2024上半年全球量子计算产业发展展望（试读版）

2024上�年全球量子计算产业发展展望 H12024GlobalQuantumComputingIndustryDevelopmentProspect 2024年09月 量子信息年度系列报告 2 Preface 序言 引领量子时代，共铸产业未来 在过去的半年里，全球量子计算领域在各方面取得了多项进展和突破，这些成就正在引领人类进入一个前所未有的计算时代。 2023年无疑是生成式人工智能模型蓬勃发展的一年，却也是量子产业的短暂寒冬。随着经济逐渐复苏，2024上半年量子产业开始回暖，取得了多项进展。 在量子芯片技术方面，多元发展成为产业竞争的关键动力。各国在超导、离子阱、中性原子、光子和半导体等多种技术路线上投入了巨大支持，形成了各具特色的发展优势，尤其是中性原子路线取得了多项突破。 量子计算云平台不断添加新功能、新工具、新业务，逐步降低量子计算的使用门槛和成本，为用户提供更为便捷的服务。这一进步将使得更多行业和领域能够充分利用量子计算的能力，推动其应用范围和影响力的不断扩大。 然而，我们也不得不面对2024上半年量子计算行业融资活动仍未回归原有水平的现实。全球经济情况不佳，融资笔数缩减，国际竞争在量子领域日趋激烈... 最后，在当前挑战与机遇并存的时刻，我们依然对2024下半年量子计算行业的前景抱有坚定的信心与美好的期待。展望未来，量子技术的突破与应用将继续推动整个产业的快速发展。让我们团结一致、共同努力，携手迈向量子计算新时代，见证这一前沿领域的蓬勃崛起与无限可能。 光子盒研究院QUANTUMCHINA院长 3 Statement 声明 01 本报告体现的内容和阐明的观点力求独立、客观，本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。 02 本报告旨在梳理和呈现2024上半年内全球范围内量子细分技术和产业领域发生的重要事件，涉及数据及信息以公开资料为主，以及对公开数据的整理。并且，结合发布之时的全球经济发展状态，对短期未来可能产生的影响进行预判描述。 03 本报告重点关注2024年1月1日至2024年6月30日间量子细分行业发生的相关内容，以当地时间报道为准，以事件初次发布之时为准。对同一内容或高度相似内容的再次报道，若跨半年度，不视为2024上半年发生的重要事件。 04 本报告版权归ICVTA&K和光子盒所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，须注明来源（2024上半年全球量子计算产业发展展望[R].ICVTA&K&光子盒.2024.09）。本报告最终解释权归光子盒所有。 05 任何个人和机构，使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、印刷等。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。 06 本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。 07 本报告涉及动态数据，呈现截至统计之时的情况，不代表未来情况，不够成投资建议，请谨慎参考。 Contents 目录 01量子计算产业进展概述 05 02上游进展 09 03中游硬件进展 13 04中游软件进展 20 05云平台进展 24 06下游应用合作进展 28 07投融资 31 08政策 35 09未来发展展望 39 10附件 48 01 量子计算产业进展概述 2024上半年，全球量子计算领域在技术、产品、产业应用、投融资等方面取得了显著的进展，并展现出巨大的发展潜力。 量子芯片方面，各国在超导、离子阱、光子、中性原子等多条技术路线上的投入，使得不同技术路线各有进步。特别是中性原子路线在量子比特数和相干时间方面取得了重大突破，刷新了记录。比如，加州理工学院利用光镊阵列囚禁了6100多个中性原子；阵列内超精细量子比特的相干时间为12.6秒。量子芯片的制造工艺也在不断优化，以提高生产效率与品质、降低生产成本。比如，英特尔优化一种300mm低温探测工艺，能够自动探测300mm晶圆上的自旋量子比特阵列中的单电子，获得整片晶圆上的自旋量子比特器件的大量数据，推动了将CMOS工艺应用于自旋量子比特器件的制造和测量。 在测控系统方面，低温化、精密化、集成化是主要的发展趋势。例如，Bluefors推出了微波读出模块，能够在毫开尔文温度下对信号进行近量子限放大，并将附加噪声降至最低。英特尔推出了处于毫开尔文温区的低温测控芯片PandoTree，可为大规模硅量子比特控制实现更高效的整体解决方案。 此外，稀释制冷机作为量子计算机中的重要一环，一直扮演着关键角色。从上半年进展来看，欧美企业目前主要将精力放在产品定制、模块化、提高可拓展性、增大空间、减小占地面积等方面，中国企业则将重心放在国产替代，通过持续投入研发资金，如今已在高性能指标的国产稀释制冷机上取得了显著进展，打破了欧美的技术垄断，例如国盾量子。 量子计算机整机方面，如下页图表2所示，上半年共有五家公司或科研单位推出了新一代产品，且已有芬兰IQM、法国Pasqal规划在下半年发布新品。这些商业行为无疑展现出量子计算的喜人前景。 图表1全球量子计算产业图谱 ChapterOne 量子计算产业进展概述 光子盒研究院QUANTUMCHINA|2024年6月版 注：本图谱仅统计企业生态，高校、科研院所不在企业生态考虑范围之内。企业商品标识依据其对应产品分类，可重复出现。此次更新添加了Q-Lion、QuantumArt、Infineon、NextGenQ、奥量光子。 6 量子计算的云平台已经趋于成熟，各公司主要通过不断推出新功能、新工具、新业务来逐步降低用户的使用门槛，为更多行业和领域提供便捷服务。另外，量子云平台公司也在不断推进与超算的融合。例如，Q-Exa联盟与巴伐利亚科学与人文学院、莱布尼茨超级计算中心（LRZ）合作将一台20量子比特量子计算机集成到德国的超级计算机SuperMUC-NG中。 量子计算的下游应用合作涵盖了国防、金融、医药等多个领域，虽然现阶段合作仍以早期探索为主，但其潜在应用价值不容小觑。在国防领域，量子计算的强大计算能力使其成为各国军方和政府重点关注的技术。金融行业也在积极探索量子计算在密码学和投资组合优化中的应用。而在医药、化工等领域，量子计算在复杂分子模拟和新药研发中展现出了广阔的应用前景。 Condor 2023.12 1121 IBM SystemTwo 2023.12 133×3 谷歌 Sycamore2.0 2023.07 72 IQM IQMRadiance 2023.11 20或54 Rigetti Ankaa-2 2024.01 84 北京量子信息科学ScQ-P136 研究院（Quafu云平台） 2023.05 136（最大） 590+（总和） 量子信息与量子科骁鸿 2024.04 504 国盾量子、中电信量子 祖冲之2.12021.10+66计算量子比特110耦合量子比特 图表2全球领先量子计算机的量子比特数 路线 机构 型号 发布日期 量子比特数 （由3块Heron组成） 超导 技创新研究院 本源量子 本源悟空 2024.01 72 Quantinuum SystemModelH2-1 2024.06 56 IonQ Forte 2022.05 36 离子阱 华翊量子 HYQ-A37 2023.07 37 QuEra Aquila 2022.11 256 AtomComputing Phoenix 2021.07 100 Pasqal OrionAlpha 2023 200 中性原子 中科酷原 汉原一号 2024.06 100+ 中科大 九章三号 2023.10 255 Xanadu Borealis 2022.06 216 2023.05/32/ 光量子 玻色量子 天工量子大脑550W 2024.04 550 ChapterOne 量子计算产业进展概述 光子盒研究院QUANTUMCHINA|2024年9月版 注：“最大”表示单芯片最大量子比特数，“总和”表示云平台所有芯片的量子比特数之和。 7 ChapterOne 量子计算产业进展概述 ·融资、政策主体重合度高 2024上半年，全球量子计算领域在融资、政策等方面取得了显著的进展，展现出巨大的发展潜力。各国量子计算融资依旧保持多元化与地区分散化。总体来说，美国在量子计算领域的投资规模和水平仍然遥遥领先，欧洲整体在量子计算领域的投资活跃度和水平较高，中国与美国仍有较大差距。 从总融资规模来看，美国以3.64亿美元的总融资规模位居首位，远超其他国家和地区。这表明美国在量子计算领域的投资热度和实力，以及其在量子计算技术和市场上的领先地位。其次是英国的1.05亿美元，显示出欧洲在量子计算领域的整体发展水平和活跃度。再次是中国的0.42亿美元，位居全球第三位，与美国、英国相比，仍有较大差距，但中国政府对量子计算的拨款金额远超其他国家地区。 从投资交易次数来看，中国、美国和英国是投资笔数前三的国家，分别6笔、4笔和3笔，这表明这些国家在量子计算领域有着广泛的投资活动，涉及多个类型和领域的上游赋能技术。 近些年，宏观经济下行压力较大，这使投资者变得更为谨慎，更愿意选择相对成熟、短期收益前景明确的投资领域，从而影响了量子计算领域整体的融资规模和活跃度。而量子计算技术尚处于发展阶段，风险较高，回归理性，这使得投资者变得更为审慎，在如此经济环境下的投资趋势会更加保守和理性。 欧盟北约 1条1条 英国 3笔($105.02M) 3条 瑞典 1条 芬兰 1笔($2.62M) 中国 6笔($42.00M) 7条 日本 1条 韩国 4条 加拿大 1笔($2.78M) 1条 西班牙 1笔($27.25M) 美国 4笔($363.90M) 8条 印度 1笔($6.5M) 2条 德国 2条 澳大利亚 2笔($22.00M) 图表32024上半年各国量子计算企业融资情况及发布的国家级量子信息科技政策条数 法国 荷兰 1笔($19.62M) 2笔($35.10M) 1条 1条 光子盒研究院QUANTUMCHINA|2024年9月版 从政策来看，与去年同期相比，数量有所上升，显示出各国政府对量子技术与产业的关注，也从侧面展现出当今量子信息领域的竞争日益白热化。前几年，美国发布了大量的量子政策，带动了美国量子信息科技的额发展，如今美国依旧保持领先。而今中国紧随其后，彰显出中国政府发展量子科技的决心，这必将为相关投资者带来信心。 8 02 上游进展 ChapterTwo 上游进展 ·测控系统：低温化、精密化、集成化 为了辅助实现容错量子计算，即能够确保在含噪量子体系中执行量子算法，量子计算测控系统需要对量子计算机进行高保真度的量子门操作、高效的量子纠错编码、高速的量子反馈控制等功能。 量子控制体系结构当前面临的主要挑战在于，以极低的反馈延迟（百纳秒级别甚至更短）实现可编程的反馈控制，同时保证测控系统的可扩展性。量子软件、量子控制体系结构理应紧密对接，而两个方向的发展仍相对独立，存在着能力不相匹配的现实问题；协调量子软件与量子测控系统的发展以实现无缝对接，是量子计算机工程面临的又一挑战。 2024上半年，测控系统继续朝着低温化、精细化、集成化的方向发展，比如清华大学在飞秒激光极限加工精度和单光子器件制备领域实现了接近量子极限的激光加工精度，为单光子及量子比特器件的激光制备提供了新的技术路线；Bluefors推出的微波读出模块能够在毫开尔文温度下对信号进行近量子限放大，并将附加噪声降至最低。 清华大学在飞秒激光极限加工精度和单光子器件制备领域实现了接近量子极限的激光加工精度，为单光子及量子比特器件的激光制备提供了新的技术路线。 QuantWare推出了新一代超低噪声量子放大器及其更新的Cres