量子科技专题：量子应用逐步落地，关注政策支持

量子科技专题 量子应用逐步落地，关注政策支持 西南证券研究发展中心通信研究团队2024年5月 核心要点 量子科技是我国重点发展的未来产业，也是大国博弈的重要领域。量子科技政治地位重要：2024政府工作报告强调，要积极培育新兴产业和未来产业，制定未来产业发展规划，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；在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中明确，中国将在包括量子信息在内的八大前沿领域实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。同时，量子技术国际流动及其受限，是大国博弈的重要领域：美国对在中国投资量子领域的资本进行严格限制，同时将22家中国量子领域企业纳入出口管制实体清单；欧盟对量子计算外包限制严格。量子科技的突破能够极大提升国家的各领域实力，因此，量子科技有望获得持续的政策倾斜和资金支持。 量子通信是信息保密的重要方向，已实现商用落地。量子科技包含三大主要研究方向，其中量子通信是商用化较快的领域。量子通信是利用量子的物理学特性进行信息保密传输的技术，能够实现最高安全等级“信息论安全”。在量子计算机高速发展的背景下，现有加密体系将受到严重冲击，因此现有密码体系需要转换到量子密码或抗量子密码体系下，以实现信息在保密周期内的安全保密。目前，我国已建成超1万公里的、全国性的量子保密通信骨干网络，通过地面光纤和量子卫星实现了量子保密通信广域网络，后续分支网络、城域网络和行业应用有望加速落地，据测算，我国量子城域网建设市场空间约有500亿元，C端应用市场规模也将持续扩大。 量子计算将赋能AI等多个领域，或在27年实现技术突破。量子计算是采用量子比特为基本单位的计算机技术，利用量子的叠加和相干等特性，在数据的并行计算中具有优势，能够实现计算效率的指数级提升。目前全球量子计算机量子比特数量正由数百个向数千个迈进，而量子计算关键技术，如量子比特数量、量子纠错、量子算法等有望在2027年左右形成突破，届时全球市场规模有望快速增长至434亿美元，待商业化应用进一步落地后，市场规模将快速增长至千亿美金体量。 量子测量推动国际测量标准变革，量子传感器逐步商用。量子测量是利用外界变化对微观粒子的影响来测量物理量的技术，量子传感器产品在时间测量、磁场测量、重力测量、惯性测量、目标识别等领域具有广泛的应用前景。量子测量能够突破经典测量极限，实现传感器产品的精确化、小型化、高灵敏度化等升级，赋能多个领域。目前国际标准化组织已将7个基本物理量实现“量子化”，未来更多基本单位都将与量子挂钩。各领域量子传感器正逐步走出实验室实现商用化，据ICV，到2030年全球量子精密测量市场规模将达到25.3亿美元，22-30年CAGR为8%。 相关标的：国盾量子、光迅科技、震有科技等。 风险提示：量子通信网络建设不及预期；量子计算机研发不及预期；量子精密测量研发不及预期等风险。 1 目录 1量子科技概述：三大发展方向，政策支持力度大 2量子通信：信息加密重要发展方向，逐步实现商业化落地 3量子计算：算力潜力巨大，关键技术逐步突破 4量子精密测量：单位标准化必需，技术快速演进 5相关标的 2 量子力学部分理论概述 光的波粒二象性示意图 1.1量子力学：量子科技的理论基础 量子是指一个物理量最小的不可分割的基本单位。一个物理量如果存在最小的不可分割的基本单位，则这个物理量是量子化的，并把最小单位称为量子。例如，“光的量子”（光子）是一定频率的光的基本能量单位，其同时具有波动和粒子的性质，即光的“波粒二象性”。 描述量子微观世界的理论——量子力学。量子力学是描述原子和亚原子尺度的物理学理论，有别于经典理论，粒子尺度上其状态是由波函数描述的一系列可能的概率分布，而不是一个精确的值。量子力学包含了一系列经典物理学难以描述的原理，如不确定性原理、量子纠缠以及量子叠加等。量子力学的原理不仅在物理学中有着基础性的作用，也是量子技术如量子计算、量子测量和量子加密的基础。 基本原理 简要描述 波函数与测量 问题 量子系统的状态由波函数（通常表示为Ψ）描述，它是空间中的概率幅度分布。波函数的绝对值的平方给出了粒子出现在某个位置的概率密度。 量子叠加原理 一个量子系统可以同时处于多个状态的叠加。只有当进行测量时，系统才会“坍缩”到一个特定的状态。 不确定性原理 由海森堡提出，表明某些物理量（如位置和动量，或能量和时间）不能同时被准确知晓。对一个量测量得越精确，与其对应的物理量就越不精确。 量子纠缠 当两个或多个粒子以共享状态存在时，它们的物理特性即使在相隔很远时也会相互关联。一个粒子的状态不能独立于其他粒子的状态被描述。 量子隧穿 量子粒子有一定概率穿过一个高于其能量的势垒，即使在经典物理学中这是不可能的。 量子退相干 量子系统与其周围环境相互作用时，会失去其量子特性（如叠加和纠缠），转而表现得更像经典系统。 泡利不相容原理 由泡利提出，指出两个相同的费米子（如电子、中子等）不能占据同一个量子态。 数据来源：维基百科，百度百科，西南证券整理3 1.2量子科技应用三大方向：通信、计算、测量 量子科技主要有三大应用方向，分别是量子通信、量子计算和量子精密测量。量子科技是利用量子独特的性质，来达到经典传统技术所不能达到的效果，并推动信息处理、测量以及计算等能力的进步。 量子通信：又称为量子加密通信，是利用量子态的特性来实现信息的安全传输的技术，关键应用包括量子密钥分发（QKD）以及量 子隐形传态（QT），利用量子通信能够实现最严格的信息论安全。 量子计算：是一种利用量子力学原理进行信息处理的技术。它与传统的经典计算不同，主要在于量子计算使用量子比特（qubits）代替经典计算中的二进制比特（bits），这使得量子计算机拥有了经典计算机无法比拟的信息携带和并行处理能力。 量子精密测量：是一种利用量子力学规律，对关键物理量进行高精度与高灵敏度的测量技术。它旨在实现单量子水平的极限探测、精准操控和综合应用，可以用于对时间、频率、加速度、电磁场等物理量进行测量，并且能够达到前所未有的测量精度。 量子科技应用示意图 量子通信 量子科技 量子计算 量子测量 在国防安全、社会生活、科学研究等方面都有着重要的应用，在导航、 通信、引力波探测、暗物质探测等物理学基本原理检验中提供新方法。 量子计算的实际应用还面临一些挑战，包括量子比特的稳定性、错误率等问题，但在机器学习、密码分析、药物设计等领域用途逐步显现。 在军事、金融、医疗等领域已有较广泛应用，通过全国量子保密网络进行量子密钥分发，保障通信信息安全。 数据来源：西南证券整理4 部分量子技术推动政策 量子科技是重要未来产业 1.3政策提法：新质生产力&未来产业 量子产业是新质生产力的重要组成。新质生产力是创新起主导作用，摆脱传统经济增长方式、生产力发展路径的先进生产力，具有高科技、高效能、高质量特征。量子科技是新质生产力的重要组成部分，在多个行业中具有广泛的应用前景，能够提升信息处理速度、增强通信安全性，并提高测量精度，是新质生产力的关键要素。 2024政府工作报告强调大力推进量子科技等未来产业发展。报告中提到，积极培育新兴产业和未来产业；制定未来产业发展规划 ，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。在《“十四五”规划和2035年远景目标纲要》中明确提出，中国将在包括量子信息在内的八大前沿领域，实施一批具有前瞻性、战略性的国家重大科技项目。 政策文件 发布时间 发布部门 相关内容 《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》 2021年3月 十三届全国人大四次会议 在量子信息等前沿科技和产业变革领域，组织实施未来产业孵化与加速计划，谋划布局一批未来产业。聚焦量子信息等领域组建国家实验室、实施国家重大科技项目等。 《“十四五”数字经济发展规划》 2022年1月 国务院 瞄准传感器、量子信息等战略性前瞻性领域，发挥我国社会主义制度优势、新型举国体制优势、超大规模市场优势 《扩大内需战略规划纲要(2022-2035年)》 2022年12月 中共中央、国务院 加快建设信息基础设施，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。 《关于促进数据安全产业发展的指导意见》 2023年1月 工业和信息化部等十六部门 加强量子通信等关键技术研发，推进量子密码等技术在数据安全中的应用。 《新产业标准化领航工程实施方案 （2023-2035年）》 2023年8月 工业和信息化部联合科技部、国家能源局、国家 标准委 聚焦量子信息等9大未来产业，统筹推进标准的研究、制定、实施和国际化。开展量子信息技术标准化路线图研究。加快研制量子信息基础共性标准；聚焦量子计算、量子通信、量子测量领域。 《关于推动未来产业创新发展的实施意见》 2024年1月 工业和信息化部、等七部门 围绕量子信息等专业领域制定专项政策文件，推动量子信息等技术产业化应用加快量子、光子等计算技术创新突破。加强可容错通用量子计算技术研发，提升物理硬件指标和算法纠错性能，推动量子软件、量子云平台协同布置 《2024年国务院政府工作报告》 2024年3月 国务院 制定未来产业发展规划，开辟量子技术等新赛道，创建一批未来产业先导区。 数据来源：央视网，各政府部门官网公告，西南证券整理5 量子技术相关禁令 1.4国际竞争：量子科技是大国博弈的重要领域 量子技术国家间流动受限，是大国博弈重要领域。欧美等国家为占据竞争优势，对量子技术实施一系列的限制，美国自2023年8月起开始限制私募股权和风险投资公司在中国量子计算领域的投资，并于2024年5月将中国22家与量子科技相关的企业纳入出口管制实体清单；此外，欧盟也于2023年6月发布《欧洲经济安全战略》，对量子计算领域外包做出严格限制。 我国牵头制定量子国际标准，抢占国际竞争先发地位。据ISO官网，《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》国际标准提案已在2023年正式发布。这是首个系统性地规范量子密钥分发安全检测技术的国际标准，由中国信息安全测评中心、国盾量子牵头联合制定。量子保密通信的国际标准发布将对相关产品设计和应用提供国际权威的指导，对全球相关技术发展有重要引领作用。 国家或地区 发布时间 相关规定 主要内容 美国 2023.8 投资限制 限制美国私募股权和风险投资公司以及合资企业在中国人工智能、量子计算和半导体领域的投资 2024.5 实体清单 将22家与量子科技相关的中国实体纳入出口管制实体清单，且其几乎囊括了国内一线量子产业科研机构。 欧盟 2023.6 《欧洲经济安全战略》 量子计算（可用于破解最安全的通信）、人工智能和先进半导体是需要防止外包的领域。 英国 2024.3 《出口管制 令》 量子技术等领域的设备出口将需要符合更加严格的出口许可证要求，进一步强化对敏感技术出口的监管。 日本 2024.4 出口管制 半导体和量子相关的4个技术品类将被纳入出口管制范围，这些技术在面向所有国家和地区出口时均须事前获得官方许可。 ISO《量子密钥分发的安全要求、测试和评估方法》提案 数据来源：ISO，光子盒公众号，西南证券整理6 目录 1量子科技概述：三大发展方向，政策支持力度大 2量子通信：信息加密重要发展方向，逐步实现商业化落地 3量子计算：算力潜力巨大，关键技术逐步突破 4量子精密测量：单位标准化必需，技术快速演进 5相关标的 7 2.1量子通信两大方向：量子密钥分发和量子隐形传态 量子通信主要有两大应用方向，量子密钥分发和量子隐形传态。量子通信是量子信息学的一个重要分支，是利用量子态作为信息载体来进行信息交互的通信技术。目前，量子通信的典型应用形式包括量子密钥分发（QuantumKeyDistribution,QKD）和量子