2025年被联合国教科文组织定为“国际量子科学与技术年（IYQ）”，这不仅是对量子力学诞生100周年的纪念，更是对量子技术从理论与实验走向实际应用、实现产业化的全球性呼吁。量子技术主要涵盖量子计算、量子通信和量子精密测量等，其中，量子计算是以量子比特（qubit）为基本单元，根据量子力学原理进行高速运算、储存、处理信息的新型计算技术。目前全球范围来看，量子计算产业处于前期技术研发、原型产品验证和应用探索阶段，尚未能提供实际应用价值，存在规模小、投入大、应用少等特点。但随着数据量的爆炸式增长，全球均面临着巨大的数据处理需求，量子计算概念与技术路径日渐清晰、优越性日益凸显，解决经典计算无法完成的任务，将在人工智能、生物医药、金融等领域大有可为，成长为未来战略性产业。
01我国量子计算产业链各环节发展现状量子计算产业是以量子力学原理为理论基础，围绕量子计算机的研发、制造、应用及生态构建形成的综合性产业体系。量子计算产业链可划分为“技术层—操作层—应用层”。其中，上游技术层主要是搭建量子计算机硬件和软件的赋能技术，包括量子芯片、量子比特测控系统、量子比特环境等；中游操作层包括量子计算硬件整机、系统软件、应用软件、云平台等；下游应用层主要指量子计算能够实际应用的领域，如国防军工、金融、生物医药、化学化工等等。
目前美国在量子计算技术水平和产业化水平上均具有明显优势，我国崛起迅猛，并已经取得不俗成绩，但与美相比仍有一定差距，处于跟跑阶段。总体来看，我国量子计算产业链呈现“头重脚轻”的特征，上游硬件研发势头强劲，尤其在超导和光量子两条主线上已占据一席之地；中游软件、算法领域有明显短板；下游应用场景开发尚不充分。
1.上游技术具备优势、产品类型平衡，核心产品生产能力不足
根据国际咨询机构ICV TAnK发布的《2024全球量子计算产业发展展望》报告，截至2023年底，全球共有238家涉足量子计算上游赋能技术的企业。其中，我国企业达85家，位列第一，其后是美国（54家）和德国（25家），我国企业主要涉及量子计算测控系统、真空设备、稀释制冷机、激光器等多个方面，产品类型丰富、技术水平进步较快、挑战能力较强。
我国主要在量子芯片和低温设备两个核心领域与美国有较大差距。芯片制造环节所需的超净间、光刻、蚀刻、蒸镀几乎都需要进口设备。而满足超导计算所需的低温环境，目前只有国外产品能够满足，尽管我国近期已成功研制出高性能指标的无液氦稀释制冷机，但在脉管制冷机、核心部件蒸馏室等核心技术上，仍存在一定差距；同时，我国的稀释制冷机在全球市场上的竞争力也需要更多的时间检验。
2.中游整机追赶能力较强，但尚需更多技术突破
从全球来看，目前量子计算机技术路线仍未收敛，超导、离子阱、中性原子、光量子、半导体、拓扑等多种技术路线各有千秋，其中超导、离子阱、中性原子是当前实现通用量子计算的三条主流路线。量子计算机整机的全球竞争格局仍是美国与中国处于第一梯队，两国都更为深刻地认识到量子计算的技术重要性和战略意义，在政策与资金上都有所倾斜，欧洲与亚太其他地区处于第二梯队。
截至2023年末，全球共76家量子计算整机公司中，美国拥有20家，是整机公司最多且类型分布最广的国家，且技术路线丰富，几乎涵盖了所有整机类型，形成了多元化、竞争化的市场格局。我国中游整机公司数量与类型仅次于美国，其中超导平台占据主导地位，离子阱、光子、中性原子等物理平台也有少数企业涉及。
3.中游软件、算法领域短板明显
软件方面，使用人工智能辅助量子硬件及量子硬件测控及量子线路设计成为系统软件的主流，例如谷歌开发的AlphaTensor、AlphaQubit等。未来，量子计算或将反哺AI，如帮助AI减少训练模型的参数等。算法方面，受限于硬件水平，含噪中等规模量子（Noisy Intermediate-Scale Quantum，NISQ）算法仍是当前最主流的方向。目前全球已有100多家专业的量子软件、算法初创公司，但我国在这一领域刚刚起步，仅有本源量子和中科院量子创新研究院等少数团队能够提供真实量子计算服务，且与国外同类产品相比，量子比特数量还相对较少。
4.中游云平台开始崭露头角，受限于用户依赖难以突围
量子计算云平台提供了一种新的触达量子计算系统的方式，满足一部分人群研究与开发需求，以便开发者和用户访问和使用量子计算资源，进行量子算法的设计、测试和优化。国内企业如华为、本源量子、国盾量子等公司都在布局云平台，中国电信发布的“天衍”，实现了“天翼云”超算能力和176量子比特超导计算能力的融合。但值得注意的是，目前较知名和流行的量子计算软件开源平台主要仍是IBM的Qiskit、英特尔的QAT、亚马逊的Braket等，其中Qiskit作为早期推出、用户友好、与IBM量子硬件系统紧密结合的平台，目前仍占据主导地位。用户习惯在近些年已经有了一定的养成，围绕平台的生态也正在建立，这使得平台的市场格局难以突围。
5.下游应用场景尚不充分、资本参与不足
下游主要是量子计算根据特定的行业场景和应用需求，面向用户提供数据分析、复杂问题优化等解决方案，可涉及国防军工、金融、医药、汽车、化工等诸多领域。如在金融领域，解决如资产组合优化、资金流优化等各种复杂的优化问题。在生物医药领域，可精确地模拟分子性质，预测药物的效果和副作用，从而加快新的疫苗和抗癌药物的开发进程、降低研发成本，等等。受限于量子计算机的发展程度，当前全球范围内都未达到完全产业化，各类应用合作尚处于早期探索阶段。目前我国各行业对量子计算的认识尚不充分，未形成足够的应用场景。尽管在本源量子和建信金科等公司的推动下，量子计算已应用于金融领域，其他行业的参与程度远远不够。
正由于目前我国大多数量子计算相关公司都是以纯粹的研发模式运作，缺乏实际的应用场景，使得投资者审慎评估其商业性，从而影响投资流动。2024年，尽管全球资本市场对量子计算的关注度和投资回报信心显著增加，但我国资本相对谨慎，与技术发展速度不甚匹配。从总融资规模来看，2024年全球量子计算领域融资总额为20.15亿美元，较上年增长30.34%。我国融资规模仅0.47亿美元，较上年（0.60亿美元）甚至略有下降，位居全球第七位，低于英国（1.80亿美元）、加拿大（1.75亿美元）、澳大利亚（0.94亿美元）等国家，与美国（12.60亿美元）更是相去甚远。从交易活跃度来看，美国以17笔交易遥遥领先，我国位居第二（6笔），单笔融资体量较小。我国量子企业资金主要来源于政府支持，社会资本参与意愿较低。
02优化发展量子计算产业的国外经验与建议
1.尽快从国家层面出台产业支持政策
量子计算领域的大国竞争日趋激烈，各国针对性政策密集出台。如美国2020年出台《美国量子网络战略构想》，英国2021年出台《国家量子技术发展战略》、2023年出台《国家量子战略》，日本2022年出台《量子未来社会愿景》。建议我国应尽快从国家层面出台量子计算科技和产业支持政策体系，整合各地资源，推动完善高校、科研院所和企业相互配合的发展模式，加快推进量子科技成果转移转化，形成各类创新主体的协同创新格局。
2.基础研究与成果转化并重
西方主要科技强国更加重视基础研究的作用，如美国在2016年发布《发展量子信息科学：国家的挑战与机遇》强调要设立稳定、长期的核心研究计划以推进基础研究持续发展；随后在2018年通过《国家量子科学计划法》，批准了五年内12.75亿美元的联邦研发支出，支持量子科技攻关。2021年德国公布20亿欧元量子计算支持计划，用于提升底层基础技术自主创新能力，掌握量子技术发展的核心话语权。谷歌、IBM等全球领先科技公司均在量子计算领域加大研发投入以求实现“量子霸权”。建议进一步鼓励加强基础研究和探索，引导产业链龙头企业参与技术攻坚，推进量子核心器件和关键技术攻关，在关键技术领域实现自主可控。同时，依托概念验证中心、中试熟化平台建设，提高量子科技理论研究成果向实用化、工程化转化的速度和效率，避免创新成果陷入“死亡之谷”。
3.完善人才培养体系
随着量子信息全球化竞争愈加剧烈，各国通过发布国家人才计划，在培育本国人才的基础上，广泛招募世界级的量子科学人才。如英国在2023年发布的《国家量子战略》、日本在2020年出台《量子技术创新战略》均提出要能够继续吸引、培养和留住世界领先的专家。建议一是在高等教育培养体系中增设量子科学专业与课程、挖掘吸引国外专家，扩大专业人员队伍。二是需要关注具有数学和物理基础、工程技术背景深厚的复合型人才，在传统基础研究领域、工程应用开发领域之间架起“桥梁”，同时注意管理、市场等与之配套的各类人才的培养。可参考美国企校联合培养的模式，如IBM宣布与芝加哥大学、东京大学、延世大学等合作，共同支持美、日、韩的量子科学教育。
4.构建量子计算创新生态系统
与美国相比，我国还未形成企业、高校与科研机构分工协作、共同发展的组织结构，各机构之间的合作有待加强。全球很多国家及其大型企业都开始积极构建整个量子计算机生态系统。如IBM早在2017年就成立了量子计算产业联盟，由世界500强企业、学术机构、初创公司和国家研究实验室等组成，成员总数超过210个，涵盖航空、金融、汽车、能源、保险等多个领域。建议鼓励行业龙头企业打造量子科技企业联盟，鼓励国有企业率先开展量子计算应用场景示范，展开金融、生物医药、人工智能、智能制造等领域的先行探索，以多元应用需求牵引行业技术发展。
