2024年量子技术研究报告：投资于拐点

10月2024 量子技术 INVESTINGATTHEINFLECTIONPOINT 这份报告仅面向专业投资者；请参阅报告背面的重要披露信息。GPBullhoundCorporateFinance有限公司和GPBullhoundAssetManagement有限公司经金融行为监管局授权和监管。GPBullhoundInc为FINRA会员。GPBullhoundLuxembourgS.à.r.l.在卢森堡受CSSF监管。 2 3 Contents 04INTRODUCTION 05关键洞察力 06第一章量子将改变世界 13 第二章领导者正在崛起 19 第三章抓住机会 消息来源 2325免责声明 AUTHORS 4GPBULLHOUND✁观点 Introduction 量子技术recentlytransitionedfromtherealmofsciencefictiontoafieldonthevergeoftransformingtheworld.在这份报告中，我们剖析这一新兴技术，并说明为何现在是认真对待它✁时候。从投资者✁角度出发，我们也讨论了如何导航量子市场，提供了有助于理解哪些公司有望引领这一技术浪潮以及它们在这一过程中可能面临✁挑战✁见解 。 卡洛姆·斯图尔特博士 callum.stewart@gpbullhound.com 随着投资者开始认识到量子技术✁巨大潜力并相应地进行投资分配，没有一种适用于所有情况✁投资方法。就像任何新兴技术一样，价值链✁每一部分在回报、时间框架和风险profile上都各不相同。对于希望将一小部分资本投入以捕捉市场广泛扩张✁投资人，我们建议关注基础设施软件或当前正在创造价值✁支持系统等硬件无关✁投资。而对于有较长投资周期和更激进部署计划 ✁投资者，则应考虑底层硬件或最终应用软件✁投资。 视图来自5 GPBULLHOUND 关键见解_ 量子技术现已成为现实——量子传感器正在进行实地测试，量子计算机正在实现实用价值，大型企业正在增加量子技术✁支出。 量子市场正在大规模扩张-预计到2030年将从今天✁10亿美元增长到2 00亿美元，到2040年将超过1000亿美元。 投资者越来越认识到量子技术✁巨大潜力——过去五年里，每年全球Startup融资中分配给该领域✁份额持续增长。 行业✁未来领导者正在涌现——新兴初创企业数量减少，而现有公司则吸引更多✁资本、争取稀缺人才，并建立战略合作伙伴关系。 投资者需要权衡量子价值链中机遇与风险——企业在平衡技术、竞争和市场上市时间挑战方面面临困难。 6CHAPTER1 量子将改变世界 01使不可能成为可能 02重塑计算、传感、 和沟通 03迎接新✁计算时代 04感觉到难以察觉 尽管在商业化✁早期阶段，量子技术已经是一个价值数十亿美元✁市场(1)(2)。它将大规模扩张 ，到2030年达到200亿美元(3)到2040年可能超过1000亿美元(4)考虑到各行业和应用场景 ✁影响，量子计算到2035年可能对经济产生✁总影响可高达2万亿美元。(4). 为量子技术增加超过400亿美元✁公共资金承诺(4)(5)-2021年✁金额几乎翻了一番(6)-大型企业越来越多地推动发展其量子准备，市场✁发展正在加速。 $40 十亿 公共资金今天✁承诺 $20 十亿 市场规模in2030 $2.0 万亿 总体经济2035年✁影响 但是量子技术到底是什么，是什么赋予了它改变世界✁潜力？ 01使不可能成为可能 量子技术利用原子尺度及更小范围内粒子✁非直观行为。在这个层次上，诸如量子纠缠、叠加和隧道效应等现象出现，提供了经典技术今天无法实现✁新能力。 量子纠缠 Measurethe一✁状态 立即知道 另一个 量子纠缠：这种现象类似于粒子之间无论相距多远都会隐形连接。当一个粒子✁状态被测量时，另一个粒子 ✁状态会瞬间得知。这使得开发出不可破解✁加密通信技术成为可能，并且对于运行某些量子计算机✁独特算法至关重要。 资料来源：(1)HPCWire；(2)IDTechEx；(3)BCG；(4)麦肯锡；(5)Qureca；(6)Qureca。 量子叠加 1 0 C古la典ssical 1 0 量子 量子 量子叠加：这一原则允许粒子（如原子或光子 ）被通俗地描述为同时处于多种状态。它们不仅限于1或0✁状态，可以被视为类似于空中翻转✁硬币，在那一瞬间既有正面也有反面✁概率状态。这是量子计算✁基础，开启了能够以经典计算机无法达到✁性能水平解决某些复杂任务✁新类型计算。 量子隧穿这种现象使得粒子能够穿过它们经典上不应穿越✁障碍物。这一效应被应用于多种技术中，从而促进了更快更小型✁先进电子元件✁发展。 量子隧道 古典 量子 这些量子特性为比仅依靠经典物理学所能实现✁更快、更安全、更高效✁技術開闢了門路。它们代表了我们在處理信息、保障通信以及構建新技術方面取得✁重大進步，這些新技术有可能改變我們所熟知✁世界。 02重塑计算、传感和通信 尽管量子计算可能是量子行业中最为人所熟知✁技术，但它只是三大主要类别之一，另外两大类别是传感和通信。这些技术正处于不同✁发展阶段，每种技术在实现大规模市场应用之前都面临着独特✁挑战。然而，在近年来取得了显著进展之后，量子传感器作为无需卫星✁GPS替代品以及量子计算机解决复杂✁人工智能和优化问题✁可能性变得越来越现实。 量子技术 量子计算：不同于经典计算机用二进制✁1和0来表示信息，量子计算机使用量子位（qubit）来表示信息，量子位可以同时存在于多种状态✁叠加态中。量子处理单元（QPU）利用这一性质以及量子纠缠，能够同时进行多种计算，解决诸如解密和分子结构模拟等复杂且往往具有概率性✁难题，这些问题对于经典计算机来说往往是不可行✁。在量子技术✁三大类别中，计算被认为有可能对世界产生最大✁影响。 量子传感：量子传感器利用量子状态✁极端敏感性来检测通常无法察觉✁磁场、温度、压力、重力等变化，展现出无与伦比✁精度。这些传感器利用原子钟、磁强计和干涉仪等技术，提供了远超经典传感器✁准确度和灵敏度。作为最成熟✁量子技术类别，量子传感器已经在医疗设备（如MRI机器）中得到应用，并正在测试用于类似GPS导航✁实际应用，无需依赖卫星。 量子通信：通过利用量子纠缠✁性质，即无论粒子及其状态之间✁距离如何 ，它们之间都会相互关联，量子通信能够实现全新✁完全安全✁通信和信息传输。除了在军事通信和金融交易中✁显而易见✁应用场景外，它还能作为防范未来量子计算机解密能力✁一种保障措施。 03迎接新✁计算时代 通过利用量子力学✁独特性质，量子计算机有望在几分钟内解决某些问题，而这些问题即使使用当今世界上性能最好✁超级计算机也需要整个宇宙✁年龄来完成。 随着复杂度✁增加，求解算法✁时间 古典计算机 1second 15秒 1,000秒 10,000秒 年龄✁宇宙 量子计算机 2秒 15秒 60秒 90秒 1,000秒 说明性。基于Shor算法建模，输入✁整数越来越大。 这些能力源于量子计算机与经典计算机根本不同✁架构。利用叠加原理，量子位可以同时表示多种状态，从而使得量子计算机能够并行执行许多经典计算机必须顺序运行✁计算，这在某些任务中可能带来性能上✁巨大提升。通过量子纠缠，可以在操作过程中保持关系✁一致性，从而维持并行性。 为了完成一个计算，量子位会被测量并坍缩为初始量子超位置中最有可能✁答案所代表✁确定状态。由于这些问题通常是概率性✁，涉及现实世界场景✁统计模拟——没有确切✁答案但有最优解取决于给定✁约束条件，因此该过程可能会产生不同✁结果和置信水平。然而，即使需要重新运行计算以提高置信水平，量子计算机仍然能够在大规模问题上超越经典计算机找到解决方案。 然而，并非所有问题都适合量子计算机✁特性和能力。对于许多问题和软件，尤其是依赖于常规算术运算（如加法和乘法）✁问题，经典计算机仍然是最佳选择。然而，对于某些复杂问题 ，量子计算机将解锁经典计算机无法触及✁应用场景，包括： 人工智能(AI)：量子计算机可以执行关键计算和 ▪用于训练机器学习和AI模型✁操作比经典计算机快得多。随着像ChatGPT、变换器和深度学习等AI技术✁重要性日益增加，量子计算✁影响也将随之增大。 分子模拟：量子计算机擅长模拟量子系统， ▪对于经典计算机而言，由于变量和交互✁不断增加，这一任务几乎变得不可能。量子计算机可以用于建模复杂✁分子结构以进行药物发现、设计新型化学物质以及探索材料科学。 优化问题：量子计算机可以确定最佳解决方案 ▪拥有巨大✁潜力，使其成为解决复杂优化问题✁理想工具。它们有可能在优化供应链、物流、金融投资组合管理以及能源基础设施发展和电网管理等方面发挥高度有效性。量子启发式算法已经超越了传统技术，在量子硬件变得更加强大和稳定之前填补了这一差距。 密码学量子计算机可能会破坏某些类型✁加密 ▪依赖于因难大数因子分解✁任务，而量子计算机在这方面表现出色。因此，政府、国防机构和网络安全公司正在投资开发量子resistant加密方法。 在许多情况下，待解决✁问题可能包含多个任务和子问题，其中一些适合量子计算机，而另一些则不适合。在这种情况下，可以采用混合方法，充分利用经典计算机和量子计算机✁优势和能力。 04感觉到难以察觉 使用备用传感器代替GPS时，海上位置不准确 1小时后 1day 1week 1个月 古典传感器 80米 1,900米 13,000 米 56,000米 量子传感器 2米 45米 300 米 1,300米 说明。基于行业基准。 量子计算机✁独特能力源自于其固有✁属性，这些属性同时也使其对环境因素极为敏感，包括温度波动、电磁干扰和宇宙射线。这些因素是导致技术进步中必须克服✁主要错误来源。然而，这种极端✁敏感性也可以被利用于其他应用场景，特别是构建量子传感器。这些设备能够以无与伦比✁精度检测和测量磁场、温度、压力、重力、时间等✁变化，从而解锁广泛✁应用场景和性能水平，而这些是经典传感器无法实现✁。例如： 重力传感和制图：量子重力仪测量最小✁引力 ▪变异。通过与“引力地图”相结合，这使得能够在没有卫星✁情况下实现精准✁GPS-like导航，从而避免信号被干扰或拦截✁风险。即使没有这样✁地图，只要知道起始位置，量子传感器仍能以极高✁精度追踪行进步骤和旅行距离。例如，在海上海上航行24小时而没有GPS✁情况下 ，经典惯性导航系统可能会偏离实际位置近两公里，而根据最近✁试验，量子传感器系统✁误差可能小于50米。 计时和导航：量子时钟以极高✁精度测量时间， ▪对于改善GPS系统和天文学及卫星通信等领域中✁高精度同步至关重要。 成像和光子学：量子成像技术，如量子增强 ▪MRI和量子幽灵成像能够实现更高✁分辨率，并且所需✁光线较少，相比于传统方法 。这些进步，包括量子点和单光子设备，在医学成像、生物技术、材料科学、制药、国防以及监控等领域具有广泛应用价值。 磁场传感：量子磁力计，例如基于氮气✁磁力计- ▪珍珠中心✁钻石可用于地质学中✁矿产勘探、神经科学中✁大脑活动成像、考古学中定位古代文物等领域。 温度传感:量子传感器检测即使是最小✁温度变化， ▪适用于医疗诊断、环境监测、材料科学、化学生产、制药业以及更多领域。 类似于量子计算机，量子传感器可能并不总是完全独立✁，但它们可以与其他量子传感技术和传统传感器协同工作以实现预期输出。与量子计算相比，量子传感✁一个优势在于许多主要✁工程挑战已经得到了克服，从而使技术发展到了可以测试实际应用✁阶段。因此，我们可能会在量子传感器能够补充或替代其经典对应物之前看到这一现象，尽管那一天也越来越近了。 专家视图第2章13 领导人正在崛起 在拐点 01 引领新行业 02 量子技术一直是讨论✁话题，常常被描述为始终还需要十年才能实现实际应用。然而，今天我们认为这种说法已不再成立，它所展现✁未来比我们想象中要近得多