报 告 简 介

量子科技正经历从基础理论研究向规模化工程应用的重大转型，正式步入首个商业化周期。作为以量子力学基本原理（叠加、纠缠、不可克隆）为核心驱动的前沿技术集群，量子科技在信息处理、传输与测量维度上实现了对经典技术的跨越式突破，被公认为引领新一轮科技革命与产业变革的战略性力量。经过四十余年的演进——从费曼提出量子计算概念、Shor算法问世，到谷歌实现量子优越性、全球科技巨头密集布局——量子科技已从“能不能做”迈入“做什么用”的产业化关键节点。目前，产业界已形成量子计算、量子安全（含量子通信与后量子密码）、量子精密测量三大应用方向，三者虽共享量子力学根基，但在技术成熟度、市场爆发力与应用场景上各有鲜明特征。

目    录

第一章量子科技行业总览

1.1 从理论奠基到产业化

1.2 三大应用方向

1.2.1 量子计算

1.2.2 量子安全

1.2.3 量子精密测量

1.2.4 中国在三大方向上的表现

第二章全球量子科技发展现状与市场规模

2.1 全球量子科技市场规模总览

2.2 全球量子科技市场投融资分析

2.3 全球量子科技技术突破与产业亮点

第三章中国量子科技竞争格局与产业能力

3.1 中国量子科技政策体系与战略布局

3.2 中国量子科技市场规模与增长态势

3.3 中国量子科技企业竞争格局

3.3.1 国盾量子

3.3.2 本源量子

3.3.3 国仪量子

3.3.4 禾信仪器

3.3.5 合肥产业集聚

3.4 中国量子科技在全球竞争中的位置

第四章中国量子科技三大细分赛道的规模与潜力

4.1 量子计算：算力革命的主战场

4.2 量子安全：从“可能被破解”到“物理上安全”

4.3 量子精密测量：从“测不到”到“测得准”的跨越

第五章中国量子科技产业链关键环节与代表企业分析

5.1 上游核心部件

5.1.1 稀释制冷机

5.1.2 量子测控系统、单光子探测器与其他核心部件

5.2 中游整机集成与技术路线分化

5.2.1 整机竞争格局

5.2.2 量子计算云平台

5.3 下游行业应用

5.3.1 量子通信

5.3.2 量子计算

5.3.3 量子精密测量

第六章中国量子科技产业发展前景展望

6.1 量子科技技术演进趋势

6.2 量子科技产业增长预测

6.3 量子科技格局演变分析

6.4 量子科技应用潜力场景

6.5 量子科技需要跨越的现实挑战

正    文

（温馨提示：文末附PDF文件下载）

第一章　量子科技行业总览

量子科技正处于从基础理论研究向规模化工程应用的重大转型期，正式步入首个商业化周期。这不再是教科书里的物理概念，而是正在改变信息处理、传输与测量方式的前沿技术集群。

1.1　从理论奠基到产业化

量子科技的发端可以追溯到二十世纪八十年代。1982年，物理学家费曼提出了一个在当时看来近乎天马行空的想法——既然经典计算机模拟量子系统如此吃力，那为什么不用量子系统本身来做计算呢？这个设想后来被视为量子计算概念的首次正式提出。紧接着，1984年，IBM的研究人员提出了BB84量子密钥分发协议，量子密码学由此真正起步。可以说，整个八十年代是量子科技从物理理论走向信息科学交叉领域的理论奠基期。

进入九十年代，量子科技迎来了第一次真正的理论突破。1994年，Shor算法的问世震惊了学术界——它证明量子计算机可以在多项式时间内完成大数分解，这意味着今天广泛使用的RSA公钥加密体系在量子计算机面前将不堪一击。两年后，Grover提出了量子搜索算法，能够对无结构数据进行二次加速。1997年，量子隐形传态实验首次获得成功，量子态实现了远距离传输。这些标志性成果让学术界和产业界意识到，量子科技不再只是物理学家书桌上的理论推演，而是具备实际应用潜力的技术方向。

2009年前后，事情开始加速。HHL算法的提出让量子计算在机器学习、数据拟合等场景中展现出优势，量子化学模拟也开始进入研究视野。与此同时，全球科技巨头纷纷入局——IBM、微软、英特尔等企业开始将规模化量子计算机的工程化作为主攻方向。中国也不甘落后，2016年“墨子号”量子科学实验卫星成功发射，在全球首次实现了星地量子通信实验。这一时期可以看作量子科技的工程化攻坚期。

2018年至今，量子科技进入了AI赋能与规模化探索的新阶段。2019年，谷歌宣布实现“量子优越性”——其53比特的“悬铃木”量子计算机用200秒完成了一项经典超算需要上万年才能完成的计算任务。尽管这一说法后来引发了一些争议，但它确实标志着量子计算从理论走向实验验证的关键一步。2025年，谷歌再次取得突破，其研究团队开发出名为“量子回声”的新算法，并通过Willow芯片首次完成了传统计算机无法完成的可验证计算任务。同年，诺贝尔物理学奖授予了约翰•克拉克、米歇尔•德沃雷特和约翰•马蒂尼斯三位科学家，以表彰他们在宏观系统量子隧道效应及能级量子化方面的开创性实验工作。这一殊荣意味着量子科技已经获得了全球科学界的最高认可，也从一个侧面印证了这门学科从边缘走向主流的历程。

回顾这四十年，量子科技走过了从“能不能做”到“怎么做”、再到“做什么用”的三部曲。如今，它正处在从实验室原型向产业化应用跨越的关键节点上。

1.2　三大应用方向

量子科技之所以被视为引领新一轮科技革命的核心力量，是因为它并非单一的技术，而是一个涵盖多个应用方向的“技术集群”。目前，业界和学界普遍将其划分为三个主要赛道：量子计算、量子安全、量子精密测量。这三个方向的底层逻辑都根植于量子力学的基本原理——叠加、纠缠和不可克隆，但各自的应用形态和价值诉求截然不同。

1.2.1　量子计算

这是三个方向中想象空间最大、技术难度最高、市场预期也最惊人的一个。经典计算机以比特为基本单位，每个比特只能是0或1。而量子计算机使用量子比特，可以同时处于0和1的叠加态。这意味着随着量子比特数量的增加，量子计算机的算力不是线性增长，而是指数级膨胀。当然，这种“指数级”优势只在特定类型的问题上成立——比如大数分解、分子模拟、组合优化等。但恰恰是这些问题，构成了现代密码学、新药研发、材料设计、金融建模等领域的基础。如果能造出足够强大的量子计算机，我们就有望在几分钟内完成今天超算需要上万年才能算完的任务。

1.2.2　量子安全

量子计算是一把双刃剑——它既能带来算力飞跃，也能摧毁现有的加密体系。RSA、ECC等公钥密码算法之所以安全，是因为经典计算机分解一个大数需要成千上万年。但Shor算法已经证明，量子计算机可以轻松破解这类加密。为此，量子安全技术应运而生。目前两条技术路线并行推进：一条是量子密钥分发（QKD），利用量子不可克隆原理，让通信双方在传输密钥的过程中一旦被窃听就会立即暴露，从而实现“物理上的绝对安全”；另一条是抗量子密码（PQC），通过设计新的数学难题来抵御量子计算机的攻击，好处是不需要更换现有通信基础设施。两种路线各有长短，未来更可能是互补融合的关系。

1.2.3　量子精密测量

如果说量子计算是“算得更快”，量子安全是“传得更安全”，那么量子精密测量就是“测得更准”。它利用量子态对物理变化极度敏感的特性，实现对时间、重力、磁场、惯性等物理量的超高精度测量。举个例子，传统原子钟的精度已经很高了，但量子增强的原子钟可以将时间测量的精度提升数个数量级，在卫星导航、金融结算、深空探测等关键基础设施中发挥着不可替代的作用。冷原子重力仪可以探测到地下几米处的地质结构变化，为资源勘探和地震预警提供全新工具。量子磁力仪则能够检测到心脏跳动产生的微弱磁场变化，为心脑血管疾病的早期诊断打开新窗口。这个方向不像量子计算那样“高调”，但它的产业化成熟度反而是三个方向中最高的，许多产品已经走出实验室，在实际场景中投入使用。

1.2.4　中国在三大方向上的表现

量子计算方面，中国科学技术大学研制的“祖冲之三号”超导量子计算机实现了105个量子比特的相干操纵，在处理随机线路采样任务时，计算速度比现有最快超级计算机快约15个数量级；同属中科大的“九章三号”光量子计算原型机则实现了255个光子的高斯玻色取样能力。量子通信方面，2025年中国与南非之间成功实现了相距约1.29万公里的量子密钥分发，这是我国首次打通万公里级量子链路；国内已建成超过1.2万公里的光纤量子保密通信骨干网络，以及20余座城市的量子城域网。量子精密测量方面，国盾量子的冷原子重力仪分辨率可达小数点后第八位，单光子成像雷达最远成像记录达到250公里，这些产品已经在地震监测、低空经济、电力能源等领域开始了实际部署。

从这些进展不难看出，中国在量子科技领域已经不再是单纯的“追赶者”，而是在某些方向上与全球领先水平并跑甚至领跑。这为后续的产业化奠定了坚实的基础。

第二章　全球量子科技发展现状与市场规模

核心观点：全球量子科技产业正经历从技术积累向指数级增长的转变，北美在量子计算领域保持领先，中国在量子通信领域优势明显，欧洲在上游核心设备供应方面占据重要地位。

2.1　全球量子科技市场规模总览

根据国际前沿科技咨询机构iCV TA&K与光子盒研究院联合发布的《2025年全球量子科技产业发展展望》数据，2024年全球量子科技产业整体规模约为80亿美元。从地区分布来看，北美以31.45%的份额位居全球首位，欧洲以26.91%紧随其后，中国以24.03%排名第三。除此之外，亚太地区（除中国）占12.74%，其他地区占4.87%。这一分布格局反映出，量子科技产业高度集中在科技强国手中，中美欧三者合计占据了全球超过82%的市场份额。

展望未来，全球量子科技产业将进入指数级增长通道。ICV预计到2035年，全球量子科技产业总规模有望达到约9089.1亿美元。更值得关注的是，这近万亿美元的市场规模中，量子计算一个赛道就将占据约8077.5亿美元，占比接近89%。换句话说，十年后全球量子科技市场的绝大部分价值将由量子计算贡献，而量子通信和量子精密测量虽然增速可观，但在体量上与量子计算不在一个量级。

如果更细看量子计算这一核心赛道，光子盒研究院的数据显示，2024年全球量子计算产业规模为50.37亿美元，2025年增长至66.1亿美元，预计到2030年将激增至1795.2亿美元，到2035年进一步攀升至6817.1亿美元（ICV口径为8077.5亿美元，差异源于统计口径不同）。2024年至2030年间，年均复合增长率预计高达87.64%。这种超高速增长的背后，是量子计算技术从“能不能算”到“算什么用”的范式转变——当专用量子计算机在特定领域展现出实用价值时，市场的商业价值将被成倍放大。

麦肯锡在2026年4月发布的《量子技术监测》报告中指出，当前量子技术成熟度正在不断提高，应用场景不断丰富，商业化进程正在全面加速。需要说明的是，不同机构对市场规模的统计口径存在差异：ICV和光子盒的统计更侧重于全产业链（含上游基础设施和研发投入），因此绝对数值较高；而麦肯锡等机构的统计更聚焦于终端产品和服务市场，数值相对保守（麦肯锡预计2035年全球量子产业规模约970亿美元）。本报告以ICV和光子盒数据为主，以确保数据的连贯性和可比性。

关于物理比特数比较的重要说明：本报告多处提及不同量子计算机的物理量子比特数量（如谷歌Willow 105比特、祖冲之三号105比特、本源悟空180比特）。需要提醒读者的是，物理比特数量并非衡量量子计算机性能的唯一或决定性指标。不同技术路线下单个物理比特的“含金量”差异巨大——离子阱路线已实现99.99%的双量子比特门保真度，而超导路线（包括谷歌Willow、本源悟空等）的双量子比特门保真度目前在99%-99.9%量级。此外，量子比特的相干时间、连接性、门操作速度等因素同样至关重要。单纯比较物理比特数量可能产生误导，建议结合保真度等综合指标进行判断。本报告在后续提及物理比特数时，不再重复此说明，请读者留意。

图表1：2024-2035E全球量子科技产业规模增长趋势

数据来源：ICV、光子盒、中投产业研究院

图表2：2024年全球量子科技产业地区分布

数据来源：ICV、光子盒、中投产业研究院

2.2　全球量子科技市场投融资分析

如果说市场规模反映的是产业“现在有多大”，那么投融资数据更能说明“市场对未来有多看好”。2024年至2025年，全球量子科技领域的投融资经历了一轮显著的热度攀升。

根据ICV数据，2024年全球量子计算领域融资规模达到20.15亿美元，同比增长30.34%。从地域分布看，美国以12.60亿美元的融资规模占据绝对主导地位，其融资规模相当于排名第二至第七国家融资总额的约两倍。英国（1.80亿美元）、加拿大（1.75亿美元）、澳大利亚（0.94亿美元）、以色列（0.71亿美元）、德国（0.58亿美元）等国家紧随其后，构成第二梯队。中国当年的量子计算融资规模为0.47亿美元，位居全球第七，在绝对规模上与美国存在较大差距。

进入2025年，投融资热度进一步升温。据光子盒研究院发布的《2026年全球量子计算产业发展展望》统计，2025年全球量子计算领域融资规模达到53.95亿美元，较2024年增长超过160%。这一跃升主要得益于几笔超大额融资事件——IonQ于2025年8月获得10亿美元投资，PsiQuantum、Quantinuum等头部公司也完成了数亿美元级别的融资。从融资轮次结构看，截至2025年底，全球共发生了245轮种子轮融资和213轮早期融资，但后期融资仅有34轮。这说明大量初创企业仍停留在探索阶段，真正能够走到规模化阶段的平台型企业数量极为有限。资本正加速向具备工程化落地能力的头部玩家集中。

中国信通院发布的《量子信息技术发展与应用研究报告（2025年）》也印证了这一趋势。报告指出，近十年来全球量子信息领域产业投融资事件已达1400余笔，融资金额超过145亿美元，其中风险投资占比约67%，接近百亿美元，政府和军方的赠予类投资近年来也增长迅速。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；中国约为14亿美元。2025年融资前十事件中有8笔发生在欧美企业，单笔最高为IonQ的10亿美元股权融资，这也是量子企业单笔融资规模的最高纪录。

一个值得关注的趋势是，2024年到2025年的投资重点出现了明显回调——从软件应用重新向硬件核心领域集中。ICV数据显示，2024年美洲硬件投资占该地区软硬件总投资额的92.71%，欧洲与亚洲也呈现出相似的投资偏好。这一变化的逻辑不难理解：在NISQ时代，量子处理器虽然比特数不断增加，但其固有的噪声、退相干和有限连通性等物理限制，使得执行复杂量子算法仍然举步维艰。硬件性能瓶颈已经成为制约产业发展的主要矛盾。与此同时，随着Willow、Nighthawk、Majorana 1等新一代处理器的问世，硬件技术的突破重新点燃了资本对底层基础设施的信心。从全球来看，各国加大对硬件投入不仅基于商业考量，更隐含着确保本国在下一代计算技术中掌握战略主动权的深远意图。

图表3：2020-2025年全球量子计算领域融资规模变化

数据来源：ICV、光子盒、中投产业研究院

图表4：2024年全球主要国家量子计算融资规模

数据来源：ICV、中投产业研究院

2.3　全球量子科技技术突破与产业亮点

2024年至2026年初，全球量子科技领域的技术突破密集涌现，几条主要技术路线均有标志性进展。如果说前几年大家还在争论“哪条路线能跑出来”，那么现在各条路线都有了拿得出手的硬件成果，竞争格局日趋清晰。

在量子计算领域，超导路线仍然是进展最快、产业化前景最明确的路径。谷歌在2024年12月发布了105量子比特的Willow超导量子芯片，并在随机电路采样测试中创下了令人瞠目结舌的纪录——不到5分钟完成的计算量，相当于当今最快的超级计算机Frontier需要耗费大约10^25年。更关键的突破在于量子纠错：Willow在表面码框架下，通过将纠错网格从3×3扩展到5×5再到7×7，首次实现了逻辑误差率随物理比特数增加而指数级下降，解决了该领域追踪近三十年的一个关键理论难题。2025年10月，谷歌团队在Willow芯片上运行的“量子回声”算法在《自然》杂志发表，实验表明在65个量子比特规模下，该算法的运行速度约为当前最佳经典算法的13000倍，且计算结果可在另一台同等级量子设备上交叉验证，实现了“可验证的量子优势”。

作为另一个超级科技巨头，IBM在2025年11月的量子开发者大会上亮出了一张漂亮的成绩单——发布了全新Nighthawk量子处理器和实验性Loon架构。Nighthawk配备了120个量子比特，通过218个下一代可调耦合器连接，相比前代产品提高了20%以上的连接度，可执行量子电路的复杂度提升了30%，预计2025年底开始交付客户使用。IBM还为后续迭代设定了明确的路线图：2026年底前实现7500个双量子比特门运算能力，2027年进一步提升至10000个门，到2028年有望通过远程耦合器扩展至15000个双量子比特门。与此同时，Loon架构探索了qLDPC（量子低密度奇偶校验）编码的实现路径，其实时纠错解码器可在480纳秒内完成错误解码，速度领先行业一个数量级。IBM明确宣布，计划在2026年底前验证量子优势，并于2029年实现容错量子计算。

离子阱路线同样取得了关键突破。IonQ作为全球首家纯量子计算上市公司，于2025年9月提前三个月实现了#AQ 64的技术里程碑。#AQ（算法量子比特）是一种比单纯统计物理量子比特数更能反映系统实际算力的性能指标——它衡量的是量子系统在运行复杂算法时保持高保真度的能力。#AQ 64意味着IonQ Tempo系统能够同时探索超过1800万亿种计算可能性，比该公司2024年初达到的#AQ 36强了超过2.68亿倍。与此同时，IonQ还宣布实现了99.99%的双量子比特门保真度，超过此前Oxford Ionics创下的99.97%的世界纪录。IonQ测算，这一突破将使错误校正后的性能提升10^10倍，大幅加速了容错量子系统商业化的进程。值得关注的是，IonQ在2025年完成了对Oxford Ionics、Vector Atomic等多家量子技术企业的收购，通过并购快速扩展其全栈能力。

同样在离子阱赛道上，Quantinuum于2025年11月推出了最新一代离子阱量子处理器Helios。该处理器基于QCCD（量子电荷耦合器件）架构，采用98个钡离子作为物理量子比特，实现了99.9975%的单比特门保真度、99.921%的全连接双比特门保真度，在商用级量子计算机中达到了最高的综合精度。Quantinuum同时也是英伟达首家投资的量子计算公司，体现出硬件与AI算力融合的战略意图。

在新型技术路线上，微软“憋了二十年”的大招终于亮相。2025年2月，微软发布了全球首款基于拓扑量子比特的量子处理器Majorana 1。与主流技术路线不同，拓扑量子比特理论上具有更高的抗噪声能力——微软宣称通过半导体砷化铟与超导体铝构成的拓扑导体材料，可以在单个芯片上从当前的8个量子比特最终扩展到100万个。不过，学界对此持一定保留态度，有物理学家对微软是否真正构建了拓扑量子比特、是否满足了拓扑保护的所有严苛条件提出质疑。这说明，尽管拓扑路线前景诱人，但其工程化验证仍需更多时间和数据来支撑。

在系统架构层面，光子盒研究院《2026年全球量子计算产业发展展望》报告指出，2025年被定义为量子计算工业化落地的关键元年，产业正从NISQ时代向容错量子计算过渡，进入工程化加速窗口期。“以量子为中心的超级计算”已成为主流范式，量子计算机正作为专用加速器深度集成到HPC和AI基础设施中。英伟达于2025年10月推出的NVQLink技术实现了量子处理器与GPU的高速互联，为量子-经典融合计算提供了坚实的硬件基础。

在量子安全领域，后量子密码标准化在全球范围内稳步推进。美国国家标准与技术研究院（NIST）于2024年8月最终确定了首批三项PQC标准（FIPS 203 ML-KEM、FIPS 204 ML-DSA、FIPS 205 SLH-DSA），并于2025年起发布迁移指南。据公开信息，美国、欧盟、英国等18个国家已设定了大致在2035年前后完成关键系统PQC迁移的时间表，我国商用密码研究院也已启动全球算法征集。可以预见，PQC迁移将成为未来十年信息安全领域最大的系统性工程之一。

在量子云平台层面，科技巨头正在加速构建“量子+AI+超算”三位一体的融合计算体系。IBM的Qiskit SDK 2.1版本新增了CAPI接口，可与C++、Fortran等高性能计算语言无缝协作，误差校正开销降低达100倍。微软Azure Quantum推出Quantum Ready program，帮助企业和政府机构评估量子的实际影响并制定战略准备清单。英伟达发布的CUDA-QX 0.4版本增加了生成式AI驱动的纠错算法和GPU加速张量网络解码器，进一步推动了量子-经典混合应用开发平台的成熟。

从企业生态来看，全球量子信息相关企业数量正在快速增长。根据中国信通院《量子信息技术发展与应用研究报告（2025年）》，截至2025年底，全球量子信息相关企业数量已突破800家，年新增约60家。其中量子计算企业占比约49%，PQC相关企业突破百家。从国家分布看，欧盟有量子企业238家（占比29%），美国215家（占比26%），中国145家（占比17%），三大区域构成了全球量子科技的第一梯队。

从企业市值表现来看，据东吴证券研报引用光子盒数据，截至2025年8月，IonQ以133亿美元市值成为全球首家市值超百亿美元的量子企业。未上市的量子独角兽企业全球有12家，其中美国5家、中国4家，美国量子独角兽平均估值41亿美元，中国量子独角兽平均估值约为14亿美元。

图表5：2024-2026年全球主要量子科技技术突破概览

数据来源：ICV、光子盒、国元证券、中国信通院、中邮证券、银河证券、中投产业研究院

图表6：截至2025年底全球量子信息企业国家分布

数据来源：中国信通院、中投产业研究院

第三章　中国量子科技竞争格局与产业能力

核心观点：中国依托“新型举国体制”和完整的工业体系，在量子通信领域已形成产业链优势，在量子计算领域加速追赶，在量子精密测量领域多点突破。全球量子信息企业中，中国以145家（占比17%）位居第三，仅次于欧盟和美国，形成了“局部领跑、整体并跑”的战略格局。

3.1　中国量子科技政策体系与战略布局

量子科技在中国的战略地位，经历了一个从“技术储备”到“产业引擎”的清晰跃升过程。如果翻阅过去十年的政策文件，就能很清楚地看到这条上升曲线。

“十三五”时期，量子信息首次被列入国家战略性新兴产业发展规划，但当时更多强调的是“统筹布局关键技术和材料研发”，产业化的色彩还不浓。到了“十四五”，情况明显不同了——量子信息被正式列为七大科技前沿领域之一，国家层面的重视程度明显提升。

真正的标志性节点出现在2025年。2025年10月，党的二十届四中全会审议通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》明确提出，推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点。量子科技被正式列入未来产业布局的首位，这一定位的变化很能说明问题——它不再只是“前沿技术”，而是明确要成为“新的经济增长点”。工业和信息化部迅速跟进，围绕量子计算、量子通信、量子精密测量三大方向部署了17项揭榜任务，推动量子技术在医疗、交通、能源、金融等领域的应用落地。

资金层面的配套也相当扎实。2025年10月，中央企业战略性新兴产业发展专项基金在北京成立，首期募集510亿元，定位于长期“耐心资本”。量子科技被明确列入该基金的投资领域，与新一代信息技术、人工智能、新能源、新材料、高端装备、生物医药等并列。国务院国资委副主任李镇在发布会上表示，设立央企战新基金是支持中央企业战新产业发展的“关键一招”，将推动资本链更好服务产业链和创新链。

地方层面的响应同样迅速。安徽合肥集聚了量子产业链企业100家，核心企业数量占全国三分之一，构建起覆盖量子通信、计算、测量三大领域的完整产业链，诞生了国内首条量子芯片生产线，建成了国家首个“量子信息未来产业科技园”。各地政策方向愈发清晰，量子科技的产业化正在从“有没有政策”迈向“政策如何落地”的新阶段。

在人才培养方面，国家也在系统性布局。2024年，教育部发文支持高校面向量子科技等关键领域布局相关专业。2025年度，教育部公布的普通高等学校本科专业备案和审批结果显示，中国人民大学、四川大学、南开大学、电子科技大学等四所985高校获批增设“量子信息科学”本科专业。此前，全国已有17所高校开设量子信息科学本科专业。电子科技大学还依托牵头建设的四川省量子科技学院，为量子信息科学专业提供从人才培养、科研实践到成果转化的全链条支撑。从政策到资金再到人才，中国量子科技的战略支撑体系正在加速成型。

3.2　中国量子科技市场规模与增长态势

全球量子科技市场正经历从技术积累向指数级增长的转变，而中国在这场变革中占据着越来越重要的位置。

从全球来看，光子盒研究院数据显示，2024年全球量子科技市场规模约为80亿美元，中国占比接近四分之一。ICV的统计口径略有不同——2024年北美占比31.45%、欧洲26.91%、中国24.03%、亚太（除中国）12.74%、其他4.87%。无论哪个口径，中国都稳居全球前三，与北美和欧洲构成量子科技的“第一方阵”。

展望未来，增长曲线相当陡峭。光子盒预计到2035年，全球量子科技市场规模将突破9000亿美元，中国产业规模有望达到约2600亿美元，占全球市场份额近30%。这意味着未来十年，中国量子产业规模将从目前的约20多亿美元（按占比24%倒推约19-20亿美元）增长至2600亿美元，增幅超过100倍。即使考虑到统计口径的差异，这一增长量级也足以说明：量子科技产业在中国正从“概念”走向“现实”，从“实验室”走向“规模化”。

从三大细分领域来看，增长速度各有差异。量子通信是目前产业化成熟度最高的赛道——国盾量子的量子通信业务2025年收入约1.4亿元（分行业口径），仍是公司第一大收入来源。量子精密测量正处于从个别场景“以点带面”的扩张阶段，国盾量子2025年量子精密测量业务收入约0.38亿元，冷原子重力仪、单光子成像雷达等产品已在多领域实现实际部署。量子计算虽然当前绝对规模不大（国盾量子2025年收入约1.2亿元，分行业口径），但同比增长超过100%，是增长最快的方向。业内人士的判断是：量子通信已可规模化落地，量子精密测量正在加速渗透，而大规模通用量子计算的技术突破仍需十年以上，但专用量子计算的商业价值正在被逐步验证。

图表7：中国量子科技三大领域市场规模及预测

注：不同机构统计口径存在差异，量子通信和量子精密测量的中国市场规模数据为人民币口径，量子计算和三大领域合计数据为美元口径。量子通信的CAGR 52.3%为预测值，反映了从骨干网向城域网及行业应用快速渗透的预期，但实际增长可能受政策落地节奏和商业化进程影响。

数据来源：ICV、光子盒、国元证券、Grand View Horizon、中投产业研究院

近年来国内量子赛道投融资热度持续攀升。2025年全年，量子赛道共完成融资约40起，累计金额为24.73亿元。进入2026年，这一节奏明显加快——据投中嘉川CVSource数据显示，仅2026年第一季度，国内量子赛道融资总额就已达到32.04亿元，超过2025年全年总量，单笔融资金额过亿的案例超过7起。受访人士表示，这一投资热潮本质上是国家战略与资本长期价值的共振。从投资轮次来看，资本正加速向技术壁垒高、工程化能力强的硬核标的集中，这与此前的判断一致——产业正从研发走向规模化的关键拐点。

图表8：2025年及2026年一季度中国量子领域投融资概况

注：2026年Q1融资总额已超过2025年全年。部分单笔过亿的重大融资包括：玻色量子10亿元B轮融资（3月）、量旋科技6亿元C+轮融资（4月）、图灵量子数亿元融资等。

数据来源：IT桔子、财联社创投通、投中嘉川CVSource、中投产业研究院

资金端同样出现了结构性变化。2026年3月，湖北省首支省级量子产业基金正式落地，目标规模2亿元；四川省也设立了10亿元量子科技子基金，定位为成果转化基金，要求投资于量子科技及融合创新应用领域的金额不低于基金总规模的70%。随着“十五五”规划的深入推进，湖北、四川两地的“抢投”只是一个开始。可以预见，未来将会有更多省级乃至国家级的量子专项基金落地，为量子科技产业提供持续稳定的资本供给。

3.3　中国量子科技企业竞争格局

截至2025年底，全球量子信息相关企业数量已突破800家，年新增约60家。根据中国信通院数据，从国家分布看，欧盟以238家（占比29%）位居第一，美国以215家（占比26%）紧随其后，中国以145家（占比17%）排名第三。从企业市值表现看，美国上市量子企业平均市值达到67亿美元，中国量子独角兽平均估值约14亿美元，两者之间存在较大差距。

尽管如此，中国企业在量子科技三大方向上的布局已经相当完整，部分企业在特定领域已经形成了具备国际竞争力的产品和技术体系。

3.3.1　国盾量子

国盾量子是目前国内极少数同时覆盖量子通信、量子计算、量子精密测量三大方向的上市公司，可以说是这个赛道的“全栈选手”。公司技术源于中国科学技术大学，2020年登陆科创板成为“量子科技第一股”，目前已由中电信量子集团控股（持股约21.86%，并通过一致行动协议合计控制约40.43%的表决权）。2025年，国盾量子交出了一份颇为亮眼的成绩单：全年实现营业收入3.10亿元，同比增长22.53%；归母净利润约539.19万元，同比成功扭亏为盈。根据年报“分行业”口径，量子通信行业收入约1.40亿元，量子计算行业收入约1.20亿元，量子精密测量行业收入约0.38亿元；而根据“分产品”口径，量子计算产品收入约1.18亿元，量子通信产品收入约0.92亿元。两套数据均源于同一份年报，因归类方式不同而产生差异（分行业口径包含系统集成、运维服务等全业务收入，分产品口径仅统计硬件设备销售收入），本报告采用“分行业”口径。公司全年研发投入达1.23亿元，同比增长32.42%，占营业收入比例为39.7%，保持在高强度区间。在量子计算领域，公司深度参与了“祖冲之”系列超导量子计算机的前沿研究，最近搭载“祖冲之三号”同款芯片的超导量子计算机“天衍-287”也已搭建完成，处理特定问题的能力显著超越经典超算。

3.3.2　本源量子

本源量子是国内量子计算的另一支重要力量。公司成立于2017年，技术同样起源于中科院量子信息重点实验室。2024年1月，本源量子研制的第三代自主超导量子计算机“本源悟空”（单核72个计算量子比特）全球上线，目前已稳定运行超过两年，被全球160多个国家和地区进行了约5000万次远程访问，完成超90万个全球量子计算任务，并于2025年实现中国自主量子算力首次出口销售。2026年5月，本源量子发布了第四代自主超导量子计算机“本源悟空-180”，搭载单核180个计算比特的超导量子芯片，另加251个耦合量子比特，在单芯片架构上实现了百比特级量子计算，单比特逻辑门保真度99.9%，双比特逻辑门保真度99%。这台量子计算机由本源量子全栈自主研制，其量子计算芯片系统、测控系统、环境支撑系统及操作系统等四个关键核心体系均为自主可控。从72比特到180比特，从国内使用到首次实现出口销售，本源量子的发展轨迹可以说是中国量子计算产业化进程的一个缩影。

3.3.3　国仪量子

国仪量子则专注于量子精密测量与电子显微镜领域。公司技术同样源自中国科学技术大学，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，国仪量子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”。公司于2025年12月科创板IPO申请获上交所受理，2026年5月11日经上市委会议审议通过，5月12日提交注册，拟募资约11.69亿元，有望成为量子精密测量领域首家科创板上市公司。

3.3.4　禾信仪器

禾信仪器选择了从产业链上游切入的战略路径。公司于2025年11月公告拟通过发行股份及支付现金的方式购买上海量羲技术有限公司56%的股权，切入稀释制冷机领域——稀释制冷机是为超导量子计算芯片提供极低温、极低噪声、极低干扰环境的核心设备。在美国对华禁运的背景下，这一布局具有明确的战略意义。需要注意的是，截至2026年5月，该收购事项尚处于审核过程中。2026年3月31日，因审计报告财务数据已过有效期，上交所中止审核，公司需补充提交资料后方可恢复。最终能否获得监管批准并完成资产交割，存在不确定性。投资者应关注相关公告。

值得关注的是，2025年12月，全国首个《无液氦稀释制冷机》国家标准（GB/T 46756-2025）正式发布，将于2026年7月1日起实施。该标准由中国电科16所牵头，国盾量子、中科院物理所、量子科技长三角产业创新中心等多家单位参与制定。这标志着中国稀释制冷机从“能用”进入“有标可依”的产业化阶段，国产替代正从单点突破走向体系性能力建设。

3.3.5　合肥产业集聚

在地方产业集群方面，安徽合肥的角色尤为突出。合肥已集聚量子产业链企业100家，核心企业数量占全国三分之一，其中仅“量子大道”上就集聚了30多家量子科技龙头企业。这条3.2公里长的街道，覆盖了量子通信、计算、测量三大领域，构建起全国最完整的量子产业链。合肥市科技局的目标是：到2027年培育上市企业2家，量子产业规模达50亿元。从“量子大道”到“量子信息未来产业科技园”，合肥正在从“量子科学重镇”向“量子产业高地”稳步迈进。

图表9：中国代表性量子科技企业概况

数据来源：公司年报、科技日报、人民日报、中投产业研究院

3.4　中国量子科技在全球竞争中的位置

在全球量子科技竞赛中，中国整体上处于什么位置？业界有一个比较公认的判断——“局部领跑、整体并跑”。

从技术路线的综合实力来看，ICV评估认为，中美两国在量子计算整机能力方面共同处于全球第一梯队，欧洲与亚太地区（除中国）紧随其后构成第二梯队。这一评价的含金量有多高？不妨看看中国交出的“成绩单”：在超导量子计算路线上，“祖冲之三号”实现了105个量子比特的相干操纵，刷新了超导体系的“量子优越性”世界纪录；在光量子计算路线上，“九章三号”实现了255个光子的高斯玻色取样，使中国成为全球唯一在两种物理体系中达到“量子计算优越性”的国家。此外，中国已建成超过1.2万公里的光纤量子保密通信骨干网络和20余座城市的量子城域网，首次实现了万公里级星地量子链路，在量子通信领域具备全球领先的工程部署规模和技术成熟度。

当然，中国在量子科技领域也并非没有短板。从细分赛道来看，中国在QKD和QRNG领域保持全球领先，充分体现了其在量子通信工程化方面的显著优势。但在PQC（后量子密码）领域，中国的产业规模和商业化进程相对落后于北美——后者凭借NIST标准化的先发优势和活跃的初创企业生态，在软件和算法层面占据明显先机。在量子测量领域，北美仍以约39%的份额保持领先，中国约占18%，正在快速追赶。

从市场前景来看，光子盒预测到2035年，中国在量子计算市场的份额将从目前的约24%提升至30.61%。这一增长的核心逻辑并不复杂：持续的政策投入为产业提供了确定性；上游核心部件的国产替代正在加速；庞大的工业应用场景为量子技术的落地提供了独特的“实验场”；日趋完善的人才培养体系则在为产业的长期发展储备后劲。与此同时，中美技术竞争的长期化态势，意味着自主可控仍将是未来中国量子科技发展的主旋律。

总的来看，中国量子科技产业正处于一个十分微妙的节点——既有局部领先的技术亮点，也有尚待补齐的短板；既有政策红利的持续释放，也有市场化商业模式的探索压力。但有一点是确定的：在这场关乎未来十年乃至二十年科技主导权的竞赛中，中国已经不再是一个“追随者”的角色。正如中国科学技术大学教授、本源量子首席科学家郭国平所言，“大国要有大算力”。这既是一种对技术追求的信念，也是一种对时代责任的担当。

第四章　中国量子科技三大细分赛道的规模与潜力

核心观点：量子科技并非一个单一市场，而是三个属性迥异、发展阶段各不相同的赛道——量子计算最具爆发力，量子通信确定性最强，量子测量应用范围最广。从技术成熟度到商业模式，从竞争格局到应用场景，这三个方向的发展路径差异极大，理解这些差异，才能看清中国量子科技产业的真实面貌。

4.1　量子计算：算力革命的主战场

量子计算是三个方向中想象空间最大、技术难度最高、市场预期也最惊人的一个。但要理解它，首先得厘清一个关键概念——“量子优越性”不等于“量子实用性”。

所谓“量子优越性”，是指在某个精心设计的特定问题上，量子计算机的计算速度超越现有最强经典超级计算机。2019年谷歌用53比特的“悬铃木”处理器首次实现了这一点；2024年“祖冲之三号”用105个量子比特把这一纪录进一步推高，其处理速度比现有最快超级计算机快约15个数量级。但这些成绩更多是“秀肌肉”——它证明了量子计算机在某些极窄领域确实有潜力，但距离解决一件真正有实际商业价值的问题，还有不短的路要走。

需要明确指出的是，“量子优越性”的达成并不等同于“量子实用性”的实现。“量子优越性”通常是在某个精心设计的、对经典计算极不友好的特定问题（如随机线路采样、高斯玻色取样）上展示出的算力优势，这些问题本身往往不具备直接的商业价值。真正具有商业价值的问题——如分子模拟、组合优化、大数分解——对量子比特数量、保真度和纠错能力的要求远高于基准测试问题。因此，当前量子计算仍处于从“能算”到“算得好、算得有用”的过渡阶段。

问题的症结在于量子纠错。当前量子计算所处的阶段，业内称之为NISQ（含噪中等规模量子）时代。说得直白一点，现有的量子比特非常“脆弱”——稍微有点环境干扰就会出错，而用于纠错的物理方法本身又需要大量的额外量子比特开销。根据光子盒研究院的跟踪，目前超导、离子阱、光量子、中性原子、硅基半导体等多条技术路线都在并行演进，尚未形成统一的标准路径。主要科技巨头也各有侧重：IBM和谷歌在超导路线上领跑，IonQ和Quantinuum深耕离子阱，微软押注拓扑量子比特，英伟达则在融合计算架构上发力。

不过，这些技术分歧不妨碍市场对这个方向的长期看好。根据ICV与光子盒联合发布的《2026全球量子计算产业发展展望报告》，2025年被定义为量子计算工业化落地的关键元年，产业正式从理论探索转向工业应用。从市场规模来看，增长曲线相当陡峭。ICV数据显示，2024年全球量子计算产业规模约50.37亿美元，预计2035年将增长至8077.5亿美元，年均复合增长率超过87%。中国2024年市场规模约1.185亿美元（约8.6亿元人民币），预计到2030年将增长至4.10亿美元（约30亿元人民币）。

图表10：2024-2035E全球与中国量子计算市场规模对比

注：不同机构对全球远期规模预测存在约1200亿美元的差异，主要源于统计口径（全产业链 vs. 终端市场）的不同。

数据来源：ICV、光子盒、Grand View Horizon、中投产业研究院

从技术竞争格局看，光子盒在《2026全球量子计算产业发展展望》中指出，2025年的一个显著变化是，竞争逻辑被重写了——焦点不再是“谁的物理比特数更多”，而是“谁的系统更稳定、谁的逻辑比特质量更高、谁的工程化一致性更好”。这一点从几家巨头的进展中就能看出来：IBM的Nighthawk处理器通过218个可调耦合器实现了架构转型，不再单纯堆比特；谷歌Willow证明了随着物理比特规模增加，逻辑错误率可以指数级下降；Quantinuum的Helios达到了99.99%以上的双比特门保真度，离子阱路线的可靠性和精度已足以支撑商业级应用。

从应用前景看，麦肯锡的分析认为，金融、生物医药、化工材料是量子计算三大潜力最大的应用领域，也是最先有可能验证商业价值的场景。这一判断与产业界的实践相互印证。在金融领域，投资组合优化、风险建模和反欺诈识别是量子计算最“对味”的应用方向——这类问题往往涉及海量参数的并发优化，正是量子并行性的天然主场。在生物医药和化工材料领域，量子计算的价值更直接：分子模拟、蛋白质折叠、催化剂设计，本质上都是量子多体问题，用量子计算机来算最合适。IBM在分子模拟方面取得了重要进展，其核心思路就是用量子计算机先对问题空间进行采样，把解空间缩小到符合物理约束的小空间，再交给经典GPU集群去算——这种“量子采样+经典精算”的混合模式，是目前NISQ时代最务实的应用路径。

2026年5月，据中科院官网发布，中国科学院联合武汉大学、华中科技大学等单位研制成功了国内首台双核原子量子计算机，首次将量子处理器从“单核”升级为“双核”。该成果已在股票投资组合优化、蛋白质设计、新药研发等方向展现应用前景，为国内高端算力自主化提供了关键支撑。这也从侧面印证了一个趋势：量子计算的实用化探索正在从“能不能做”加速走向“能做什么”。

在软件和平台层面，量子AI平台的融合正成为热点方向。英伟达推出的NVQLink技术实现了量子处理器与GPU的高速互联，支撑起实时纠错所需的微秒级反馈循环。“以量子为中心的超级计算”（QcSC）架构已正式确立，量子计算正作为专用加速器深度集成到HPC和AI基础设施中。国内也正在追赶这一趋势。2026年5月，图灵量子宣布完成国内首个光量子计算软硬件与国产GPU、国产操作系统的全栈适配验证，实现了从光量子算法开发、国产GPU加速仿真到光量子计算机真机运行的完整国产化工程闭环。量子计算说到底是算力模型的代际更替，但它不可能独立存在——它必须和经典算力、AI算力协同工作，这是当前量子计算产业界一个正在变成共识的判断。

4.2　量子安全：从“可能被破解”到“物理上安全”

如果说量子计算是量子科技中“最性感”的那张牌，那么量子安全就是“最紧迫”的那张牌。两者的关系有点微妙——量子计算发展得越快，量子安全的紧迫性就越强。因为一旦大规模容错量子计算机问世，今天支撑着互联网安全基石的RSA、ECC等公钥加密体系，将被Shor算法轻松瓦解。

目前量子安全领域形成“双技术路线”格局——物理层安全（QKD）和数学层安全（PQC）互为补充。QKD利用量子不可克隆原理实现密钥分发的无条件安全，任何窃听行为都会立即暴露；PQC则通过设计新的数学难题来抵御量子计算机的攻击，好处是不需要更换现有通信基础设施。两种路线的核心对比见下表。

图表11：QKD与PQC技术路线对比

数据来源：中国信通院、中邮证券、中投产业研究院

从产业化成熟度看，QKD在中国走得更快一些。截至目前，中国已建成超过1.2万公里的光纤量子保密通信骨干网络和20余座城市的量子城域网，并且首次实现了万公里级星地量子链路。2025年3月，中国科学技术大学潘建伟团队联合济南量子技术研究院等单位，在国际上首次实现微纳量子卫星“济南一号”与小型化地面站之间的实时星地量子密钥分发，单次卫星过境即可完成百万比特级的安全密钥共享。在此基础上，联合团队进一步实现了中国北京与南非斯泰伦博斯之间相距12900公里的密钥共享和图像数据“一次一密”加密传输。这一突破的关键在于，星载载荷实现了大幅轻量化，光源频率较早期卫星显著提升，地面站系统也从传统的大型设备缩小至可移动的轻量化配置，原理上已可支撑移动量子通信。

图表12：全球与中国量子安全/量子通信市场规模预测

注：ICV的“量子安全”口径包含QKD、PQC、QRNG等细分领域，范围比“量子通信”更广。

数据来源：ICV、Global Market Insights、中投产业研究院

在量子安全领域，一个值得高度关注的时间窗口是PQC迁移的紧迫性。“先获取，后破解”（Store Now, Decrypt Later）的策略，意味着今天通过加密传输的敏感信息——军事机密、金融交易、医疗数据、知识产权——可能被攻击者截获存储，等待未来量子计算机成熟后再行解密。这正是各国加速推进PQC迁移的根本动因。

国际上，NIST（美国国家标准与技术研究院）于2024年8月最终确定了首批三项PQC算法标准，并计划到2035年逐步淘汰易受量子攻击的密码算法，高风险系统将更早完成迁移。据中邮证券研报引用，欧盟也于2025年6月发布了PQC实施路线图，设定了三阶段时间表：2026年底各成员国制定国家PQC战略，2030年底高风险用例完成迁移，2035年底尽可能完成中低风险系统的迁移。美国、欧盟、英国等18个国家已设定了大致在2035年前后完成关键系统PQC迁移的时间表。中国商用密码研究院也已启动全球算法征集，在标准化和产业化方面正在加速推进。

在网络基础设施建设层面，据公开报道，中国移动于2025年10月启动了“点亮百城”量子试验网，计划与十余家生态伙伴合作，将网络覆盖逐步推广至全国31个省市，通过城域网、骨干网及星地网络协同规划，实现量子通信一张网，并将重点在政务、金融等领域开展试点应用。与此同时，中国电信的量子城域网已在北京、上海、合肥等16座城市建设完毕并陆续接入国家量子保密通信骨干网。中国的量子安全基础设施建设，正从“点状部署”加速走向“成网成片”。

总的来看，量子安全在中国已不是概念验证阶段，而是进入了规模化部署的早期阶段。QKD的国产化设备已能支撑城域和骨干网的规模化建设，PQC的标准化和迁移虽然滞后于欧美，但差距正在缩小，政策层面的推动力也在持续加大。

4.3　量子精密测量：从“测不到”到“测得准”的跨越

如果说量子计算和量子安全是信息学意义上的量子革命，那么量子精密测量更像是物理学意义上的量子革命。它不关心计算多快、传输多安全，它关心的是——能不能把以前测不到的物理量测出来，能不能把本来就能测到的测得更准、更细、更灵敏。

这一领域最大的特点是应用场景极为丰富。从时间频率基准（原子钟）、重力勘探（重力仪）、磁场探测（磁力计）、惯性导航（陀螺仪），到脑科学研究、矿产资源勘探、国防侦察——几乎覆盖所有高精度感知需求。据Patsnap《2026年量子传感技术格局报告》，2026年量子原子钟的技术成熟度已达到TRL 7-8级，意味着已有可现场部署的商业化产品；量子磁力计处于TRL 6-7级，商业化原型已进入有限现场使用阶段；量子重力仪则处于TRL 5-6级，尚在高级原型开发和商业化前试验阶段。这三种量子测量技术在商用化进度上的显著差异，恰恰反映出了其背后驱动力和制约因素的不同。

图表13：全球与中国量子精密测量市场规模预测

数据来源：ICV、光子盒、国元证券、中投产业研究院

中国在量子精密测量领域起步较晚，但追赶速度很快。在原子钟、冷原子重力仪、单光子成像雷达等方向，中国已达到或接近国际先进水平。国盾量子的冷原子重力仪分辨率可达小数点后第八位，单光子成像雷达最远成像记录达到250公里，已在地震监测、低空经济、电力能源等领域开始了实际部署。国仪量子在自旋共振领域的全球市场份额已达25%，位居全球第二，其量子钻石单自旋谱仪和扫描NV探针显微镜均为国内首创产品。

从全球竞争格局看，欧美在量子测量领域仍整体领先。ICV数据显示，北美以约39%的份额保持全球第一，欧洲以约28%紧随其后，中国以约18%位居第三，但正在快速追赶。据Patsnap报告，自2015年以来，量子传感领域的专利活动增长了四倍以上，每年超过200项新专利申请，市场预计到2030年将达到15-20亿美元，年均复合增长率25-30%。国防采购正成为第一波商业化应用的主要驱动力。

从增长驱动来看，重力测量是未来十年增长最快的细分领域（CAGR约17.19%），尤其在矿产资源勘探、地质结构监测、地震预警等场景中价值明确；磁力测量（CAGR约8.11%）则在生物医学成像和基础科学研究中需求稳定；时频测量（CAGR约5.47%）增速相对平缓，但在导航、通信等关键基础设施中具有不可替代的战略价值。据公开报道，2026年4月，QuantX Labs成功将其紧凑型光学原子钟TEMPO送入轨道，这也是量子光学时钟首次部署于太空，标志着时频测量技术从地面走向天基应用的关键一步。

总的来说，量子精密测量是三大方向中“最安静”但“最务实”的一个——它没有量子计算的宏大叙事，也没有量子安全的时间紧迫感，但它的产品已经在实际场景中发挥作用，它的商业化路径也最为清晰。中国在这个方向上技术积累扎实、市场需求旺盛、政策支持力度大，有望在未来5至10年内实现与全球领先水平“并跑”。

图表14：中国量子科技三大赛道综合对比

数据来源：ICV、光子盒、Grand View Horizon、Global Market Insights、中投产业研究院

第五章　中国量子科技产业链关键环节与代表企业分析

核心观点：量子科技产业链的价值分布呈现“上游卡脖子、中游拼集成、下游拓场景”的特征。当前国产替代最紧迫的环节在上游核心部件，而中游整机竞争决定技术路线的主导权，下游应用生态尚在培育中。理解这三层架构的分工、现状与差异，才能真正看清中国量子科技产业发展的重心所在。

5.1　上游核心部件

如果把量子计算机看作一座城市，那么上游核心部件就是这座城市的“水电气网”——没有它们，再宏伟的建筑也无法运转。上游产业链主要涵盖极低温环境（稀释制冷机）、精密测控系统、核心光子/芯片组件三个领域。欧美企业在这些领域起步早、积累深，长期占据主导地位。中国企业在外部技术封锁的“倒逼”下，近年来实现了从“0到1”的突破，国产化进程明显加速。

5.1.1　稀释制冷机

稀释制冷机是超导量子计算路线的核心基础设施。它的任务是为量子芯片提供接近绝对零度（10mK级）的极低温环境，以维持量子比特的相干性。一台稀释制冷机的原理说起来很绕，但你只需要知道一件事：没有它，超导量子计算机就没法工作。它被称为量子时代的“工业冰箱”，其核心价值在于能够长时间稳定维持接近绝对零度的环境，是超导量子比特保持相干性的必要条件。

全球市场格局与禁运冲击。据ICV数据，2024年全球10mK级稀释制冷机市场规模约3.54亿美元。从地区分布看，欧洲以约1.47亿美元（占比41.5%）占据全球首位，北美约1.15亿美元（占比32.5%）紧随其后，中国约0.58亿美元（占比16.4%）位居第三。芬兰Bluefors和英国Oxford Instruments凭借与IBM、谷歌等头部企业的深度联合研发，主导全球市场。

这对中国来说意味着什么？2021年、2022年，中国分别进口了60台、53台稀释制冷机；2023年，根据市场公开数据，仅中标成交4台进口稀释制冷机；2024年，中国已经彻底无法进口稀释制冷机。从一年五六十台到完全断供，这种断崖式下跌对国内超导量子计算研发的冲击可想而知。需要说明的是，ICV数据中“中国约0.58亿美元”主要反映国产稀释制冷机的销售规模及禁运前已签订单的交付，2024年新增进口已基本归零。

国产化进展：从“跟跑”到“并跑”。外部封锁反而加速了国产替代。据公开报道，中科院物理研究所于2021年成功研制国内首套10mK无液氦稀释制冷机，打破国外垄断。目前国内主要竞争者包括量羲技术、合肥知冷、国盾量子、本源量子、中电科十六所、中船鹏力等。值得一提的是，本源量子自主研发的本源SL400稀释制冷机已实现国产化交付。2025年12月，全国首个《无液氦稀释制冷机》国家标准（GB/T 46756-2025）正式发布，将于2026年7月1日起实施，标志着国产稀释制冷机从“能用”进入“有标可依”的产业化阶段。

仍面临的挑战。国产设备虽已实现整机突破，但核心技术仍有关键瓶颈。据行业报告，脉冲管冷头、高精度温度传感器、氦-3气体等关键部件仍依赖进口，国产替代品在精度和稳定性方面尚有差距。此外，国内企业多“单打独斗”，缺乏如Bluefors与IBM那样的深度协同研发模式。

图表15：中国稀释制冷机市场格局及国产化进程

数据来源：ICV、银河证券、中投产业研究院

5.1.2　量子测控系统、单光子探测器与其他核心部件

量子测控系统是量子计算机的“神经中枢”，承担着量子芯片精密信号生成、采集与控制的核心职能。2025年5月，本源量子推出支持500+量子比特的中国第四代自主量子计算测控系统“本源天机4.0”，该系统在扩展性、集成度、性能稳定性及自动化水平方面实现跨越式提升，搭载了四大核心软件。

单光子探测器是量子密钥分发和光量子计算中不可或缺的核心元件。它的性能直接影响量子通信的安全距离和量子计算的灵敏度。国产单光子探测器近年来在探测效率和暗噪声控制上取得长足进步，但部分高端型号仍依赖进口。

窄线宽激光器是离子阱和中性原子量子计算路线的关键设备，对频率稳定性和噪声控制要求极高。虽然国内已有相关产品，但在核心器件性能指标上与国外先进水平仍有差距。

5.2　中游整机集成与技术路线分化

中游是量子计算产业链的核心环节——这里既诞生了形形色色的量子计算机原型机，也孕育了将硬件能力包装成服务的量子计算云平台。目前，全球范围内中游参与者既包括IBM、谷歌等科技巨头，也包括IonQ、Quantinuum等专注量子技术的创业公司，在中国则是国盾量子、本源量子等为代表的自主研发力量。

5.2.1　整机竞争格局

量子计算机整机价格从数千万元到上亿元不等，价格差异取决于比特数、保真度、配套设备等指标。国内外代表企业在技术路线上各有侧重：

超导路线：IBM、谷歌、国盾量子、本源量子。这是目前产业化进展最快、企业参与最多的路线。谷歌Willow证明了随着物理比特规模增加逻辑错误率可指数级下降；IBM的Nighthawk处理器通过218个可调耦合器实现了架构转型。

离子阱路线：IonQ、Quantinuum。该路线在保真度方面优势明显，IonQ实现99.99%的双量子比特门保真度，Quantinuum Helios达到商用级最高综合精度，但系统复杂度和光学系统成本仍较高。

光量子路线：PsiQuantum、Xanadu，国内有图灵量子、玻色量子等。可在室温运行、易于网络化，但光子损耗和纠缠概率性是核心挑战。

中性原子路线：QuEra、Pasqal等。天然一致的量子比特、可扩展阵列、支持并行门操作，但电子学扩展存在挑战。

量子退火：D-Wave是该路线的标志性企业，是目前唯一已有商业化收入（用于优化问题）的量子计算模式，但非通用量子计算。

5.2.2　量子计算云平台

量子计算云平台已成为中游重要载体——它通过云端接入方式封装硬件、控制系统和开发环境，大幅降低使用门槛，使研究人员和企业无需承担巨额硬件投资即可使用量子算力，是推动技术普惠的核心基础设施。

据ICV发布的《2025全球量子计算云平台测评报告》，测评体系从“量子硬件资源、云平台服务性能、软件与算法生态、安全性和易用性”五个维度构建，其中权重最高的是“云平台服务性能”和“量子硬件资源”，这反映出行业竞争已从单纯追求“比特数量”转向“平台实用性与工程化能力”。国际平台如IBM Quantum Experience等在综合评分上处于领先地位，中国平台虽在硬件接入数量和用户活跃度方面与国际先进水平仍有差距，但正在快速崛起。

中国代表性云平台的突破。中电信量子集团的“天衍”量子计算云平台是全球首个具有“量子计算优越性”能力的超量融合云平台。据公开报道，截至2025年11月，该平台访问量超3700万次，覆盖60多个国家用户，累计实验任务270万。“天衍”平台已接入超导量子计算机集群，并接入搭载“祖冲之三号”同款芯片的超导量子计算机“天衍-287”——这是我国首个具备“量子计算优越性”且开放服务的量子计算云平台。本源量子的量子计算云服务全球远程访问次数超3000万次（注：“天衍”统计口径为“平台访问量”，本源为“远程访问次数”，两者统计方法不同，直接比较数值需谨慎），已完成全球163个国家和地区用户的69万个量子计算任务。

从整体来看，国内量子云平台与国际先进水平在硬件接入数量、用户规模及生态活跃度方面仍有一定差距，但“天衍-287”的上云标志着中国量子计算云平台首次迈入“量子优越性”时代，差距正在快速缩小。

图表16：国内外量子计算云平台对比

数据来源：ICV、中投产业研究院

图表17：中国主要量子计算整机/云平台企业概况

数据来源：ICV、银河证券、国元证券、中投产业研究院

5.3　下游行业应用

当前量子算力的主要用户仍是高校、国家实验室和科技企业，但金融、生物医药、化工材料等行业的应用探索正在加速。量子通信领域因技术成熟度高，已率先实现规模化商用；量子精密测量产品已在多领域完成实际部署；量子计算的行业应用目前仍以概念验证为主，但商业化前景日益清晰。

5.3.1　量子通信

中国已建成的量子保密通信网络规模全球领先——超过1.2万公里的光纤骨干网和20余座城市的量子城域网，为量子安全技术的行业应用提供了坚实基础。

政务、金融、能源等高安全领域是QKD率先落地的典型场景。国盾量子的量子通信业务已服务于政务、金融、电力、通信运营商等高安全需求单位。据国务院国资委网站报道，中电信量子集团建成了全球规模最大、用户最多、应用最全的合肥量子城域网，并已完成北京、上海等16个重点城市量子城域网建设，为党政机关提供量子安全接入服务和数据传输加密服务。

面向公众的量子安全产品也取得了规模突破。据国务院国资委网站报道，中电信量子集团推出的全球首个量子加密安全通话与办公应用——“量子密信密话”，已在全国政务、应急、金融等领域接入上百个应用场景，用户规模突破520万，服务单位超过3000家。

PQC领域的产业化也在加速。据公开报道，2025年7月，国内首张芯片级后量子密码卡在安徽问世，支持多种前沿后量子密码算法，同时兼容传统国密算法，可在党政、金融、通信、能源等关键基础设施领域实现广泛适配与应用。

5.3.2　量子计算

据公开信息，本源量子已与国内多家单位开展量子计算应用合作，覆盖国防、金融、医药、电力、通信、航空等多个领域。在量子计算云平台上，应用探索方向涵盖生物化学、材料制造、金融科技、机器学习等领域，“天衍”平台正推动量子算法与经典算法融合，应用于气象预测等复杂场景。

5.3.3　量子精密测量

国盾量子的量子精密测量产品已服务于科研、气象、地质等领域。冷原子重力仪分辨率可达小数点后第八位，单光子成像雷达最远成像记录达到250公里，已在地震监测、低空经济、电力能源等领域实际部署。据前瞻产业研究院分析，国仪量子的量子精密测量仪器已在科研、半导体工业领域获得批量订单，客户包括多家知名研究机构和头部企业，商业化验证明确。

图表18：中国量子科技下游主要应用场景及案例

数据来源：国务院国资委、银河证券、中投产业研究院

第六章　中国量子科技产业发展前景展望

核心观点：量子科技产业正处于从“实验室”向“产业化”跨越的关键窗口期。未来五到十年，随着量子纠错技术突破、专用量子计算机落地、后量子密码迁移全面铺开，万亿级市场将逐步从预期走向现实。

6.1　量子科技技术演进趋势

量子纠错是迈向通用量子计算必须跨越的“龙门”。在NISQ时代，量子比特的脆弱性一直是阻碍产业落地的核心痛点——环境噪声、热扰动甚至测量行为本身都会导致信息迅速退相干，若不加以纠正，这些误差将在计算过程中不断累积，最终使计算结果毫无意义。早在上世纪90年代，科学家就提出了“容错量子计算”的核心命题：只要单次操作的错误率低于某一“阈值”，就可通过重复应用量子纠错技术，将整体错误率无限压缩。

近年来，这一目标正在从理论走向现实。2024年，谷歌在Willow芯片上实现了关键性突破——在表面码框架下，随着物理量子比特规模从3×3扩展到5×5再到7×7，逻辑错误率呈现指数级下降，解决了该领域追踪近三十年的一个核心难题。更重要的是，谷歌Willow芯片与中科大“祖冲之三号”等原型机共同突破了最关键的“纠错阈值”，标志着容错量子计算从理论走向工程验证阶段。

在新型纠错架构方面，IBM推出Loon架构探索qLDPC编码的实现路径。据麦肯锡分析，IBM的目标是在2029年开发可信的容错量子计算系统，2025年11月发布的Nighthawk处理器已朝着这一方向迈出了重要一步。在门保真度指标上，2025年也取得了显著突破：IonQ宣布其双量子比特门保真度达到99.99%，接近相关商用量产理论极限。这些进展意味着，构建逻辑量子比特所需的物理资源开销正在快速下降。（当前主流估算显示，一个逻辑量子比特需要数百至上千个物理量子比特支撑，具体比例因技术路线和纠错编码方案而异。）

从时间表来看，行业共识正在形成。据科技日报报道，越来越多科学家开始相信：百万比特规模容错量子计算机将于2035年面世。综合各方判断，2027年前后专用量子计算机将在特定领域（如优化问题、分子模拟）实现性能突破，2035年左右通用容错量子计算有望初步实现。

与此同时，量子计算与经典计算、人工智能的深度融合正成为主流范式。2025年，英伟达发布NVQLink技术，推动量子计算融入人工智能与高性能计算体系，“以量子为中心的超级计算”融合架构正经历深刻务实转型。量子与AI的深度融合将定义未来高性能计算的新范式，量子处理器将作为特殊加速器嵌入“量子+经典”异构体系，而智能算法也将全面赋能硬件控制与噪声抑制。

6.2　量子科技产业增长预测

量子科技的产业增长前景极为广阔，三大赛道的发展路径各有侧重，但共同指向一个方向——从百亿级市场迈向万亿级市场。

量子计算是全球量子科技产业增长的核心引擎。根据光子盒研究院预测，全球量子计算产业规模有望从2024年的50亿美元左右增长至2035年的8000亿美元左右，占据量子科技近90%的份额。在细分结构中，上游测控系统和芯片是增长最快的领域。据银河证券研报引用光子盒数据，产业链上游市场总规模将由2024年的20.4亿美元增长至2035年的2527.2亿美元，其中量子测控系统有望增长到996.2亿美元，量子芯片有望增长到794.2亿美元。下游市场虽起步初期，但增长潜力巨大，有望从2024年的2.7亿美元逐步增长到2035年的2026.7亿美元。据光子盒数据，2025年全球量子计算融资总额达到53.95亿美元，同比激增167.7%，产业正从NISQ时代迈向FTQC（容错量子计算）时代。麦肯锡在《2026年量子技术监测报告》中指出，量子技术未来10年将突破千亿美元市场，并预警“Q-Day”或将于2027-2036年间到来。

量子安全同样将迎来爆发性增长。随着“先获取，后破解”策略日益成为各国共识，后量子密码迁移正成为未来十年信息安全领域最大的系统性工程之一。据麦肯锡分析，量子通信增速最快的阶段是2030年至2035年，2035年后市场逐渐进入成熟期。在量子密钥分发方面，中国将依托全球领先的光纤基础设施，持续扩大量子城域网覆盖范围。NIST已发布首批三项PQC标准，后续还将持续完善标准化进程。美国、欧盟、英国、澳大利亚等18个国家已设定了2030至2035年的PQC迁移时间表。中国市场方面，中国商用密码研究院已启动全球后量子算法征集，中国采取“QKD做后盾、PQC加速跑”的双轨策略。据公开报道，2026年是中国后量子密码商业化元年，金融、政务、通信、数据中心将开始强制迁移。

量子精密测量虽然市场规模相对较小，但增长稳定、应用场景丰富，是三大赛道中商业化路径最清晰的一个。根据ICV数据，2024年全球量子精密测量产业规模为16.74亿美元，预计到2035年增长至44.97亿美元。从细分领域看，时频测量规模最大（2035年约11.6亿美元），重力测量增长最快（CAGR约17.19%），磁力测量约11.9亿美元。全球量子测量市场由欧美主导，2024年合计占据约65%的份额，其中北美约占39%、欧洲约占28%，中国企业市场份额稳步提升至约18%，预计2035年有望进一步扩大。据麦肯锡分析，量子精密测量价值链主要由提供端到端解决方案的硬件供应商驱动，目前量子磁力计在细分领域中市场份额最大，主要应用包括脑成像、矿产勘探等。

图表19：全球量子科技三大赛道市场增长预测

数据来源：ICV、光子盒、中投产业研究院

6.3　量子科技格局演变分析

在全球量子科技竞争格局中，中国正在从“跟随者”向“并跑者”乃至局部“领跑者”转变。据ICV数据，2024年全球量子科技产业中，北美占比31.45%，欧洲26.91%，中国24.03%，亚太（除中国）12.74%，其他4.87%。中国与美国、欧洲共同构成全球量子科技“第一梯队”。

展望未来，光子盒预测到2035年，中国在量子计算市场的份额有望进一步提升至30.61%左右。这一增长的支撑因素主要包括以下几点。

首先是持续的政策投入与资金支持。国家“十五五”规划已将量子科技列为未来产业首位，为产业发展提供了长期稳定的政策保障。中国信息协会量子信息分会会长赵勇在2026年量子年会上表示，国家“十五五”规划已将量子科技提升至全新的战略高度，标志着我国量子产业正式迈入规模化、体系化推进的黄金阶段。

其次是上游核心部件国产替代加速。稀释制冷机、量子测控系统、单光子探测器等核心部件的国产化进程正在提速。从2021-2022年年均进口超50台，到2024年完全无法进口，再到国产替代产品逐步填补市场空缺，外部封锁的“倒逼”效应正在显现。2025年12月首个国家标准的发布，标志着国产稀释制冷机进入“有标可依”的产业化新阶段。

第三是庞大的工业应用场景需求。中国拥有全球最完整的工业体系和最丰富的应用场景，从金融、政务、能源到生物医药、化工材料，各行业对量子技术的需求正在被逐步激活。麦肯锡报告指出，全球已有超过300家企业正在积极采用量子计算技术，其中包括多家中国领先企业。

第四是日趋完善的人才培养体系。全国已有17所高校开设量子信息科学本科专业，从教育端为产业发展持续输送人才。多位业内人士在接受采访时表示，2026年量子产业工程化元年已至。尽管量子科技领域的技术路线尚未收敛，但不同路线的企业均正积极探索从实验室走向产业化的落地应用。

与此同时，中美技术竞争的长期化态势意味着自主可控仍将是主旋律。2025年，美国商务部进一步收紧了对华量子计算相关技术和设备的出口管制。在此背景下，中国在量子科技领域的自主创新和国产化替代进程将进一步加速，企业也将更加注重全产业链的自主可控能力建设。

6.4　量子科技应用潜力场景

随着量子计算硬件能力的不断提升，行业应用的落地正在从概念验证走向实际试点。根据麦肯锡等多家机构的分析，金融、生物医药、化工材料三大行业有望成为量子计算最先受益的应用领域。

金融行业被认为具有最大的应用潜力。据麦肯锡分析，仅风险建模优化一项就可能为全球银行业节省数百亿美元成本。2025年，剑桥量子计算公司提出的新算法将衍生品定价计算时间压缩至分钟级，土耳其Yapı Kredi银行已将该技术应用于中小企业网络风险评估，通过量子模拟数千种市场情景，将决策流程从数年压缩至7秒。金融欺诈每年造成全球银行业100-400亿美元损失，意大利联合圣保罗银行采用基于变分量子电路的分类器，将欺诈检测准确率提升至98%以上。在全球层面，已有超过300家组织（包括空客、勃林格殷格翰、E.ON、摩根大通、利宝互助等）正在积极与量子技术公司合作，尝试用量子计算解决业务中的实际问题。

生物医药紧随其后，是量子计算的另一大应用蓝海。新药研发的核心瓶颈在于分子模拟和临床试验的算力需求。量子计算通过直接模拟量子现象（如电子行为和分子反应），可实现经典计算机难以企及的高精度模拟。据麦肯锡分析，量子计算将为制药行业带来数十亿美元量级的价值机会。中国“本源悟空”量子计算机已联合复旦大学、蚌埠医科大学完成乳腺癌钼靶检测、小分子药物设计等关键技术验证，将药物筛选周期从数年缩短至数月。国际方面，美国克利夫兰诊所与IBM部署的全球首台医疗专用量子计算机，已实现蛋白质-配体结合过程的秒级模拟，为癌症靶向治疗提供新方案。

化工材料则是量子计算的天然主场。催化剂设计、新材料开发等问题本质上是量子多体问题，传统超算难以精确模拟。麦肯锡预测，量子计算将显著提高化学品价值链的计算能力，化工行业有望从量子计算中获益数百亿美元。此外，物流优化、自动驾驶AI算法、能源（太阳能转换）等领域同样具备可观的市场潜力。

在量子安全领域，政务、金融、能源、国防等高安全需求行业将是QKD和PQC率先落地的场景。据公开报道，中电信量子集团已建成覆盖多个城市的量子安全基础设施，成功打造合肥、漳州、雄安等标杆量子城域网。2026年3月，中国移动首张量子城域网在合肥正式建成并投入运行，布局“1个集控站+3个核心汇聚节点”，覆盖政务、金融、能源等关键重点区域。2026年5月，山西量子城域网正式商用开通，一期聚焦太原市重点区域，覆盖政务、能源、金融、政法等领域重点用户。这些网络的建成运营意味着量子安全技术正从“专用”走向“普惠”，从“点状部署”加速迈向“成网成片”。

在量子精密测量领域，量子原子钟、量子磁力计和量子重力仪正在从实验室原型走向可现场部署的商业化产品。据Patsnap《2026年量子传感技术格局报告》，量子原子钟技术成熟度已达TRL 7-8级（已有可现场部署的商业化产品），量子磁力计处于TRL 6-7级（商业化原型进入有限现场使用），量子重力仪处于TRL 5-6级（尚在高级原型开发和商业化前试验阶段）。国防采购正成为第一波商业化应用的主要驱动力，在资源勘探、脑科学研究、国防侦察等场景中需求明确。

6.5　量子科技需要跨越的现实挑战

量子科技产业前景广阔，但前景中的清醒认识同样不可或缺。当前产业仍面临多重现实挑战，需要各方共同努力跨越。

第一个挑战是量子纠错的工程化难度仍然很大。目前主流估算显示，一个逻辑量子比特往往需要上千个物理量子比特支撑，即所谓“1000:1”的冗余比例。当今最大量子处理器也不过数千比特规模，距离百万比特级的容错计算还有较长路要走。虽然在算法与架构创新上取得了突破——2024年谷歌科学家克雷格•吉德尼提出新型三维拓扑编排方法，将因式分解大数所需的量子比特数从2000万个锐减至100万个——但要将纠错冗余比例压缩至100:1乃至更低，仍有大量的工程优化工作要做。

第二个挑战是后量子密码迁移的复杂性。PQC迁移涉及庞大的存量系统改造，时间窗口紧迫但执行难度极高。迁移不是一个简单的软件升级，它涉及从芯片、操作系统、中间件到应用协议的全栈更新。一个大型金融机构可能拥有成千上万个使用加密的应用程序和硬件安全模块，识别、测试和替换它们是一项浩大工程，预计需要10-15年周期。根据Ponemon Institute发布的《2026年全球后量子与密码安全趋势报告》，尽管75%的受访者认为量子计算机将在10年内破解传统密码，但仅有38%的企业在积极准备，41%的企业缺乏对自身密码资产的全面可见性。对美国等发达国家而言，目标是到2035年完成政府信息系统的全面迁移，对中国而言，完成这一系统性工程的挑战同样不容小觑。

第三个挑战是上游核心部件的持续国产化。虽然稀释制冷机、测控系统等核心部件的国产替代已取得重要进展，但在大冷量、高稳定性、高定制化等方面仍有提升空间。据行业报告，脉冲管冷头、高精度温度传感器、氦-3气体等关键部件仍依赖进口，国产替代品在精度和稳定性方面与国际先进水平相比尚有差距。此外，国内企业多“单打独斗”，缺乏如Bluefors与IBM那样的深度协同研发模式，全产业链协同创新的机制尚需进一步完善。

第四个挑战是全球人才争夺日益激烈。量子科技属于多学科高度交叉的前沿领域，对顶尖科学家及高层次复合型人才的需求极度迫切。全球量子科技人才的供给有限，各国都在通过政策支持、高薪待遇等方式争夺人才资源。虽然中国已在17所高校布局量子信息科学本科专业，但人才培养需要时间，短期内人才缺口仍难以快速填补。

第五个挑战是产业生态的系统性不足。中关村量子信息产业联盟秘书长常凯在2026年量子年会上指出，尽管北京在量子科研与人才储备上具有独特优势，但产业生态仍面临上游供应链零散、应用场景缺乏等共性问题。这一判断反映出我国量子科技产业从“实验室到市场”的转化链条仍需进一步完善，政产学研金的协同创新机制有待加强。从全球看，虽然量子科技的前景令人振奋，但要彻底告别实验室探索，完成从理论到工业应用的质变，仍需在多个层面持续发力。

图表20：中国量子科技产业增长驱动因素分析

数据来源：中投产业研究院

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