布的《Quantum Communications Market》， 全球量子通信市场规模在 2024 年估计为 9.51 亿美元。预计该市场将从 2025 年的 11 亿美元增长至 2034 年的 105 亿美元，年复合增长率约为 28.3%。亚太地区是增 长最快的区域，主要受益于政府持续投入、新技术加速应用以及对网络安全需求的不 断提升。中国、日本、韩国和印度等国家纷纷推进基于 QKD 网络的国家级量子项目， 其中中国在墨子号量子卫星和国家量子骨干网等大型工程中表现尤为突出。

按组件划分，量子通信市场包括硬件、软件与服务三大类，其中，硬件板块占比 最大，约为 54%，预计至 2034 年复合增速将超过 26%；

按网络划分，市场细分为点对点网络、点对多点网络、网状网络、卫星网络和混 合网络，其中，点对点网络占据约 51%的市场份额，预计其在 2025-2034 年间 的复合增速将超过 27%；

按部署模式划分，量子通信可分为本地部署、云端部署和混合部署，由于本地部 署在数据控制、安全性以及满足政府和国防等关键领域的合规要求方面具有显 著优势，因此该模式预计将在整体市场中保持主导地位；

按终端应用划分，量子通信市场覆盖政府与国防、银行金融服务(BFSI)、医疗与 生命科学、电信、能源与公用事业、科研与学术以及企业与商业等行业，其中， 政府与国防领域预计将实现显著增长，主要驱动因素包括对超安全通信网络的 需求上升以及各国加大对国家量子基础设施的投资力度。

当前量子通信行业的前七大主要企业包括 Toshiba、Thales、QuantumCTek Co.、ID Quantique、MagiQ Technologies、Qubitekk 和 KETS Quantum Security，在 2024 年合计占据约 34%的市场份额。

1.1.2 中国市场

量子通信在政策支持下，未来作为前沿技术，市场规模将保持高速增长。根据前瞻产 业研究院发布的《2025-2030 年中国量子通信行业市场前瞻与投资策略分析报告》， 2024 年中国量子通信市场规模为 10 亿元，2025-2030 年复合增长率为 52.3%。

1.2 量子计算

量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现并行计算，有望产 生全新的计算范式，在处理复杂计算问题时展现指数级加速潜力，被视为未来计算能 力跨越式发展的重要方向。目前，量子计算多种技术路线并行演进，原型机工程化研 发加速推进，应用场景探索不断扩展，产业生态初步形成。基于量子纠错实现可支持 大规模量子线路运行的逻辑量子比特，以及基于原型机在实际问题中的量子计算加 速与量子优势性应用，是下一阶段需重点突破的两个发展方向。

量子纠错是保护量子比特免受环境噪声和自身退相干效应影响、提升逻辑门操作保 真度，并最终实现大规模可容错通用量子计算的核心环节。在当前量子比特物理实现 普遍存在噪声高、相干时间有限、操作误差不可避免的情况下，量子纠错的重要性尤 为突出，它决定着量子计算能否从实验室走向工程化和规模化应用。量子纠错的基本 理念借鉴了传统信息通信领域的纠错编码，通过引入冗余量子比特构建更高维的编 码空间，使量子系统能够在不破坏量子态本身的前提下检测并识别计算过程中的错 误类型，如比特翻转错误、相位翻转错误或两者同时发生的组合错误。随后，通过合 适的纠错操作对这些错误进行纠正，从而抑制噪声对量子信息处理的影响，提升逻辑 量子比特的可靠性。 量子计算软件是连接量子计算机与最终用户的关键桥梁。其核心作用在于对实际应 用场景中的复杂计算问题进行建模与抽象，选择并适配相应的量子算法，并通过编译 与优化生成量子硬件所需的控制与读出指令，从而与量子计算机硬件协同完成计算 任务。此外，面向超导等技术路线的量子芯片电子设计自动化(EDA)软件，以及用于 调度量子计算任务、管理硬件资源并实现异构/多源算力融合的系统管理软件，也是 构成量子计算软件体系的重要组成部分。

1.2.1 全球规模

根据 iCV TA&K 发布的《2025 Global Quantum Computing Industry Development Outlook》，2024 年，全球量子计算产业规模预计达到 50.4 亿美元，2024-2030 年的 复合年增长率将达 87.64%。2027 年，随着专用量子计算机在性能上取得突破，行业规模有望稳步扩大至 111.8 亿美元。2028-2035 年，得益于专用量子计算机在特定 领域的广泛落地应用，以及通用量子计算机技术的持续进步，全球量子计算产业规模 将快速扩张。预计到 2035 年，产业规模将达到 8077.5 亿美元。接近万亿美元的市 场规模意味着量子计算将迈入全面成熟和商业化阶段，预示着其在未来各行业中将 释放深远且持久的影响力。

目前，量子计算机在全球范围内的主要应用领域仍集中于科学研究。大学、国家实验 室以及科技企业是量子计算设备的主要采购者，他们通常将其用于探索量子计算机 的工作机制、开展相关技术研发，或用于数学、物理、化学等基础学科的前沿研究。 随着量子计算技术日益成熟并不断扩展至更多实际应用场景，科学研究在整体市场 中的占比预计将逐步下降。尽管如此，科学研究市场的规模仍将持续增长。根据 iCV TA&K 发布的《2025 Global Quantum Computing Industry Development Outlook》， 预计到 2035 年，量子计算在科学研究领域的应用规模将达到 83.5 亿美元，相比 2024 年的 7000 万美元呈现爆发式增长态势。

1.2.2 中国市场

根据 Grand View Horizon 发布的《China Quantum Computing Market Size & Outlook, 2025-2030》，2024 年中国量子计算市场实现收入 1.185 亿美元，预计到 2030年将增长至4.10亿美元。2025-2030年，市场复合年增长率预计将达到23.5%。 从细分结构来看，系统(Systems)是 2024 年最大的收入来源；而在预测期内，服务 (Services)将成为增速最快、盈利能力最强的细分领域。按收入计算，中国在 2024 年 占全球量子计算市场的 8.4%。在亚太地区，中国市场预计到 2030 年将在量子计算 收入规模上位居区域首位。

1.3 量子精密测量

量子精密测量通过对外界物理量微小变化引起的量子态变化进行调控与观测，实现 高精度传感测量，在精度、灵敏度与稳定性等核心指标上相较传统技术实现数量级提 升。量子精密测量具有技术路线多元、应用场景广泛、战略价值突出的特征，其核心 优势在于利用量子叠加、量子纠缠以及量子非经典关联等物理特性，实现对传统传感 测量能力的指数级提升，从而显著增强测量的精度、灵敏度和分辨率等关键指标。量子精密测量系统通过对原子、离子、光子等微观粒子体系的量子态进行制备、调控与 观测，可对外部物理量变化进行更加精准、可靠且具备可溯源性的测量与感知。当前 量子精密测量的主要技术路径包括冷原子干涉、核磁/顺磁共振、金刚石氮空位色心、 无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋技术，以及利用量子纠缠或压缩态实现的增强探测 等。量子测量能够覆盖的物理量种类极为丰富，包括频率、时间、重力场、加速度、 角速度、磁场、电场、温度以及物质痕量检测等。凭借其在测量能力上的突破性优势， 量子精密测量技术已在基础科研、国防军工、航空航天、定位导航、环境监测、生物 医疗、资源勘探等多个行业领域展现出广泛的应用潜力与战略价值。

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