量子科技专题系列一：逐梦量子，星辰大海

量子科技专题系列一 2024年04月27日 逐梦量子，星辰大海 行业评级：增持 分析师：刘牧野 证券执业证书号：S0640522040001 股市有风险入市需谨慎 中航证券研究所发布证券研究报告请务必阅读正文后的免责条款部分 量子信息技术进入产业培育的关键阶段：量子信息技术是量子信技术息包括量子通信、量子计算和量子精密测量三方面的应用，可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方面突破经典技术的瓶颈。 各国竞争发展量子信息技术发展：2021年11月，美国将我国三家量子科技企业列入实体清单，。2023年8月，拜登签署对华投资限制行政令，聚焦半导体、量子计算、人工智能三大领域。 我国政府高度重视量子技术：2024年1月，工业和信息化部等七部门发布关于推动未来产业创新发展的实施意见，提出以实施意见为指南，围绕脑 机接口、量子信息等专业领域制定专项政策文件，形成完备的未来产业政策体系。2024年政府工作报告提出，要开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区。 量子计算即将进入快速成长期：目前，量子计算正处于迅速发展的阶段，需要技术的持续突破。由于量子计算极易被环境热量或波动干扰致使计算结果出错，因此量子纠错算法对结果的准确性极其重要，而提升量子比特的测控精度是量子计算机实用化的关键问题。 量子安全产业化目前聚焦QKD和QRNG：量子保密通信常见的三种技术分别是量子密钥分发（QKD）、量子随机数发生器（QRNG）和量子隐形 传态（QT）。由于量子隐形传态技术还在实验室研究阶段，尚不具备产业化能力。目前产业化的焦点在QKD和QRNG。 产业链持续探索：当前量子科技产业处于研发和产业探索阶段，对大部分相关公司的营收贡献度较少。国内上市公司参与到了产业链的各个环节。建议关注全方位布局量子信息技术的国盾量子，以及业务涉及量子科技领域的西部超导、福晶科技、神州信息等。 风险提示：量子信息技术发展不及预期、量子技术市场需求不及预期、科技逆全球化的风险 一、量子信息技术备受全球关注 二、量子计算即将进入快速成长期 三、量子通信产品逐渐丰富 四、风险提示 量子信息技术是量子科技重要组成部分，以量子力学原理为基础，通过对微观量子系统中物理状态的制备、调控和观测，实现信息感知、计算和传输。 量子信息技术是量子信技术息包括量子通信、量子计算和量子精密测量三方面的应用，可以在确保信息安全、提高运算速度、提升测量精度等方 面突破经典技术的瓶颈。 量子材料 量子点、人工带隙体 系、关联电子体系、 量子科技 量子信息 拓扑材料… 量子物理 可控核聚变、高能物理、核物理… 量子计算、量子通信、 量子测量 量子化学… 资料来源：中国信通院，中航证券研究所 大部分量子信息技术处在产业的萌芽期，正逐步从基础研究走向应用研究，进入科技攻关、工程研发、应用探索和产业培育一体化推进的发展关键阶段。 量子计算 量子通信 量子测量 原理特性 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，在某些计算困难问题上可能提供指数级加速, 利用叠加态及纠缠效应，在经典通信辅助下，进行量子态信息传输或密钥分配，协议具有无法被窃听的信息论安全性。 基于微观粒子系统调控和观烫检测各类物理量，精度、灵敏废和稳定性等方面较传统测量带来数量级提升。 目标定位 为计算困难问题提供高效解决方案，实现突破经典计算极限的算力飞跃。量子计算与经典计算长期并存，相辅相成。 连接量子处理器构建量子信息网络是终极目标，距离实用化尚远。量子保密通信技术水平需提升，应用场景待探索 “探针”更精细、灵敏、强大在各类测量和应用中带来优势，计量基准与测量传感的前子化发展是必然趋势。 发展阶段 5年:在实现量子优越性证明后探索“杀手级”应用。远期:量子纠错实现逻辑比特迈向大规模通用量子计算。 5年:量子存储中继等研究探索，量子保密通信等应用拓展。远期:量子通信与量子计算融合形成量子信息网络。 5年:在新一代定位/导航/授时高灵敏度探测与识别等领域，将有望率先应用。远期:传感器集成化、芯片化。 量子信息技术发展与应用已成为大国间开展科技、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制高点之一。2021年11月，美国将我国三家量子科技企业列入实体清单，分别为合肥微尺度物质科学国家研究中心、科大国盾量子技术股份有限公司和上海国盾量子信息技术有限公司。2023年8月，拜登签署对华投资限制行政令，聚焦半导体、量子计算、人工智能三大领域。 截至2023年10月，29个国家和地区制定和推出了量子信息领域的发展战略规划或法案文件，据公开信息不完全统计的投资总额已超过280亿美元。 图：全球主要国家量子信息领域战略规划与投资概况 时间 战略规划/法案 国家/地区 投资规模(美元) 2014 国家量子技术计划 英国 10年投资约12.15亿 2018 光量子跃迁旗舰计划 日本 投资约1.2亿/年 2018 量子旗舰计划 欧盟 10年投资约11亿 2018 国家量子信息科学战略，国家量子 倡议(NQI)法案 美国 计划5年投资12.75亿,实际投资已达 37.38亿 2018 量子技术从科研到市场 德国 投资约7.1亿 2019 量子技术发展国家计划 荷兰 7年投资约7.4亿 2019 国家量子技术计划 以色列 5年投资约3.3亿 2019 国家量子行动计划 俄罗斯 5年投资约5.3亿 2020 国家量子技术投资计划 法国 投资约19.6亿 2021 量子系统研究计划 德国 5年投资约21.7亿 2022 国家量子计算平台 法国 投资约1.85亿 2022 芯片与科学法案 美国 4个量子项目1.53亿/年 2023 国家量子战略 加拿大 投资约2.7亿 2023 国家量子战略(NQS) 英国 10年投资31.8亿 2023 国家量子战略 澳大利亚 投资约6.4亿 2023 国家量子技术战略 丹麦 5年投资约1亿 2023 量子科技发展战略 韩国 2035年前投资17.9亿 2023 国家量子任务 印度 2030年前投资7.2亿 近年来，中国量子信息行业受到各级政府的高度重视和国家产业政策的重点支持。国家陆续出台了多项政策，鼓励量子信息行业发展与创。 2024年1月，工业和信息化部等七部门发布关于推动未来产业创新发展的实施意见，提出以实施意见为指南，围绕脑机接口、量子信息等专业领域 制定专项政策文件，形成完备的未来产业政策体系。2024年政府工作报告提出，要开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区。 图：我国量子信息相关政策 发布时间 政策名称 主要内容 2024年1月 《关于推动未来产业创新发展的实施意见》 建设标志性场景，聚焦元宇宙、脑机接口、量子信息等重点领域，制定标准化路线图，研制基础通用、关键技术、试验方法、重点产品、典型应用以及安全伦理等标准，适时 推动相关标准制定。 2023年3月 《横琴魯澳深度合作区鼓励类产业目录》 在科技研发与高端制造产业中，包括:量子通信技术等新机理计算机系统开发等。 2023年2月 《质量强国建设纲要》 实施质量基础设施能力提升行动，突破量子化计量及扁平化量值传递关键技术。 2022年12月 《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》以需 求为导向，增强国家广域量子保密通信骨干网络服务能力。在人工智能、量子信息、 脑科学等前沿领域实施一批前瞻性、战略性国家重大科技项目。 2022年8月 《“十四五”国家科学技术普及发展规划》 面向关键核心技术攻关，聚焦国家科技发展的重点方向，强化脑科学、量子计算等战略导向基础研究领域的科普，引导科研人员从实践中提炼重大科学问题，为科学家潜心研 究创造良好氛围。 2022年4月 《气象高质量发展纲要(2022-2035年)》 加强人工智能、大数据、量子计算与气象深度融合应用。推动国际气象科技深度合作，探索牵头组织地球系统、气候变化等领域国际大科学计划和大科学工程。 2021年12月 《“十四五"国家信息化规划》 加强人工智能、量子信息、集成电路、空天信息、类脑计算、神经芯片、DHA存储脑机接口、数字孪生、新型非易失性存储、硅基光电子、非硅基半导体等关键前沿领域的战 略研究布局和技术融通创新。 2021年10月 《国家标准化发展纲要》 在人工智能、量子信息、生物技术等领域，开展标准化研究。 2021年3月 《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》 加快布局量子计算、量子通信、神经芯片、DNA存储等前沿技术 量子信息技术产业链覆盖范围广，技术路线尚未收敛，但也面临一些共性关键技术和核心问题瓶颈需要进一步攻关突破。 图：量子信息技术产业链 量子通信 量子精密测量 稀释制冷机测控系统低温组件真空系统超流体 光学探测器 … 超导原型机离子阱原型机光量子原型机硅半导体原型机中性原子原型机 … 云计算云平台机器学习 … 量子计算 芯片光源 单光子探测器量子随机数发生器 … 敏感元器件 上钻石量子传感器 游 量子效应器件量子测量辅助仪器 … 密钥分发设备 组网设备和网络管理软件平台网络集成建设 保密网络运营 PQC（后量子密码技术） … 国防金融通信电网 … 中 游 量子时钟量子重力仪量子磁力计 量子雷达与图像传感 … 基础科研 下国防 游 工业制造 环境检测 … 当前量子科技产业处于研发和产业探索阶段，对大部分相关公司的营收贡献度较少。国内上市公司参与到了产业链的各个环节。建议关注全方位布局量子信息技术的国盾量子，以及业务涉及量子科技领域的西部超导、福晶科技、神州信息等。 图：A股量子科技相关标的 公司名称 量子技术/产品 PE(TTM) 流通市值(亿元) 2023年收入同比 中兴通讯 QKD量子设备、量子虚机、量子储存 14.59 1157 1.05% 天奥电子 量子雷达 70.09 60 -8.42% 国盾量子 超导量子计算、量子通信、科研仪器 -118.54 177 15.87% 福晶科技 非线性光学晶体、精密光学元件、激光器件 55.97 114 1.73% 西部超导 NbTi超导线缆 33.11 249 -1.62% 格尔软件 抗量子密码领域技术 113.23 31 -14.89% 神州信息 与国盾量子合作推进量子通信技术 86.54 120 0.47% 国芯科技 与合肥硅臻合作成功研发量子密码产品 -39.01 58 -9.65% 吉大正元 抗量子密码算法 -26.54 41 -16.94% 一、量子信息技术备受全球关注 二、量子计算即将进入快速成长期 三、量子通信产品逐渐丰富 四、风险提示 量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。经典计算使用二进制的数字电子方式进行运算，而二进制总是处于0或1的确定状态。 普通计算机中的2位寄存器在某一时间仅能存储4个二进制数（00、01、10、11）中的一个，而量子计算机中的2位量子位比特寄存器可同时存储 这四种状态的叠加状态。推广到n个二进制存储器的情况，理论上，n个量子存储器与n个经典存储器分别能够存2n个数和1个数。 图：经典计算vs量子计算 经典计算量子计算 不是0就是12n次方个排列中的一个兼具0和1所有2n次方个排列 随着经典计算的芯片尺度不断减小，而量子隧穿效应是不可忽略的。在未来的计算机发展过程中，经典计算机需要克服量子特性，量子计算机直接利用量子效应进行信息的处理。因此，相较经典计算机，量子计算机具备“量子优越性”，一旦量子计算机强大到可以完成经典计算机无法执行的计算时，“量子霸权”由此实现。 经典比特CPU计算机 量子比特QCPU量子计算机 目前所说的量子计算，本质上来说是一种异构运算，即在经典计算机执行计算任务的同时，将需要加速的程序在量子芯片上执行。因此，量子计算的程序代码实际执行中分为两种，一