量子科技作为十五五规划六大未来产业之首，是我国抢占全球科技竞争制高点、培育新质生产力的核心引擎。2026年政府工作报告明确将量子科技列为重点发展方向，要求“构建天地一体化量子通信网络，研制可容错通用量子计算机，突破量子精密测量关键技术”。
一、量子科技定义与原理
1.1 什么是量子与量子科技
量子，最直白地说，就是：能量、角动量、自旋等某些物理量，也是微观粒子（光子、电子、原子等）的统称。在微观世界里不是可以任意连续取值的，而只能取一族“离散的、最小不可再分的份额”（最小单元）。这个“最小单元/不可再分的一份”就叫一个quantum（复数quanta）。
量子对应的关键特征（用来判断你是不是真的在谈“量子”，而不只是“很小”）通常包括：
- 离散能级/离散谱（不是任意值都允许）
- 波粒二象性/概率幅描述（用波函数而不是确定轨迹）
- 叠加态（可以同时处在多个状态的一种相干组合）
- 纠缠态（多粒子之间的关联不能用局域的经典隐变量完全解释）
- 测量导致状态更新（测量会“选定”结果并破坏某些相干信息——退相干是核心难点的来源）
量子科技是以可控的方式制备、操控、传输与测量量子态（特别是叠加态与纠缠态）为核心能力的一类新兴技术体系。它依托量子力学的三大核心原理——量子叠加、量子纠缠与量子不可克隆，构建新型信息处理与精密测量系统，旨在实现超越经典物理极限的计算加速、通信安全与传感精度，从而在特定领域形成性能优势或本质安全优势。
1.2 量子科技的原理
1.量子叠加：从“非此即彼”到“同时并存”的指数级算力来源
原理：与经典比特只能取0或1的确定状态不同，量子比特（Qubit）可处于0和1的相干叠加态，即同时包含两种状态的信息。
技术含义：N个量子比特可并行表示2^N种状态的组合空间，使量子计算具备指数级并行处理能力。随着量子比特数增加，算力呈爆发式增长，从而在大数分解（威胁现有公钥密码）、复杂分子模拟、海量优化问题等领域，形成经典计算难以企及的优势。
2.量子纠缠：超越空间的“最强关联”，支撑分布式量子能力
原理：当两个或多个量子粒子发生纠缠后，它们将形成一个不可分割的整体系统，单个粒子的状态不再独立存在，而是与其他粒子瞬时关联，无论空间距离多远。
技术含义：纠缠态打破了经典系统中“局部独立演化”的限制，为量子隐形传态、量子中继、分布式量子计算等提供核心资源，使信息能够在广域范围内实现协同处理与超远距离传输，构成未来量子互联网的基础。
3.量子不可克隆：物理定律赋予的“天然防火墙”
原理：量子力学严格禁止对未知量子态进行完美复制（不可克隆定理）。任何试图读取或窃听量子信息的行为，必然改变原量子态并留下可检测的扰动。
技术含义：这一原理将信息安全从“依赖算法复杂度”提升到“依赖物理定律”的层面，为量子密钥分发（QKD）提供无条件安全性保障，从根本上抵御经典计算和量子计算的破解威胁，成为国防、金融、政务等高安全领域的核心基石。
图：量子科技原理
二、量子科技应用领域
量子科技的发展运用主要包括量子计算、量子通信、量子精密测量三大领域。
2.1 量子计算
2.1.1 量子计算定义与计算过程
量子计算依托量子叠加、量子纠缠等量子力学特性，以量子比特（Qubit）为基本运算单元的新型计算模式。它具备指数级并行运算能力，算力远超经典计算机，擅长处理经典计算难以攻克的复杂难题。
量子计算通过酉演化完成计算路径的干涉累积，并以测量得到经典输出结果的计算范式，它把信息从“确定性的比特序列”升级为“在Hilbert空间中受控演化的量子态”，用量子并行+干涉选择来回避或削弱某些经典暴力枚举/穷举成本，从而在特定问题类上取得相对于经典计算的显著优势。计算过程如下：
信息单元：用有限维Hilbert空间中的归一化态矢量∣ψ⟩表示信息；单量子比特常见基底∣ψ⟩=α∣0⟩+β∣1⟩。 初始化：把系统准备到一个已知的基准态（例如所有qubit为∣0⟩）。 计算即演化：用一个由可控量子门/哈密顿量实现的酉算子序列U=Uk⋯U1对初态演化：
∣ψfinal⟩=U∣ψinit⟩
这里的“并行”来自∣ψ⟩在基态张量积空间上的叠加展开（维度2n）。
干涉即算法核心：好的量子算法不只“同时处在很多状态”，而是通过相位编排让“错误路径相消、正确路径相长”（如Grover/Shor的结构性干涉）。 测量即输出：对最终态做测量得到经典比特结果（概率分布意义上的输出），必要时通过采样/重复/纠错提取答案。
2.1.2 量子计算技术路径
量子计算有五大主流技术路线，总体上分为两大类型：1）人造粒子，包括超导和硅基半导体，优势在于可利用半导体制造工艺进行比特数量扩展，但在提升逻辑门精度等指标方面受到材料及工艺限制，其中，超导是当前量子计算的主流技术；2）天然粒子，包括离子阱、光量子和中性原子等，其可直接操控微观粒子，在相干时间和逻辑门精度上具有优势，但难以扩展比特数量，近期发展速度较快。总体来讲，目前超导路线（如“祖冲之号”）因最接近经典集成电路架构而成为主流方案；而离子阱与中性原子凭借其在精度与规模化上的平衡，近期发展势头迅猛；光量子路线则在“量子优越性”演示（如“九章”）与室温运行方面独具优势。
表：量子计算主流技术路径
2.2 量子通信
量子通信是基于量子不可克隆与纠缠等，在经典信道辅助下实现密钥分发或量子信息传输的新型通信方式。其核心技术量子密钥分发（QKD）基于量子不可克隆、测量坍缩等原理，可让合法通信双方共享一组安全密钥，理论上实现“无条件安全”的保密通信。量子通信包括以下集中应用方式：
（1）量子密钥分发（QKD）：当前最成熟、已工程化的形态
QKD并不负责直接传输用户的明文业务数据，而是利用单光子或弱相干脉冲（如BB84协议）及纠缠光子对（如E91协议），在通信双方之间生成一串无条件安全的随机密钥（比特流）；实际应用中，这串密钥再结合“一次一密（OTP）”等加密方式，对经典信道传输的业务数据进行保护。其安全性根植于量子力学的物理定律：利用量子不可克隆特性与测量扰动效应，配合对误码率（QBER）的统计检测，使得即便攻击者拥有无限计算能力（包括未来的量子算力），也无法在不留下痕迹的情况下窃取密钥。
（2）量子隐形传态（Quantum Teleportation）：原理层已实现但尚待工程打通
它利用一对纠缠粒子和一次经典通信，将一个未知量子态从一端“搬移”至另一端。这一过程既不违背相对论（不超光速），也不传输物质本身，更不是大众想象中的“瞬间传送文件”，其核心意义在于将量子态作为一种资源进行搬运，为未来的分布式量子计算与中继提供支撑。
（3）量子中继/量子网络：正在攻坚的方向
受限于光纤中的光子损耗，点对点QKD的距离通常被限制在百公里量级；要实现全球覆盖，必须通过纠缠纯化与量子存储技术构建中继节点，将短链路拼接成长链路。这一方向的终极目标，是构建一个能与经典互联网并存、融合的“量子互联网”，但这仍属于当前科研攻关的前沿领域。
2.3 量子精密测量
量子精密测量利用量子态对环境的极致敏感性，通过操控与读取量子态演化，实现对时间、重力、磁场等物理量的超高精度探测。其性能核心在于突破经典统计波动的“天花板”：经典测量受限于标准量子极限（1/），精度随资源增加收益递减；而量子科技通过叠加与纠缠构建多体关联态，将精度理论上限推至海森堡极限（1/N）。这种“量子增强”不仅是数值的提升，更是机理的跨越——通过牺牲非观测量压低目标噪声，从而获得经典传感器无法企及的分辨率与稳定度。
量子精密测量的主要产品有：原子钟/频率基准（最成熟、最硬核）、量子惯性/重力仪、磁力计（把量子干涉当传感器）、压缩光/量子增强光学干涉仪（提升“光子噪声受限”探测）等。
图：量子精密测量主要产品
三、量子科技市场规模
3.1 量子计算市场规模
基于光子盒数据，全球量子计算产业正处于爆发前夜：2025年全球市场规模预计约为66.1亿美元。随着2029年容错量子计算技术趋于成熟，产业将迎来关键拐点；至2030年，市场规模有望激增至1795.2亿美元，并于2035年突破6817.1亿美元大关。2024-2030年年均复合增长率（CAGR）预计将高达81.39%，展现出极具想象力的指数级增长态势。
在政策引领与企业研发投入加码的双重驱动下，我国量子计算产业规模扩张更为显著——国内量子计算市场规模从2021年的个位数亿元级别跃升至2024年的90.4亿元，同比增速约82.1%。
3.2 量子通信市场规模（量子安全）
基于光子盒数据，全球量子安全产业正处于稳步上升通道：2025年全球市场规模预计达27.03亿美元，2030年将攀升至118.05亿美元，年均复合增长率（CAGR）稳定在34%。
从区域格局看，中国在全球QKD（量子密钥分发）领域持续领跑。在“十五五”规划的统筹下，中国正通过强化顶层设计，重点推进量子通信网络的规模化部署与核心设备的自主可控。2035年，中国QKD产业规模有望达到12.8亿美元，占据全球约30%的市场份额。
3.3 量子精密测量市场规模
根据iCV TA&K及光子盒数据，2019-2024年中国量子精密测量市场规模呈现迅速增长的趋势，2024年，中国量子精密测量市场规模为2.95亿美元，占全球市场规模的17.95%。
四、量子科技产业链分析
量子科技产业链从上游到下游主要包含基础光电元器件、量子通信核心元器件、量子通信传输干线、量子系统平台、以及应用层五个环节。其中基础光电元器件和核心设备是支撑起量子通信的技术和硬件基础；量子传输干线是实现远程量子通信及量子网络的传输渠道；量子系统平台主要负责对信息进行整合处理并根据需求做出相关指令，是维护整个系统健康运转的软件基础；应用层则为量子信息产业化的下游，主要为军事国防、政务、金融、互联网云服务等领域的应用。
4.1 量子计算产业链
4.1.1 上游：底层硬件支撑环节
核心是为量子比特的制备、操控与稳定运行提供硬件基础，决定量子计算的性能上限与规模化潜力，也是国内外差距的核心所在。
（1）量子比特测控系统
作为量子计算的“操控中枢”，负责量子比特的状态调控与信号读取，细分模块包括：
l测控系统组装：提供系统级集成与测试方案；
l低温微波设备：处理极低温环境下的微波信号；
l特种线缆：高频低损耗信号传输；
l激光与探测器件：含激光器、单光子探测器等核心光学单元。
（2）量子比特运行环境
为量子比特提供隔绝外界干扰的稳定运行条件，核心环节包括：
l低温制冷设备：超导量子计算的核心刚需，分为稀释制冷机（毫开级极低温）与GM/脉冲管制冷机（基础低温环境），近年我国已实现稀释制冷机国产化突破；
l高真空系统：为量子芯片提供超真空工作环境，避免粒子干扰。
（3）量子芯片制造相关
含芯片生产工艺、配套设施及关键原材料，是实现量子比特规模化制备的基础。
注：我国在量子芯片、高端低温设备领域与美国仍存在显著差距，关键技术指标、商业化供货能力与市场占有率仍待提升。
4.1.2 中游：实用化转化枢纽环节
是连接底层硬件与上层应用的核心桥梁，涵盖整机系统集成、技术路线落地与软件生态构建，直接决定量子计算的可落地性。
（1）量子计算硬件系统（技术路线层）
基于不同量子比特物理实现方式，形成多路线并行发展格局：
l超导路线：商业化探索最成熟、应用最广泛；
l离子阱路线：量子比特保真度高、相干时间长；
l中性原子路线：比特数量扩展潜力突出；
l光量子路线：可室温运行，依托集成光子芯片实现；
l半导体/自旋路线：与现有半导体工艺兼容度高；
l其他前沿方向：拓扑量子计算、金刚石NV色心等。
（2）量子计算软件系统（开发生态层）
实现硬件指令翻译与算法开发，是量子算力发挥价值的关键：
l量子编程软件：为开发者提供量子算法设计与模拟工具；
l量子主机软件：将高级语言指令转化为硬件可执行的微波 / 激光脉冲信号；
l配套工具链：含量子操作系统、并行计算框架、算法优化工具等。
4.1.3 产业链下游：商业价值变现环节
是量子算力从技术走向应用的最终环节，核心目标是将量子计算的算力优势转化为行业价值，分为两大板块：
l量子云服务平台：为用户提供可便捷调用的量子算力接口，降低量子计算的使用门槛；
l垂直行业应用：在药物研发、材料模拟、密码分析、金融优化、气象预测等场景，解决经典计算难以攻克的复杂问题。
4.2 量子通信产业链
上游是核心器件与材料，包括（1）量子芯片：涵盖数据处理芯片、电学芯片与光学芯片；（2）键光学组件：光源（量子信息载体）、单光子探测器（接收端核心）、量子随机数发生器（QRNG，保障不可预测性）；（3）基础材料与元件：PPLN晶体/波导、特种光纤光缆等。
中游是系统集成与能力建设，包括（1）核心设备：QKD设备、组网设备及网络管理平台；（2）网络：量子通信骨干网与城域网；（3）网络运营；（4）抗量子密码（PQC）。
下游覆盖国防、金融、能源（电网）等高安全需求领域。
4.3 量子精密测量产业链
上游包括核心硬件（激光器、探测器等），环境保障系统（稀释制冷机、真空系统等），电子元器件等。
中游是各技术方向的系统设备商，典型代表包括原子钟、量子重力仪、量子磁强计等。
下游广泛应用于国防军工、地球物理勘探、能源电力、医疗影像及高端制造等高价值场景。
五、量子科技相关标的
5.1 量子计算（上游硬件/器件为主）
1）国盾量子（688027）
主营业务：量子通信设备、量子计算整机、量子精密测量仪器；国内唯一可提供超导量子计算机整机的企业。
核心技术：QKD量子密钥分发（市占＞90%）；超导量子芯片与测控系统；“天 -504”千比特超导量子计算机；单光子探测器工程化量产。
2）华工科技（000988）
主营业务：激光装备、光通信器件、量子激光光源/芯片。
核心技术：全球唯一量产量子点激光器芯片；量子计算用高稳定窄线宽激光器；单光子源/探测模块；低温激光耦合技术。
3）光迅科技（002281）
主营业务：光通信芯片、高速光模块、量子光器件。
核心技术：单光子探测器、量子密钥分发用光芯片；硅光/磷化铟量子光源；与国盾合资“国迅量子芯”做量子光芯片。
4）光库科技（300620）
主营业务：光纤器件、保偏光纤、量子通信WDM/光调制器。
核心技术：量子通信波分复用器（WDM）；低损耗保偏光纤；高速量子光调制器；用于“京雄干线”等。
5）西部超导（688122）
主营业务：低温超导材料、铌钛/铌三锡超导线材、量子计算低温线缆。
核心技术：极低温（mK级）超导线缆；高均匀度超导合金；低温微波信号传输线；稀释制冷机内部布线核心材料。
6）中科曙光（603019）
主营业务：超算服务器、云计算、量子-经典融合算力平台。
核心技术：参股本源量子（第一大机构股东）；量子计算云平台“本源云”；超算-量子协同调度系统；量子算法优化工具链。
5.2 量子通信（产业化最成熟，上中下游清晰）
1）亨通光电（600487）
主营业务：光纤光缆、量子专用光纤、量子干线工程总包。
核心技术：量子保密通信超低损耗光纤（0.15dB/km）；宁苏量子干线承建；海洋量子通信链路；量子加密专网整体方案。
2）中天科技（600522）
主营业务：光纤光缆、特种线缆、量子通信配套光缆。
核心技术：高稳定性量子通信光纤；低偏振模色散光缆；量子城域网传输链路；军工/政务量子专网配套。
3）中国电信（601728）
主营业务：电信运营、量子云服务、量子密话/专网运营。
核心技术：控股国盾量子（约23%）；“量子密话”规模化商用；QaaS量子密钥即服务；全国量子骨干网运营。
5.3 量子精密测量（高增长赛道）
1）科大国创（300520）
主营业务：软件服务、新能源、量子精密测量（参股国仪量子）。
核心技术：量子磁力计、原子陀螺仪、量子时间同步模块；工业/地质/国防量子传感方案。
2）神州信息（000555）
主营业务：金融IT、量子通信加密软件、量子安全平台。
核心技术：量子密钥管理系统（QKMS）；金融/政务量子加密应用；量子-经典融合安全架构。
