核心要点
全球高度重视量子科技，国际竞争激烈：量子科技已成为全球主要国家开展科技、经济等领域综合国力竞争，维护国家技术主权与发展主动权的战略重点之一，对国防安全、信息安全等关键领域有深远影响；截至2025年8月，全球30余个国家和地区制定或更新量子信息领域的发展战略规划或法案文件，投资金额已超过350亿美元；“十五五”规划将量子科技列入未来产业布局的首位，政策体系持续完善。
量子计算多技术路线竞相发展，亮点成果不断涌现：近年来，在实验室环境下超导、离子阱、中性原子、光量子等主要技术路线原理样机的量子比特规模和逻辑门保真度等均有明显提升，量子纠错在新型编码方案研究和逻辑量子比特构建等方面取得重要科研成果，量子软件与云平台技术成熟度不断提升，应用场景探索广泛开展，一旦规模、噪声和控制超过某些阈值，性能差距的跃升将转化为巨大经济效益。
后量子密码系统迁移势在必行：量子计算技术的飞速发展，给传统密码学带来前所未有的严峻挑战，PQC作为保障未来信息安全的核心技术，正迎来标准产业化与迁移工程化的战略叠加期。
量子时代加速到来：2025年是量子力学诞生100周年，联合国教科文组织宣布2025年为“国际量子科学与技术年”，从费曼的构想到千比特量子计算机的诞生，量子科技通过“基础理论—技术验证—产业生态”的链式突破，已成为大国科技竞争的核心战场；中国以合肥、北京、上海为枢纽的产业生态，与美欧形成三足鼎立，量子纠错、异构融合与场景落地的突破决定下一阶段各国量子科技竞争力的格局。
“十五五”规划核心赛道：进入“十五五”，量子科技被正式列入未来产业布局的首位，是国家战略重心持续前移的集中体现，政策脉络的演进，正见证着国家对这一前沿领域的重视不断加码。
图表1：顶层设计持续加码量子科技
目前，量子科技可分为量子计算、量子通信、量子精密测量三大核心领域。
量子计算具有强大的并行计算和模拟能力：
一旦成功研制，基于计算复杂度的经典信息安全体系将受到巨大冲击；例如，基于量子计算机的“Shor 算法”能够轻易破解当前在公钥加密和电子商业中被广泛使用的非对称加密算法，而基于量子密钥分发的量子保密通信的安全性与计算复杂度无关，即使是量子计算机也无法破解。
量子计算研究的核心任务是实现多量子比
特的相干操纵：实现量子计算主要的物理系统包括光量子、超导量子线路、超冷原子、离子阱、固态自旋、硅基量子点以及拓扑态等，这些系统各自具有优势和缺点，构建量子计算机的技术路线尚未收敛。
量子通信包括量子密钥分发和量子隐形传态两种应用方式：
量子密钥分发是指利用量子态来加载信息, 通过一定的协议在遥远地点的通信双方共享密钥，基于量子密钥分发的量子保密通信是迄今唯一原理上无条件安全的通信方式，也是最先走向实用化和产业化的量子信息技术；
量子隐形传态利用量子纠缠来直接传输微观粒子的量子状态(即量子信息)，而不用传输这个微观粒子本身，量子隐形传态技术可以链接量子信息处理单元来构建量子网络，同时也是构建远距离量子密钥分发所需的量子中继的关键环节。
量子通信的发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系：利用光纤构建城域量子通信网络，通过中继器链接邻近两个城市的城域量子通信网络，通过卫星平台的中转链接遥远区域之间的量子通信网络。
精密测量进入量子时代：量子精密测量利用量子效应、量子相干、量子纠缠或量子隧穿等量子系统的特有性质实现高精确、高灵敏探测和测量，可以用于测量磁场、电场、重力、时间和频率、温度/ 压力、加速度、角动量等多种物理量，实现远超经典传感器的测量精度，可以达到甚至超过海森堡精度极限。
量子信息产品可被划分为量子计算产品、量子通信产品、量子精密测量产品以及支撑开展量子产品加工/ 测试/ 试验的设备等4个子体系。
企业已成为量子信息技术与产业发展的重要力量：全球量子信息相关企业数量突破800家，其中量子计算领域占比约49%，PQC领域发展迅速，相关企业已突破百家。从企业国家分布看，欧盟有量子企业238家，占比29%，其中德国量子企业数量超过70家；美国有量子企业数量215家，占比26%；我国有量子企业145家，占比17%。
我国企业数量相较欧美仍有一定差距：欧美量子计算产业生态聚集度高，相关企业数量是我国的近6倍，量子通信领域我国企业数量领先，量子测量领域则是美国领先，PQC多为初创企业和信息安全领域企业新增布局。
市场投融资热情高涨，量子计算明星企业是资本市场追逐热点：近十年来全球量子信息领域产业投融资事件达1400余笔，融资金额超145亿美元；其中，风险投资占比约67%，金额近百亿美元，占据主导地位，说明产业化仍处于早期起步阶段，政府和军方的赠予类投资近年增长迅速；从地区分布看，美国企业和市场投融资活跃度高，全球占比约50%，欧盟量子企业融资超20亿美元，我国约为14亿美元；从技术领域看，量子计算企业融资近百亿，占比约80%，是市场关注焦点，PQC企业近年来开始逐步成为投融资热点。
为什么量子计算现在如此重要？一旦硬件突破关键阈值，传统超级计算机需要数个世纪才能解决的问题，在几分钟内即可解决，从而为从制药到金融等各个行业释放巨大价值；到目前为止，尽管量子计算利用叠加态、纠缠等现象有望实现远超最先进经典计算机的计算能力，但尚未解决任何一件经典计算机无法处理的实际问题；目前量子计算虽然优势有限，但在某些领域具有工业应用价值；
D-Wave（2025 Science）在工业相关任务中首次清晰地展示了量子霸权：量子退火器可以解答一些经典计算无法解决的、具有实际意义的问题，在几分钟内完成了可编程材料模拟，而Frontier超级计算机需要近一百万年的时间和全世界一年的电力消耗才能完成；
D-Wave（2023 Nature）证明了5000量子比特可编程自旋玻璃中的量子临界动力学：利用超导量子退火器在数千个量子比特上实现了量子临界自旋玻璃动力学，为大规模量子模拟提供了理论和实验支持，并在能量优化方面具有拓展优势；
IBM（2023 Nature）证明了量子计算在容错技术出现之前的实用性：利用误差缓解技术，在噪声较大的127量子比特处理器上实现了在超越传统经典计算的规模下，对电路体积进行精确期望值的测量，描绘出一幅噪声量子计算机实用性越来越光明的图景；
Google（2023 Nature）通过缩放表面码逻辑量子比特来抑制量子误差：巧妙地利用更多物理量子比特，实现前所未有的误差控制，该量子纠错方案的量子纠错性能随着量子比特数量的增加开始提升，为达到计算所需的逻辑错误率指明了方向；
Quantinuum是全球最大的综合量子计算公司：推出业内首台囚禁离子56量子比特量子计算机，实现了比现有行业基准高出100倍的性能提升；与微软合作，发布了2030年实现通用、完全容错量子计算的路线图，显著加快了商用量子计算系统的研发进程；
量子技术已经开始发挥作用：这些结果具有领域特异性，不具有普遍性，但它们证明了一旦规模、噪声和控制超过某些阈值，性能差距就会从渐进式增长跃升至天文数字，而这种差距是可以转化成为经济效益的。
量子计算目前处在NISQ时代：当今设备中的“嘈杂”量子比特极易出错，目前尚无通用且简单的纠错方法，现在的量子计算机还无法执行在传统高性能计算机器上无法完成的、具有实际应用价值的计算任务，当前的现状通常被称为“嘈杂中等规模量子”（NISQ）时代；
量子设备采用的量子比特物理系统差异极大：与经典计算机一样，量子计算机也有一个核心处理器和一套控制堆栈，其核心取决于所使用的量子比特类型，每一种都基于不同的物理机制来创建和操控量子比特，尚无明确迹象表明是否会有哪一种最终成为主流。
图表9：当前的量子计算并不存在单一的平台
量子计算正处于理论研究向应用落地探索转化的关键阶段：早期突破将集中在量子力学具有结构优势的四个领域：
1）模拟，用于加速药物发现、新型催化剂和先进制造的分子和材料建模；
2）优化，通过复杂的物流、财务和产业规划，实现小的收益，从而获得巨大的经济回报；
3）机器学习，更快地训练和推理复杂模型，使人工智能能力超越当前极限；
4）密码学与安全，破解现有加密技术并创建抗量子攻击的标准，这对国家安全具有重要意义。
图表10：一旦获得量子优势，各领域的预计市场价值
在商业上可行的量子系统部署后，各领域领先应用案例预计每年创造的经济价值超万亿美元：业界持续挖掘与量子计算技术匹配的垂直应用场景，寻找面向金融、化工、生物、交通等不同行业领域的解决方案，跨行业、多场景的应用探索已成为推动应用落地突破的核心驱动力；据PatentVest数据，在商业上可行的量子系统部署后，金融、科技、物流、制药、航空航天、化工行业的市场潜力分别达到1750、1500、1500、1200、1000、700亿美元/年，政府、企业、通信行业市场潜力均约为600亿美元/年。
图表10：一旦获得量子优势，各领域的预计市场价值
量子计算云平台正逐渐发展为量子计算领域的核心基础设施：为降低量子计算机的使用门槛，推动技术成果的开放共享，云计算算力资源共享模式被引入量子计算领域，即量子计算云平台；量子计算云平台通过整合量子计算硬件资源、经典计算控制系统以及量子软件工具链，为用户提供按需、远程的量子计算服务，已逐渐成为量子计算应用探索与产业化落地的重要实现途径。
国际巨头主导全球市场，国内平台同步发力：
国际方面，IBM、谷歌、微软、亚马逊等科技巨头凭借其云服务优势，持续扩大全球版图，其中IBM Quantum已在北美、欧洲、亚太地区布局多个区域量子计算中心，其服务覆盖全球百余家企业及机构用户；
国内方面，我国量子云平台建设同步加速，已涌现出如中国移动“五岳纪元”、本源量子“本源量子云”、北京量子院“夸父”、中国电信“天衍”等一批具备自主技术特色的代表性平台；相较国际巨头，国内量子云平台在接入真机性能、用户规模及生态活跃度等方面仍存在差距。
图表11：国内外量子计算云平台现状特征对比
量子计算与超级计算协同成为量子-经典融合计算重要发展方向：在NISQ时代，量子处理器虽然在比特数上不断增长，但其固有的噪声、退相干和有限的连通性等物理限制，使得执行复杂、长深度的纯量子算法尚不可行，因此量子-经典混合计算作为一种务实的解决方案应运而生，它通过将计算任务在量子处理器（QPU） 与经典处理器（CPU/GPU） 之间进行合理分配，以最大化发挥当前硬件的潜力。
量子-经典融合计算可能成为实用化落地突破口：全球主要国家和地区通过战略引导等推进布局，美国发布《国家量子倡议重新授权法案》、《量子技术政策指南》推动量子-经典融合计算应用发展，新加坡推出“混合量子-经典融合计算计划（HQCC 1.0）”并投资2450万美元用于计划实施；英伟达、IBM、亚马逊等国际科技巨头亦加紧相关布局，纷纷开展量子计算与高性能计算融合的探索实践。
量子计算与AI的协同发展未来前景广阔：随着深度学习、模式识别等技术的持续演进，人工智能有望加速量子芯片设计、量子态测控等环节的研发过程，拓展量子计算在更多行业场景中的应用，进一步促进量子计算技术的发展；量子计算凭借其数据并行处理能力，在计算海量数据、加速机器学习算法训练、优化AI模型等方面表现出巨大潜力，从而使AI系统实现更高效、更精准的学习与推理。
量子AI平台的研发及应用逐渐成为热点方向：量子AI平台通过提供量子机器学习算子库、混合编程框架以及参数优化工具，实现量子算法与经典深度学习框架的协同，核心是量子力学赋能机器学习，强化传统学习模型的计算效率与高维问题处理能力，突破经典AI在复杂优化、大数据训练中的算力瓶颈；全球主要云服务商和量子技术企业正通过构建软硬协同的算法环境，推进量子计算AI平台的行业适配。
图表13：全球主要机构量子AI平台进展动态
量子计算技术的快速发展对现有密码体系造成威胁：传统密码技术作为信息安全的基础，涵盖了对称密码算法、非对称密码算法和哈希算法等多种技术手段，传统公钥密码系统基于数学难题( 如大整数分解、离散对数) 实现加密、签名和密钥交换，主要包括RSA、ECC、DSA、Diffie-Hellman 等， 这些系统广泛应用于网络安全；量子计算机利用Shor算法和Grover算法，能够在多项式时间内破解传统公钥密码系统，这对现有的网络安全基础设施构成了严重威胁。
“先获取，后破解”的策略对需要长期保密的敏感信息构成了严重威胁：尽管当前的量子计算能力仍不足以破解大规模密钥，但随着量子技术的快速发展，预计2035年左右，百万级量子比特的计算机可能问世，届时现有的公钥密码系统将面临巨大挑战，攻击者可存储当前无法破解的密文，待量子计算能力足够强大后再行破解，因此，对未来保密期超过 10年的敏感信息，使用现有公钥密码已不再安全，必须尽早转向后量子密码方案。
量子密钥分发和后量子密码在应对量子计算威胁的密码学领域中各有优势和特点：为了应对量子计算机威胁，全球密码学界提出了两种主要应对策略：基于量子物理原理的量子密钥分发（QKD）和基于数学难题的抗量子密码算法（PQC）；QKD的核心原理是量子不可克隆定理和海森堡测不准原理，前者确保任何未知量子态无法被完美复制，后者则保证任何测量量子系统的行为都会扰动系统状态，这意味着一旦有窃听者试图拦截量子信道，通信双方就能够通过误差率分析检测到窃听行为；PQC是基于那些被认为在经典计算机和量子计算机上都难以解决的数学难题构造的，主要包括格子密码、编码密码、多变量密码和哈希密码等几种类型，不需要专门的量子设备，可以在现有数字基础设施上运行。
量子密钥分发与后量子密码可以互补和融合，构建一套综合性密码基础设施：QKD难以直接应用于复杂的多节点网络，PQC无法提供QKD级别的物理层安全保障，单一使用QKD或PQC均无法全面满足电信运营商在复杂网络环境中的多样化需求，而QKD和PQC的结合能够形成一种多层次的安全保障机制，QKD负责提供底层密钥分发的绝对安全性，PQC则在更高层次上为加密和认证提供抗量子攻击的能力；使用QKD生成密钥，结合PQC算法加密数据，确保即使某一层被攻破，整体系统仍然安全。
图表13：QKD与PQC技术对比
后量子密码技术基于全新的数学难题和计算假设：设计抗量子计算攻击的公钥密码算法，关键在于寻找具备抗量子攻击能力的数学困难问题，目前主流的抗量子密码算法按照所基于的技术路线分为格、编码、多变量、哈希、同源等，这些技术各有优劣，共同为应对量子计算带来的安全威胁提供了多样化的解决方案；后量子密码在安全性与实用性的平衡中持续突破，基于格的密码技术凭借通用性强、性能均衡等优势成为主流方向，而其他技术路径也在特定场景中展现独特价值；在应用层面，已在网络通信、金融交易、军事指挥等关键领域形成示范，为各行业量子安全升级提供了可行方案。
图表14：不同路线的抗量子密码算法比较
欧美国家在迁移方案准备与后量子密码领域均走在前列：国内外研究机构和学者们正在推进密码算法和安全协议的标准化进程，以应对量子计算带来的威胁；随着PQC标准初具雏形，各国先后提出后量子迁移规划及指南，同时在PQC产业化方面也加快推进，抢占先机。
图表15：各国PQC迁移进展
量子计算相关企业
IBM - 量子计算行业的领导者：以自研硬件为核心，通过风投绑定初创企业与学术机构，最终形成“硬件-软件-应用”的闭环，构建全栈量子生态系统；
硬件方面实现了从量子比特数量竞争到系统性能突破的重大转变，Nighthawk架构推动计算效率跃升，Heron处理器实现了双量子比特门错误率的历史性突破，300mm晶圆先进制造工艺可以将量子芯片研发速度提升一倍，其量子芯片发展遵循一条清晰的路线图，从2023年的433比特到2025年的1121比特，再到2027年的比特，最终在 4000 2029年实现10万逻辑比特的容错量子计算机；
软件方面Qiskit成为“量子界的Python”，Qiskit SDK最新版本转译速度较竞争对手快83倍，动态电路技术允许在量子程序运行中插入经典计算逻辑，Qiskit C++接口打破量子计算与经典超算的壁垒，可直接用C++等语言调用量子算力；量子纠错的双重突破打造“容错护盾”，Loon处理器以更少物理量子比特编码更多逻辑量子比特，实时解码器将纠错时间压缩至480纳秒内，速度领先行业一个量级。
Google – 率先展示“量子优越性”：2014年开启量子计算的发展之路，2019年用Sycamore处理器演示了超越经典的计算，该量子系统用200秒完成了一个需要花费经典计算机一万年的时间才能完成的目标计算，2023年实现了逻辑量子比特原型的首次演示，2024年发布量子芯片Willow，2025年在《Nature》发表量子算法突破性进展，在Willow芯片上实现了首次可验证的量子优势算法“量子回声”，其运行速度比世界上最好的超级计算机快1.3万倍，算法结果可重复验证，解决了之前量子计算结果难确认的问题。
IonQ – 首家上市的纯量子计算公司：采用离子阱技术路线，正在通过一系列战略性收购和投资，构建一个涵盖硬件、软件、网络和传感的全面量子生态系统，其第五代量子计算机IonQ Tempo系统已成功实现了算法量子比特(#AQ) 64的破纪录性能，比原定路线图提前了整整三个月，其计算空间比IBM当前公开的量子系统大36万亿倍，是唯一一家达到#AQ 64标准的公司，有力地证明了离子阱技术在高保真度、高复杂度和规模化实用计算方面的固有优势。
Quantinuum – 全球最大的集成量子计算公司：是一家综合性量子技术公司，2024年展示了创纪录的50个纠缠逻辑量子比特的GHZ态，相较微软和Atom Computing报告的结果，数量又翻了一倍多，保真度超过98%，是英伟达首家投资的量子计算公司；于2025年11月推出最新一代离子阱量子处理器Helios，该处理器基于量子电荷耦合器件（QCCD）架构，采用98个钡离子作为物理量子比特，实现了99.9975%单比特门保真度，99.921%的全连接双比特门保真度以及99.952%的量子态探测与制备保真度，在商用级量子计算机中达到了最高的综合精度。
Rigetti – 业界首个多芯片量子处理器：是一家专注于超导量子处理器开发的上市公司，提供从芯片设计到制造、软件及云服务的垂直整合量子计算全栈解决方案；2025年8月其36量子比特多芯片量子计算机Cepheus-1-36Q全面上市，是业界最大的多芯片量子计算机，可实现高达99.5%的中位双量子比特门保真度，由四个包含9个量子比特的独立小芯片拼接而成，这种多芯片架构是Rigetti的专利技术；其核心价值在于它成功验证了多芯片架构在扩展超导量子计算机方面的可行性，并通过这种新方法实现了关键性能指标的显著提升。
D-wave – 量子计算商业化的先行者：
战略上将总部迁至佛罗里达博卡拉顿，并与佛罗里达大西洋大学（FAU）深度合作，建立研发中心，同时FAU签署了一项价值2000万美元的协议，购买并安装一台Advantage2物理系统；
技术上推进“退火+门模型”双路线，其Advantage2系统已在物流调度、金融组合优化和材料模拟等领域展现出超越传统算法的实战能力，但要实现通用的量子算法，必须依靠门模型技术，D-Wave通过收购Quantum Circuits Inc.拥有了全球最顶尖的超导门模型技术团队，目标是在2026年底推出首个商用级门模型系统；
商业上已经开始通过其实际运行的量子系统产生千万美金级的现金流，联手Anduril和Davidson进军防空拦截领域，与一家财富100强公司签订了价值1000万美元、为期两年的企业级量子计算即服务（QCaaS）协议，与意大利政府及Q-Alliance签署了一项价值1000万欧元的协议，为其在伦巴第大区建设最先进的量子研究设施提供Advantage2系统50%的算力容量。
国盾量子（688027.SH）：技术起源于中国科学技术大学，主要从事量子通信、量子计算、量子精密测量产品的研发、生产和销售，并提供相关的技术服务；在量子计算领域，深度参与“祖冲之”系列量子计算前沿研究，参与合肥超量融合计算中心项目，为合肥先进计算中心“巢湖明月”提供200 比特超导量子计算机、超量融合系统及配套软硬件设施等，为中电信量子集团“天衍”量子计算云平台提供了一体化整机搭建服务，同时量子计算业务国际推广实现突破，将向海外交付一台25比特超导量子计算机整机；
本源量子（2025年9月完成IPO辅导备案）：2月24日，我国首款自主研发量子计算机操作系统“本源司南”正式开放线上下载，这是全球首个开放下载的量子计算机操作系统，“本源司南”由本源量子自主研发，2021年首次发布，历经多轮迭代升级，已成为兼容超导、离子阱、中性原子等多种主流技术路线的“量超智”融合先进计算操作系统，目前已部署在 “本源悟空”系列量子计算机上并对外开放。
国仪量子（2025年12月科创板IPO申请获上交所受理）：已构建起以量子信息技术与自旋共振系列、电子显微镜系列为核心的五大产品线，在自旋共振领域，国仪量子是国内唯一具有电子顺磁共振波谱仪自主研发与生产能力的企业，打破了国外巨头的长期垄断，其产品在全球市场份额已达25%，位居全球第二，仅次于布鲁克；在量子传感领域，公司是国内唯一实现全系列基于NV色心技术路径的量子传感产品研发的企业，其量子钻石单自旋谱仪是“国际首台”，扫描NV探针显微镜是“我国首个产业落地产品”；此外，公司在电子显微镜领域也占据国内品牌市场份额第一的位置。
玻色量子（完成数亿A++轮融资）：在相干光源、低损耗光路、高速测控等关键技术上持续攻坚，构建起完全自主的光量子计算整机工程体系，2025年8月其自建的“专用光量子计算机制造工厂”正式落地深圳南山区，同时在南山智城注册成立分别负责相干光量子计算机整机及核心部件的规模化生产任务和相干光量子计算机销售与技术服务的两家子公司；2025年11月，中国首个规模化专用光量子计算机制造工厂启幕仪式在深圳南山智城举行，预计工厂年产光量子计算机可达数十台/套，可形成专用光量子计算机的批量生产产能。
整机或产品：国盾量子（量子通信绝对龙头，业务覆盖量子通信/量子计算/量子精密测量三大领域）、科大国创（参股国仪量子与九章量子）、纬德信息（参股玻色量子，量子应用）、神州信息（量子通信在金融等领域应用落地）等；
零部件与基础设施：国芯科技（量子安全芯片）、禾信仪器（量子测量，拟收购上海量羲控制权）、华工科技（量子点激光器）、光迅科技（量子通信光器件）、亨通光电（量子光缆）等；
后量子安全：格尔软件（抗量子密码产品与服务）、三未信安（抗量子密码产品）、信安世纪（后量子密码迁移）等。
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