全球及中国量子信息技术行业发展研究（2021）

1 知了投研TM全球研究院 知了投研TM全球研究院始终致力于深刻理解全球前沿科技行业与经济的演变。作为独立的商业和经济研究智库，知了投研TM全球研究院旨在为商业、公共、社会等领域的各界领袖把握、塑造全球经济的趋势与力量。 我们的研究融合了技术专业分析、行业专业知识与判断、经济学和管理学，并整合商业领袖的智慧洞见，形成独特的行业分析报告。我们运用“从微观定量到宏观定性”的方法论，通过剖析微观细分市场的数据走势，从而更好地判断影响商业决策宏观信息。 知了投研TM全球研究院的深度报告覆盖了35个大行业和182个细分行业。我们的研究团队对技术充满热情，并努力提供最强大的市场数据和见解，帮助我们的客户做出正确的战略决策。我们通过各种方式收集原始数据，并从对技术供应商和行业专家的深入访谈，提供一个平衡和完整的市场趋势的观点。无论我们的研究结果以报告或者咨询项目呈现，客户都将从中受益。 知了投研TM全球研究院的愿景是帮助企业、投资机构和政策领导人了解改变全球技术、行业与经济的力量，并为下一轮增长做好准备，本报告也为该愿景做出了贡献。与所有知了投研TM全球研究院的研究和报告一样，这项工作是独立的，反映了我们的观点。本报告未接受企业、政府或其他机构的委托，目的也并非为知了投研TM客户谋利益。欲了解知了投研TM全球研究院的详细信息并下载报告，请访问www.izhiliao.cn。 光子盒TM是知了投研TM全球研究院的下属品牌，光子盒TM专注于全球量子信息领域的研究与资讯报道。 2 作者 蔡兴桥（成都） 刘惟（成都） 王素妍（北京） 3 全球及中国量子信息 技术行业发展研究 （2021） 全球量子科技进入快速发展阶段 执行摘要 2021年，将是全球各主要科技大国全面加速发展量子技术的一年。 2021年3月1日，美国国家人工智能安全委员会(NSCAI)发布了一份长达756页的最终报告(FinalReport)，向美国总统拜登、国会及企业和机构提出了诸多建议。NSCAI(NationalSecurityCommissiononArtificialIntelligence）是美国独立的委员会，于2018年8月13日成立，旨在考虑必要的方法和手段，以促进人工智能，机器学习和相关技术的发展，以全面解决美国的国家安全和国防需求。 该报告由15名成员组成的委员会代表不同的技术人员、企业高管、学术领袖和国家安全专业人员小组撰写，报告由两部分组成，共有16章，详细地介绍了AI时代如何保卫美国，以及美国应怎样赢得这场科技之战。报告提出了多条建议，例如：到2026年，将非军事部门在人工智能研究上的支出翻一番，达到每年320亿美元；增强美国半导体的制造能力，为学术界和工业界的研究人员建立一个国家人工智能研究网络，培养和留住更多的人工智能人才；白宫应建立一个由副总统领导的技术竞争力委员会，以整合安全、经济和科学方面的考虑；美国赢得科技竞赛，包括人工智能、微电子、生物技术、量子计算、5G、机器人与自主系统、添加剂制造和储能技术。 这份报告虽是以人工智能的角度出发，同时也释放出当前美国对发展量子技术的长远规划。报告中的文字部分，Quantum（量子）一词出现了146次，Quantumcomputing（量子计算）出现了48次。报告指出，由于微芯片设计的物理局限性，半导体制造商难以维持摩尔定律所预测的创新步伐，因此，下一代计算机硬件的领导地位对于保持美国在AI等战略技术中的长期优势至关重要。尽管在不久的将来经典计算机可能仍将是执行日常计算任务最经济的方式，但量子计算机在与机器学习（ML）和优化、物理系统的仿真以及敏感信息的收集和传递有关的某些类别的问题上，有胜过经典计算机的潜力。例如，量子计算机可能能够有效地优化军事后勤或发现用于武器系统的新材料。 前美国国家情报局代理局长DavidGompert在《华尔街日报》撰文称，自2016年以来，全球每年的网络安全投资已经从800亿美元翻了一番，达到1,600亿美元。过去五年美国在网络安全上投资了800亿美元，但仍然遭到了俄罗斯频繁的网络入侵。他提出，解决办法可能在于量子技术，通过量子互联网实现网络安全。 “为了实现这一目标，拜登政府应该将量子研究的支出从每年10亿美元增加到20亿美元，并消除私营量子公司国防工作的障碍，指定机构和部门规划量子，并敦促北约着眼于俄罗斯的威胁，寻求合作。” 随着2021年3月中国两会的召开，中国国务院政府报告首次提及量子信息，这意味着中国将从优先发展量子通信转变为量子信息科学的全面发展。 此外，在中国的“十四五”（2021-2025）规划中，共5次提到“量子信息”，2次提到“量子计算”和“量子通信”，1次提到“量子科技”和“量子精密测量”。量子信息技术的重要性不言而喻。 注：本报告部分数据参考来源于THEQUANTUMINSIDER网站以及QuantumComputingReport网站。 Part1行业整体概况 2021年量子领域的风险投资将大幅增加 按年度划分的全球量子技术风险投资总额（单位：百万美元） 数据来源：THEQUANTUMINSIDER光子盒 全球各国资本市场从2014年开始加大力度关注量子信息技术，2014年开始进入大规模投入期，2014至2016年这三年的投资（3.325亿美元）是之前六年的累计投资（1.188亿）近的3倍。 从2017年开始，2017至2019年这三年的投资又相较2014至2016年这一阶段的量子技术投资，翻了两番，每 年投资金额均在2亿美元以上。其中，2017年这一年的投资额就是2014至2016年三年的投资总额。究其原因很重要的一点是，2016年，世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”升空，中国在量子通信领域的研究与发展开始保持领先地位。而这让世界各国认识到了量子信息技术的重要性。 2020年，这一年的量子技术投资较上一阶段（2017至2019年）的投入三倍有余。各国开始探索量子技术各领域的现实应用，其中金融、制药以及汽车行业备受关注。 截至到本研究完稿，2021年仅3个月的投资就已经是2020年全年投资的2/3。在这一趋势下，2021年全年全球量子技术的风险投资总额有望达到2020年总额的3倍左右，即27.6亿美元。 欧美仍是投资大手笔的主要国家 2002-2020年全球各国量子技术累计风险投资总额（单位：百万美元） 数据来源：THEQUANTUMINSIDER光子盒 通过对2002-2020年全球各国历年量子技术投资总额的统计来看，美国以明显的优势位居第一，其投资总额为20.49 亿美元。美国的投资总额远远超过其他各国，甚至是其余各国投入总和的2倍有余。这主要源于以谷歌、IBM、微软、霍尼韦尔等代表性的企业在过去数年的持续大规模投入。 加拿大位居第二名，其投资总额达到3.5亿美元。英国位居第三，其投资总额为2.12亿美元。在投资总额前十名 中，中国位居第九名，投资总额为2,319万美元，而这相比于美国的投入有较大的差距。 在投资总额前十的国家中，欧美国家占大多数。亚洲地区跻身前十的有日本、以色列、新加坡和中国，中国在过去十多年里虽然经济和社会发展取得长足进步，但在量子信息领域仍然稍显不足，需要吸引更多投资，保持对西方发达国家的科技追赶。 量子计算是当前量子技术的核心投资领域 按行业划分的量子技术投资总额(单位：百万美元) 数据来源：THEQUANTUMINSIDER光子盒注： ①量子计算机指开发完整的量子计算机（而不是软件）； ②全栈式量子计算机指建立全栈量子计算机（硬件、软件、应用程序）； ③量子应用指将量子技术用于特定应用； ④硬件部件指用于量子计算机的硬件； ⑤量子访问指提供用于量子计算机的云访问/接口/开发套件（包括模拟器）。 从投资领域方面来看，量子计算机的硬件研发获得投资最多，达到10.88亿美元。其次是建立全栈量子计算机 （full-stackquantumcomputer）的投入，即构建量子计算机硬件、软件以及应用程序等，投资总额达到4.72 亿美元。排第三的投资领域是量子应用，即将量子技术用于特定的喊个与应用，投资总额达到4.36亿美元。 量子通信安全领域的投资则排列倒数第三，仅1.88亿美元。对量子传感领域的投资最少，仅278万美元，约为量子计算机硬件领域投入的四百分之一。 因此，总结来看，无论是产业界还是投资者，大家都更关注量子计算机的研发的未来前景。无论是构建量子计算机的硬件，还是建立全栈式量子计算机，量子计算的软硬件以及下游应用一直都是研发重点，未来也依然是。 量子计算的行业颠覆力量是毋庸置疑的，一旦软硬件设备从实验室走向商业应用，最后能够深入日常生活，其未来前景将不可估量。 量子计算、量子通信和量子传感是目前量子创业公司的主要方向 按行业划分的量子技术公司数量 数据来源：THEQUANTUMINSIDER光子盒 与按行业划分的量子技术投资所显示的情况一致，在所统计的288家量子技术公司中，关于量子计算机硬件的公司 最多，总共有89家。其次是关于量子应用的公司，共有45家。 虽然对于量子安全领域的投资较少，但在创业公司中这是一大热点，从事量子通信安全的公司则有39家，数量位居第三名。 紧随其后的是量子软件公司以及量子传感公司，分别有38家、13家。 从创业公司的业务领域来看，与目前量子技术行业发展的主流方向基本一致，即量子计算、量子通信和量子传感是主要的三大领域，其中又以量子计算最为热门。 Part2各国政府拨款情况分析 2021年，各国纷纷加大力度投资量子技术领域，以发展本国量子科技，从而谋取技术领先优势。 国家量子倡议基金（单位：百万美元） 国家/地区 消息来源 金额（百万美元） 澳大利亚 IOPScience 94 加拿大 IOPScience 766 中国 CNAS(中国合格评定国家认可委员会) 10,000 欧洲 QuantumFlagship 1,100 法国 TheQuantumDaily 1,800 德国 FederalMinistryofEducationandResearch 3,117.5 印度 DepartmentofScienceandTechnology 1,000 以色列 Haaretz 360 日本 IOPScience 470 荷兰 AustraliaNationalScienceAgency 177 俄罗斯 Nature 663 新加坡 NationalUniversityofSingapore 109 韩国 TheSociable 37 英国 UKGovernment 1,300 美国 TechnologyReview 1,275 合计 22,268.5 数据来源：THEQUANTUMINSIDER光子盒 注：财政拨款包括历史记录和未来倡议，特别是中国。 由于中国独特的科研财政制度以及中国空前加大对量子信息技术的投入的原因，当前可以发现中国政府对量子技术领域的财政拨款力度最大，高达100亿美元。这里的数据包含未来的投入，并非实际已经投入额数据，但能够体现中国政府对量子技术的重视程度。 2021年3月5日，中国宣布从2021年开始的第十四个五年计划中，将以年均7%以上的速度增加研发投入，并将人工智能、半导体以及量子技术作为重要领域。 其次是德国政府，其对量子技术领域的财政拨款金额为31.175亿美元。此前，德国研究协会（DFG）披露正在建 立20个新的合作研究中心（CRC），以进一步支持大学的顶级研究。这是由相关的拨款委员会决定的，从2021 年1月1日开始，新的合作研究中心将获得为期四年总额约为2.54亿欧元的资助。 20个新的合作研究中心包括一个“光与物质的量子协同性（QuCoLiMa）”合作研究中心。通过成立该合作研究中心，希望系统地理解具有强相互关系的光和物质在介观系统中建立时空量子关联。研究结果可用于量子工程中的应用，如增强传感