量子科技以量子力学基本原理为基础，依托量子叠加、量子纠缠、量子不可克隆等特性，主要应用于三大领域：量子计算、量子通信与量子精密测量。作为新一轮科技革命和产业变革的前沿方向，量子科技是对传统信息技术体系具有颠覆性影响的重大创新领域，已成为全球科技竞争与产业布局的战略制高点。当前量子科技正处于从科研突破向产业化探索过渡的关键阶段，有望加速构建未来产业发展新动能。
以下内容我们就以量子科技为研究对象，对相关问题展开分析梳理。首先，我们将聚焦量子科技行业概况、政策格局、中美市场技术路线差异等问题；其次，将对量子科技的三大细分领域——量子计算、量子通信和量子精密测量进行梳理，试图展现三个领域的产业情况及后续市场空间；同时，我们也将会对量子科技整体产业链、相关公司发展情况、量子科技后续发展趋势进行分析，希望通过上述问题，加深大家对量子科技行业的了解。
01量子科技行业概况
1、量子科技内涵
量子是现代物理学中描述微观世界的基本单位，是能量和物质不可再分的最小载体。量子科技就是通过对微观量子系统中物理状态的制备、调控和测量，利用量子叠加、量子纠缠等效应实现信息感知、计算和传输。不同于我们日常感知的宏观世界，量子世界有着颠覆常识的运行规律：一个量子系统可以同时处于多个状态的叠加（量子叠加），两个相互纠缠的量子无论相距多远，状态都会瞬间同步变化（量子纠缠），任何对量子态的测量都会不可逆地改变其状态（量子不可克隆）。
量子科技的核心范畴涵盖量子计算、量子通信与量子测量三大领域。其中，量子计算依托量子比特的叠加特性与纠缠效应，实现计算效率的指数级提升；量子通信基于量子纠缠原理与不可克隆定理，构建起具备无条件安全性的通信模式；量子测量则借助量子态的高灵敏度优势，达成对物理量的超高精度探测。具体来看，量子计算的核心优势体现在以下三方面：突破传统算力瓶颈：量子比特可同时处于0与1的叠加态，且多量子比特间能形成非局域纠缠关联，这使得量子计算机具备指数级并行计算能力。在大数分解、复杂系统模拟等特定问题场景中，其计算效率显著超越经典计算机。利用量子隧穿效应：量子计算的核心机制之一是对量子效应的主动应用。以超导量子计算技术为例，结成库珀对的电子通过量子隧穿方式穿越约瑟夫森结，进而构建超导量子比特，为量子计算的实现提供核心支撑。优化热耗散问题：量子计算采用可逆式信息处理方式，相较于传统计算的不可逆操作，可有效缓解热耗散效应带来的影响，为计算系统的稳定性与能效提升奠定基础。
量子计算具备巨大的计算能力，为解决当今计算机和可预见的未来无法解决或需要太长时间才能解决的问题提供了巨大的潜力。但在量子计算的巨大潜能的同时，其对信息传输安全也构成了重大威胁，而新兴的量子通信技术，包括后量子密码学（PQC）和量子密钥分发（QKD）等技术，则能够降低安全风险，使人们专注于量子可以带来的众多好处。同时，虽然量子计算目前还处于早期阶段，但量子精密测量领域正在以更快的速度发展。量子测量利用量子态对环境的高度敏感性，突破传统测量技术的“标准量子极限”，在时间、磁场、重力等物理量测量中实现精度跃升。当前，量子测量产业呈现“技术成熟度分层、应用场景多元化”的特征，成为量子科技中“最接近商业化”的领域之一。
2、量子科技的基本原理
量子科技以量子力学为核心基础，依托量子叠加、量子纠缠、量子不可克隆三大核心原理，突破经典物理与信息技术的极限，构建全新的信息处理、传输与测量体系。
量子叠加：经典计算机以比特为基本单位，仅能处于0或1单一状态；而量子科技以量子比特（Qubit）为基本单元，可同时处于0和1的叠加态。1个量子比特可承载2种状态，N个量子比特可承载2^N种状态，使量子计算具备指数级并行处理能力，算力随量子比特数量增长呈爆发式提升，可快速破解经典密码、模拟复杂分子结构、处理海量数据。
量子纠缠：两个及以上量子粒子可形成量子纠缠态，无论相距多远，粒子状态始终瞬时关联、相互影响。这一特性为量子通信、量子隐形传态、量子分布式计算提供核心支撑，实现信息的超远距离安全传输与协同处理。
量子不可克隆：根据量子力学基本原理，无法精准复制未知量子态，任何窃听行为都会扰动量子态并被即时检测。这一原理从物理层面保障量子通信的绝对安全性，彻底解决传统加密技术被破解的风险，成为国防、金融、政务等高安全领域的核心保障。
3、量子科技正处于技术快速突破、产业竞争加剧的蓬勃发展新阶段
回顾全球量子科技发展历程，主要包括理论奠定阶段、技术萌芽与原理验证阶段，以及技术崛起与产业竞争阶段，量子芯片、量子传感器等关键技术加速突破，规模化应用场景持续拓展，各国纷纷加大研发投入与战略布局，全球量子科技产业竞争日趋激烈。理论奠定阶段（1900-1930年）。以普朗克提出能量量子化、德布罗意提出物质波理论、海森堡提出矩阵力学和不确定性原理等为标志，量子力学的核心理论框架逐步建立，为后续发展筑牢根基。技术萌芽与原理验证阶段（1940-2000年）。费曼提出“量子计算机”概念，威斯纳提出“共轭编码”将量子态用于加密，Bennett和Brassard提出BB84协议奠定量子密钥分发理论基础，Shor提出Shor算法证明量子计算机可高效破解RSA加密，量子科技从理论走向技术原理验证。技术崛起与产业竞争阶段（2001年至今）。量子科技进入快速发展与产业竞争期，IBM运行Shor算法验证量子算法可行性，中国在量子领域成果斐然，发射“墨子号”卫星、建成“京沪干线”量子保密通信网络、“九章”“祖冲之二号”量子计算机问世，诺贝尔物理学奖也表彰了在电路宏观量子隧穿和能量量子化方面的发现。
4、量子科技的战略价值已成为全球共识
目前，全球主要国家均已将量子科技纳入国家战略布局，形成美国、中国领跑，欧洲各国及日本、韩国加速追赶的产业竞争格局。
在当前科技持续演进的背景下，量子科技已成为前沿科技领域的核心研究方向，其发展进程深刻影响全球科技格局重构。2025年为联合国教科文组织确立的“国际量子科学与技术年”，此举既是对量子力学诞生百年的纪念，也是推动量子技术从理论研究向工程实现、从实验室探索向产业应用转化的全球性倡议，标志着全球量子技术进入产业化加速推进的关键阶段。同期，2025年度诺贝尔物理学奖授予约翰・克拉克、米歇尔・H・德沃雷与约翰・M・马蒂尼斯三位量子物理学家，以表彰他们在电路中宏观量子力学隧穿效应与能量量子化方面的发现，这一认可进一步凸显了量子科技在基础研究与应用探索领域的重要价值，印证了该领域的前沿性与发展潜力。
美国突出技术原创与生态构建。IBM、谷歌、英特尔、微软等大型科技公司与拿到风投的初创企业，是量子科技创新的驱动力，美国政府则通过“国家量子计划”投资支持基础研究；IBM、谷歌等科技巨头主导量子计算硬件研发与云平台建设（如IBM Quantum Cloud接入自研及第三方硬件）；Quantinuum、IonQ等初创企业在离子阱、中性原子路线上深耕。2024年美国在量子计算领域融资额占全球60%以上，在量子科技成果上继续领先全球；去年5月，美国以国家安全为由将22家中国量子科技研发机构列入出口管制实体名单，试图通过科技封锁和打压以巩固自身优势。
中国注重政策驱动与产业链协同。截至2025年4月，全球公共部门宣布的量子技术领域投资已达540亿美元，其中中国153亿美元位居榜首。科研机构（如中科大、中国科学院）在量子计算（祖冲之）、量子通信（墨子号）领域取得原创成果；企业层面，阿里、腾讯等巨头布局量子计算云平台，国盾量子、本源量子等初创企业推进QKD设备与量子计算样机研发；运营商（中国移动、中国电信）则构建量子通信网络与量子计算云平台，推动应用落地。2025年11月，中国超导量子计算机“天衍-287”建成，搭载105个数据比特和182个耦合比特，处理速度超越当前最快超级计算机4.5亿倍，标志着中国正以坚实步伐迈向量子科技的前沿。
欧洲、日韩聚焦细分领域突破。欧盟推进“欧洲量子通信基础设施（EuroQCI）”，计划2027年建成全欧量子通信网络；日本NICT研发高速QKD技术；韩国SKT收购瑞士ID Quantique，推动量子通信与5G融合，这些地区在量子测量、量子通信应用上具备一定优势，但整体规模与中美存在差距，这从全球量子技术专利的申请情况也可以看出端倪：2014至2024年，全球量子技术专利总量增长五倍，中国、美国和世界知识产权组织（WIPO）是主要申请地，三者2024年合计控制88%的专利。中国从1011件增长到7308件，在量子通信领域较突出；美国从613件，增长到2301件，但技术更聚焦量子计算核心领域；欧洲、日韩专利数量则较少。
02政策格局
1、全球政策：美欧持续加大投入，强化量子科技战略主导权
目前，全球主要经济体普遍将量子信息技术的发展上升至国家战略层面，欧洲、美国政府不断加大对量子计算产业的支持力度。自2016年以来，美国陆续发布多项利好政策推动量子科技创新，并持续扩大财政投入。2024年，美国国会预算办公室（CBO）修订并发布了《国家量子倡议重新授权法案》，授权2025-2029财年量子科技拨款额度由18亿美元上调至27亿美元（+50%），以强化其在全球量子竞争的领先地位。自上世纪90年代起，欧洲国家持续关注并推进量子计算发展，英、德、法等国相继出台量子战略与科研计划，带动量子科技产业体系化布局。欧盟层面则通过标准化与协同机制强化资源整合，助力提升欧洲整体竞争力。
2、中国政策：从科研突破到产业落地，量子技术步入体系化发展阶段
伴随全球量子计算热潮兴起，中国政府近年来持续加大对量子科技的战略投入。中国量子信息产业政策的演进大致分为三个阶段。早期以技术研发为重点，2016年的《“十三五”国家科技创新规划》和2021年的《“十四五”数字经济发展规划》等政策均将量子科技列为战略前沿领域；中期阶段开始强调成果转化与应用示范，2022年中央经济工作会议提出要加快量子计算应用推广，标志着量子技术进入实用化探索期；目前，政策重心进一步转向产业生态建设与商业化落地，引领量子技术从科研突破走向经济赋能。2025年，中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议发布。其中指出，前瞻布局未来产业，探索多元技术路线、典型应用场景、可行商业模式、市场监管规则，推动量子科技等成为新的经济增长点。
与此同时，自2018年以来，美国就持续强化对量子科技的出口与投资管控。2024年9月美国商务部工业和安全局（BIS）发布《临时最终规则（IFR）》，针对量子计算实施新的出口管制，进一步扩大限制范围，将稀释制冷机、低温电路及相关软件纳入出口限制清单，并禁止美国资本投资中国量子计算企业；中国科学院、合肥国家实验室及中科大等机构被列入“实体清单”。在外部技术封锁加剧的情况下，我国正加快推进核心设备国产替代，稳步提升在全球量子计算竞争格局中的核心地位。
03中美技术路线对比
中美量子科技竞争已形成“双强并立、各有侧重”的格局。中国在量子通信工程化和规模化应用上全球领先，并在量子计算原型机的“优越性”演示上取得突破；美国则在量子计算硬件多样性、软件生态和私营资本投入上占据优势，并在量子传感等基础领域保持强劲实力。
量子科技已经成为中美博弈的新战场，但两国发展路径各有特色。中国主要以国家战略驱动：通过“五年规划”顶层设计，集中资源支持国家级实验室（如中科大）、央企（如中电信量子）和重点企业进行攻关。美国则依靠其强大的市场生态：参与玩家主要包括谷歌、IBM、微软、亚马逊、英伟达、高通等科技巨头，IONQ、Rigetti、D-Wave等初创公司以及MIT、斯坦福等高校。
技术路线对比：美国计算强，中国通信优。
相关人士认为，短期中美将在各自优势领域继续领跑，但都面临技术瓶颈与生态短板。中国面临的核心挑战是供应链安全，核心器件（如稀释制冷机、高品质量子芯片）的自主可控将成为战略重点。如在产业链上游，铌钛超导材料纯度仅99.9%，比美国低1个数量级，稀释制冷机等关键设备虽实现国产替代，但性能仍有差距。美国的短板则在于技术封锁的反噬与应用成本高企。
量子计算领域，超导、光量子、离子阱、中性原子等主要技术路线并行发展，差异体现在物理实现载体、比特操控手段、比特规模可扩展性、环境要求等方面。量子计算发展正处于技术攻坚的关键期，核心目标之一是研制实用化的量子计算原型机。量子纠错是推动量子计算从实验室走向实际应用的关键，目前仍处于理论研究与实验验证阶段，尚未满足极低错误率等实用化要求。
近年来，超导、量子阱、中性原子、光量子等主要技术路线在量子比特规模和逻辑门保真度等提升明显。其中，超导路线：业界重点关注的路线之一，可扩展性较好，但极低温运行环境是其一大制约；离子阱路线：计算保真度高且量子比特连接灵活，但规模化扩展困难；中性原子路线：扩展性超强，工程化是当前挑战；光量子路线：可室温运行、光子相干性好、抗噪声能力强。
美国依靠科技巨头的强大生态，在算力制高点占据卡位优势。如谷歌的Willow超导量子芯片，单量子比特门保真度达99.97%，纠缠门保真度99.88%，能在数十秒内完成数百万次量子测量。IBM推出1121比特的Condor处理器和模块化量子计算机IBM Quantum System Two，还构建了Qiskit编程框架，圈走全球85%的算法开发者。美国的技术路线多元：超导、离子阱、中性原子齐头并进，IonQ的离子阱量子计算机已经实现了商用（通过云平台提供算力调用）。
中国单点突破，成为全球唯一在超导、光量子两种体系均实现“量子优越性”的国家。中科大潘建伟团队的“祖冲之三号”超导量子原型机，以105比特实现量子优越性，处理随机线路采样任务的速度比美国超算Frontier快15个数量级，比谷歌同期成果高6个数量级。本源量子的“本源悟空”超导量子计算机，配置72个计算比特+126个耦合比特，免费向全球用户开放，吸引超477万人次访问。在光量子路线上中国同样领先，“九章三号”操纵255个光子，求解高斯玻色取样的速度比超算快亿亿倍。
量子通信领域，QKD、QRNG和量子安全直接通信等新型协议研究持续推进，系统性能和实用化水平提升，量子加密应用设备类型不断丰富。量子保密通信网络试验与应用探索也在持续开展。美国率先发布三项PQC算法标准并持续征集评估，我国启动PQC算法标准化工作。
中国在量子通信领域保持领先地位。中国已建成全球首条量子保密通信干线“京沪干线”，实现洲际量子保密通信；中国电信建成16个城市量子城域网，接入国家骨干网；国盾量子推出880比特超导量子集群。“墨子号”卫星已实现全球首次星地量子通信。
量子精密测量领域，技术或测量“探针”可分为原子、离子、固态自旋、超导、光子等，测量物理量包括时间频率、磁场、重力、角速度、电场、温度、应力应变、位移/相位等。量子精密测量技术具有军民两用特性，下游应用覆盖时频测量、电网、新能源、生物医疗、计量、深地勘测诸多行业领域，科研、医疗、国防等领域潜力巨大。
04量子科技之量子计算
1、实现算力优越，攻克纠错难关
量子计算是一种利用量子力学原理进行信息处理的计算模型，其核心是以量子比特(qubit)为基本运算单元，通过叠加、纠缠与干涉等特性实现信息处理方式的根本性变革。与传统计算机相比，量子计算在特定复杂问题(如大数分解、分子模拟等)上具备指数级加速潜力，通过特定算法，量子计算可以展现出比经典计算机更快、更准确、更节省资源的计算优势，有望成为推动未来算力跨越式发展的关键引擎。
当前全球量子计算竞争格局日趋激烈，技术封锁范围已从整机延伸至上游核心设备与部件。在这一背景下，中国正加速推进产业链自主化进程，在核心设备研发与系统集成方面取得显著进展，逐步构建起独立自主的产业生态。根据ICV TA&K & Quantum China研究分析，在量子计算机整机的能力地位排名方面，美国和中国处于第一梯队，欧洲与亚太地区(除中国)处于第二梯队。
量子计算机整机的价格从小几千万到大几千万不等，价格差异主要取决于包括比特数在内的性能指标，以及对芯片、配套稀释制冷机及测控系统等硬件设备的要求一一要求越高，总价自然越高。然而需要明确的是，量子计算机的比特数并非决定其能力的唯一标准。芯片的保真度、相干时间等质量指标同样至关重要。从“九章”到“祖冲之”系列的发展历程中，中国已成功研制出具备105个物理量子比特的处理器，这无疑是世界级的成就，并在特定硬件路线上实现了“量子优越性”，标志着中国在算力维度上已证明其超越经典计算机的潜力。
但根据光子盒等研究显示，“量子优越性”的达成并不等同于“量子实用性”的实现。其中，“量子纠错”是迈向实用化的关键瓶颈。物理量子比特本身极为脆弱，其固有错误率远高于经典计算机的基本要求。若要将“不完美”的物理比特升级为“完美”的逻辑量子比特，就必须通过量子纠错编码一一通常一个逻辑比特需要数十个至数万个物理比特进行冗余编码与保护。量子纠错的核心在于突破“纠错阈值”。要成功实现纠错，并确保逻辑量子比特的寿命和保真度优于其构成元件，单个物理比特的门操作保真度必须超过一个极高的门槛(通常为99.9%以上)。如果物理比特的保真度低于这一阈值，那么再多的物理比特堆砌也只是“Garbage In，Garbage Out”，无法构建出有效且能长时间运行的逻辑量子比特，更无法支撑具有实际应用价值的量子算法。
谷歌Willow的发布以及该团队研究人员近期提出的“量子回声”算法，实现了可验证的量子优势。随后，IBM宣布在AMD的商用现场可编程门阵列(FPGA)芯片上，实时运行了其核心的量子错误纠正算法。这些科技巨头在量子领域的动作或许表明了一种行业趋势一一即在追求减少物理量子比特错误基础上，实现可扩展的逻辑量子比特，重点在于突破容错阈值和实时错误解码能力。通过量子纠错，可以使逻辑量子比特的保真度超越组成它的物理量子比特的保真度，这被称为“突破盈亏平衡点”，这有望成为量子计算从实验室走向工业级工具的标志。
技术路线方面，超导、离子阱与中性原子路线被视为实现通用量子计算的主流路径，其中超导路线在工程化实现上进展最为显著，而光量子、半导体等路线仍面临扩展性瓶颈。技术路线各有千秋，核心差异在于：物理载体(电路/离子/光子)、操控能标(微波/光频/静电)、环境需求(低温/真空/磁场)及扩展瓶颈(退相干/串扰/光子损耗)等方面。软件层面，人工智能技术与量子计算的融合日趋深入，不仅在硬件测控、线路优化等方面发挥重要作用，未来更可能形成量子-经典混合智能的新型计算架构。
算法开发仍以适应含噪中等规模量子处理器为核心的混合算法（NISQ）为主，而量子纠错领域的突破性进展(如Google提出的Gröss码协议)正为迈向通用量子计算奠定重要基础。应用层面，尽管量子优越性已在特定任务中得到验证，但受限于硬件性能，当前产业应用仍以探索性场景验证为主，整体处于从实验室走向实用化的关键培育期。
2、产业链：初具雏形
产业链上游是量子计算产业生态的底层基础，主要包括环境支撑系统、测控系统以及核心设备组件等，具体涵盖稀释制冷机、真空系统、低温组件、光学器件等多个领域，呈现出明显的技术路线分化和市场细分特征。其中，量子芯片成为全球量子计算产业竞争的核心焦点。量子芯片作为量子计算的核心部件，将量子比特和量子线路集成在基片上，完成量子信息传输、存储和处理等功能。近年来，全球科技巨头纷纷加码布局量子芯片领域，加速量子芯片研发步伐：谷歌发布量子计算芯片Willow，微软发布量子计算芯片Majorana1，AWS发布量子计算芯片Ocelot。同时，中国研究机构及企业也不断加大量子芯片研发力度，创新成果持续涌现，2025年6月我国首条量子芯片生产线在合肥正式启用，年产能达1000片，标志着量子计算技术从实验室阶段迈向产业化。
产业链中游是量子计算产业化推进的核心环节，企业数量较为集中，主要由量子计算整机制造商和量子软件开发商组成。在整机研制方面，专注超导技术路线的企业数量最多，布局离子阱、中性原子及光量子技术路线的企业也在持续发展。在软件开发方面，量子计算软件作为衔接量子计算机与实际应用的关键纽带，在推动技术实用化进程中发挥重要作用，主要包含面向应用场景开发的应用软件、实现量子指令集转换的编译软件、用于系统调控的测控软件、支持芯片设计的EDA工具、量子计算系统与云平台管理软件等。
产业生态下游是量子计算价值兑现的关键环节，主要由量子计算云服务提供商与行业应用企业构成。其中，量子计算云平台已成为融合软硬件能力、支撑应用探索与生态培育的核心载体。该平台整合量子计算与传统云服务能力，通过网络向用户开放量子计算机远程访问功能，凭借灵活的服务模式、便捷的接入方式与丰富的应用场景，正逐渐成为量子计算的重要发展方向之一，未来有望成为量子计算服务的主要提供形式。近年来，科技巨头、初创企业与研究机构为抢占应用生态核心地位，持续加大量子计算云平台的建设投入与推广力度。
3、量子计算市场规模及发展趋势
根据前沿科技咨询机构ICV数据，2023年全球量子计算产业规模达47亿美元，2023—2028年复合年均增长率（CAGR）预计为44.8%。受益于通用量子计算机技术进步与专用量子计算机在特定领域的规模化应用，2035年全球量子计算产业规模有望达到8117亿美元。
上游市场规模将由2024年的20.4亿美元增长至2035年的2527.2亿美元。当前量子计算芯片占比最高，主要因研发生产成本高、市场供给稀缺。未来量子比特测控系统增长最为迅猛，规模将从2024年的数亿美元增至2030年的217.4亿美元，并进一步升至2035年的996.2亿美元，增长近三个数量级。
下游市场中，金融领域应用潜力突出。当前量子计算正处于从前沿研究向实际应用突破的关键阶段，广泛活跃的多主体应用探索，是推动技术落地的核心动力。全球量子计算已成功应用于科研、化工、国防、金融等领域，助力行业数字化转型。随着量子计算机与各类应用场景逐步成熟，科研场景占比将快速回落。未来金融领域对量子计算需求将快速提升，应用规模将从2024年的0.26亿美元大幅增长至2030年的110.57亿美元。
05量子科技之量子通信
1、量子通信概述
量子保密通信与传统密码通信形成差异化竞争，在安全原理和实现方式上存在区别。传统密码通信属于现代密码学范畴，是基于数学算法与密码技术实现的加密通信。传统密码通信技术成熟度高、技术体系齐全、部署成本较低，但未来其算法可被量子计算破解，因此推进抗量子计算破译的抗量子密码（PQC）研究成为行业共识，目前尚处于标准化和试点部署阶段。量子保密通信是基于物理机制，具有抵抗计算破解的信息理论安全，产品已达实用程度，但技术标准体系仍在建设中，成本高、技术和应用仍处于推广期。
根据技术原理和应用场景，量子通信技术可分为量子密钥分发（QKD）、量子隐形传态（QT）、量子安全直接通信（QSDC）三大类。其中，量子密钥分发（QKD）是目前最成熟、最接近实用化的量子通信技术。基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理，量子通信提供了无法被窃听和计算破解的绝对安全性保证。其安全原理与计算复杂度无关，即使在未来强大的量子计算机问世也不会对其安全性形成威胁。具体而言，量子通信会将信息进行加密传输，在这个过程中密钥不是一定的，而是充满随机性，即使被相关人员截获，也不容易获取真实信息，即依托量子不可克隆原理与叠加、纠缠特性。
2、产业链：规模化商用
在量子通信与安全产业链上游，核心器件与材料涵盖了关键的技术组成部分。首要的是先进的量子芯片技术，作为整个产业链的基础，包括数据处理类芯片、电学芯片和光学芯片。光源则成为量子通信不可或缺的关键组件，作为载体，经过对其量子状态的调制操作后，可携带量子信息在不同通信节点间进行信息传输和共享。在通信接收端，单光子探测器发挥着至关重要的作用，确保对量子信息的精准检测。量子随机数发生器（QRNG）是保障通信不可预测性的关键工具。此外，其他核心器件如PPLN（周期极化铌酸锂）晶体、PPLN（周期极化铌酸锂）波导、光纤光缆等元件同样在上游产业链中发挥着关键作用。
在量子通信与安全产业链中游，划分为核心设备、网络建设集成、保密网络运营以及PQC。核心设备涉及到关键的量子通信设备，如QKD设备、组网设备和网络管理软件平台，这些设备确保信息的安全传输。网络建设集成用于构建高效、安全的量子通信网络，例如中国的国家骨干网、省骨干网以及城域网。保密网络运营则包括各运营商参与其中，推动量子通信技术的日常运行与维护。同时，产业链中游还加入了PQC领域，包括新一代的加密算法、安全协议、芯片等。这部分的发展使得产业链更为全面，更加关注未来密码学的演进。
量子通信与安全产业链下游涵盖了广泛的应用领域，包括国防、金融、电网以及终端等。在国防领域，量子通信技术应用于高度机密的军事通信，确保敏感信息的安全传输，有效防范窃听和网络攻击。金融行业通过量子通信技术实现更安全可靠的数据传输，提高对金融交易和客户信息的保护水平。在电网领域，量子通信可应用于保障电力系统中实时数据的安全传输，预防网络攻击和数据篡改，确保电网运行的稳定性。
3、量子通信市场规模与全球产业趋势
据光子盒研究院数据，2024年全球量子通信市场规模为12.9亿美元，较2023年增加2.1亿美元，同比增长19.4%；中国量子通信产业规模为2.8亿美元，占全球市场比重21.7%。根据ICVTA&K与光子盒研究院预测，2025年全球量子通信市场规模将达27.3亿美元，2030年将增至172.7亿美元，2024-2030年CAGR高达54.09%。
从全球产业趋势来看，量子通信的技术选择与国家战略目标、产业基础及技术发展阶段紧密相关：中国战略定位明确，正处于从量子密钥分发（QKD）向后量子密码学（PQC）过渡的关键时期，在着力推动量子密钥分发（QKD）技术实现领先的同时，加大后量子密码学（PQC）领域研发投入，形成技术体系双轮驱动格局；美国技术路线更侧重后量子密码学（PQC）的直接部署，其基于PQC的技术架构已在全球范围内逐步商用化，为应对量子计算带来的安全威胁提供前瞻性解决方案；欧盟则采取折中方式，主张量子密钥分发与后量子密码学并行发展，力求同步推进量子通信基础设施建设与抗量子密码算法应用，保障在全球量子安全格局中的竞争力。
06量子科技之量子精密测量
1、量子精密测量概述
量子精密测量技术通过操控与读取原子能级、粒子自旋等量子态的演化信息，实现对物理量的超高精度感知，其作用在于“让之前测不到的现在可以测得到，让原本就能测得到的测得更准确”。该技术体系根据实现路径主要分为囚禁原子/离子、固态自旋及超导传感等方向，可覆盖磁场、时频、重力、旋转等关键物理量的测量需求。其核心竞争优势在于突破经典测量极限的精度与卓越的抗干扰能力，这使其在国防侦察、资源勘探、医疗成像及下一代通信系统等领域展现出变革性应用潜力。典型应用场景以国盾量子的冷原子重力仪为例一一可以测量地球的重力加速度，精度达到小数点后八位，并且能够不间断联网进行组网测量，以测量地下地质的微妙变化。再例如，光量子雷达可检测空气中气溶胶等杂质，弥补了传统雷达人眼不安全、数据更新慢、光束可见易暴露、昼夜性能偏差、无法在人员密集区域展开工作的缺陷等。
2、产业链：初步完善
产业链上游涉及核心硬件，如激光器、探测器等，辅助器件及环境保障系统，欧美材料、器件和子系统供应商集中度较高。由于材料与器件种类繁多、不同技术路线需求差异大，供应链整合难度较大。
产业链中游的系统设备商是科技成果转化的核心环节。量子精密测量各技术路线的产业化成熟度差异明显。微波原子钟等量子时频基准产品相对成熟，并且已在秒定义、世界协调时、卫星定位导航等领域广泛应用。新一代光学原子钟、核钟研究蓬勃发展，有望进一步提升时间频率计量精度，成为时频计量新基准。原子磁力仪和重力仪等已推出样机产品，在心脑磁医疗检测、地质资源勘测等领域开展示范应用。光量子雷达已完成新一代产品的更新迭代，并应用于环保、气象、交通、应急等领域。量子陀螺仪和加速度计组成的量子惯性导航系统，以及里德堡原子天线电场测量系统等技术，有望在国防军工领域实现自主定位导航、战场态势感知等颠覆性应用，目前正处于技术研究与原型验证的早期阶段。
产业链下游应用覆盖诸多行业领域，科研、医疗、国防等领域潜力巨大。量子精密测量技术正成为传统传感测量的有效补充与增强方案，随着性能优化、工程化水平提升及成本降低，有望成为未来传感测量技术演进方向。但需要看到，部分技术路线仍面临成果转化难、商业价值尚未显现、资本投入有限等瓶颈。
3、量子精密测量市场规模及发展趋势
量子精密测量技术作为量子信息技术的核心支柱之一，近年来产业化进展显著，前景广阔。据ICVTA&K及光子盒研究院数据，全球量子精密测量产业规模预计从2024年的16.7亿美元增长至2035年的45亿美元，年复合增长率达9.4%，呈持续增长态势；中国量子精密测量产业规模预计从2024年的3亿美元增长至2035年的9.8亿美元，全球市场份额占比将从17.95%提升至23.48%。
技术发展趋势上，传感器小型化与集成化将加速其在智能制造、可穿戴设备等新兴场景的渗透，跨学科跨行业合作及持续的政策支持将共同推动商业化进程。总体而言，量子精密测量技术有望成为量子技术领域中较快实现规模化产业落地的方向，引领由高精度测量需求驱动的产业变革。
07量子科技产业链分析
1、产业全景：量子科技产业链概览
量子科技产业链涵盖量子计算、量子通信、量子精密测量三大领域，已形成“上游材料/元器件-中游整机系统与软件平台-下游应用”的完整结构，但各环节呈现出不同发展态势。
上游材料/元器件涵盖量子芯片、量子晶体管、光子探测器、量子存储器等，技术壁垒最高、国产化进程加速突破，是“卡脖子”风险集中的环节，如稀释制冷机等关键产品曾高度依赖进口，目前突破封锁实现国产替代。
中游包括量子计算机、量子通信设备、量子精密测量设备等，整机系统环节中国企业已形成一定竞争力：如本源量子“悟源”系列超导量子计算机、“本源悟空”上线量子云平台，服务用户超百万；国盾量子QKD核心设备国内市占率长期超90%，2025年上半年量子计算业务增长283.92%；玻色量子2025年12月交付国内首台1000量子比特相干光量子计算机。但软件生态相对滞后：美国IBM Qiskit、Google Cirq、Amazo nBraket等国际平台已形成庞大开发者社区。本源量子“本源司南”、百度量子“量脉”等国产平台正在追赶，但生态建设需要长期投入。
下游应用主要面向金融服务、生物医药、能源化工、国防等领域。量子技术在金融、医疗、政务等对安全性要求极高的领域有较大应用潜力。
2、量子科技产业发展进入理论向应用过渡的关键阶段
2024年，全球量子科技领域取得重大突破，产业发展进入理论向应用过渡的关键阶段，多个量子计算平台斩获里程碑式成果，目前已形成三大核心赛道，梯次分明且各有侧重。作为产业发展引擎，量子计算正逐步从实验室走向特定场景应用。其竞争核心集中在稀释制冷机等核心硬件领域，该环节价值最高、投资密集，是产业化推进的关键。量子通信领域呈现双轨并行发展态势。我国在基于物理原理的量子通信（QKD）技术上处于全球领先地位，基于数学算法的抗量子密码（PQC）因部署便捷的优势快速崛起，成为市场新增长极，潜力巨大。量子精密测量是三大应用方向中应用范围最广的领域，目前正进入多元化发展阶段。其中，量子重力测量在资源勘探等领域需求旺盛，增速显著高于行业平均水平，是现阶段商业化前景最明确的细分市场之一。
总体而言，三大赛道共同构成量子科技产业早期发展蓝图，量子计算指向长远未来，量子安全实现快速商用，量子精密测量则在特定场景率先实现高价值应用。
3、量子科技有望进入高速成长期，中国市场增长潜力巨大
量子科技有望进入高速成长期，量子计算或为核心增长引擎。根据光子盒数据，2024年全球量子科技产业规模已达80亿美元，预计2024-2030年复合年增长率（CAGR）可达76.27%，到2035年整体规模更有望突破9000亿美元，而量子计算在其中占比近90%。当前，量子信息技术处于导入期尾声，技术瓶颈如量子纠错能力、相干时间等仍制约着大规模商业化进程，但数据安全需求与算力需求的爆发式增长，正推动量子通信、量子计算及量子精密测量等技术不断取得突破。随着技术成熟度持续提升，行业将从导入期逐步迈向成长期，届时量子领域商业化潜力将得到全面释放，有望形成万亿级市场规模。
北美在量子领域的影响力较大，中国市场增长潜力尤为显著。分地域来看，全球量子科技产业呈现出动态变化的趋势。2024年，北美、欧洲和中国量子产业规模分别达25.7亿美元、22.0亿美元和18.4亿美元。预计2035年，北美仍将以34.4%的市场份额保持全球领先地位，中国量子产业有望在政策与技术的双重驱动下，市场份额反超欧洲增至2600.8亿美元。
08相关公司
1、国盾量子：量子计算驱动力增强，量子赛道扩张在即
量子计算驱动力增强，归母净利实现扭亏为盈。2025年，公司以量子计算业务为主要增长引擎，推动整体业绩实现改善。全年预计实现营业收入3.1亿元，同比增长22.5%，其中量子计算相关收入贡献显著。利润端，预计实现归母净利润500万元，扭亏为盈，相关人士认为其反映主营业务盈利韧性逐步增强；扣非归母净利润-0.44亿元，亏损同比缩小。分季度看，2025Q4预计实现营业收入1.2亿元，同比减少22.1%；归母净利润0.31亿元，同比增长35.2%，扣非归母净利润0.20亿元，同比增长91.4%。公司收入阶段性调整的同时，经营效率与盈利结构或正处于改善通道，可为后续持续增长奠定基础。
量子计算产业步入首轮扩张期，公司量子计算整机验收顺利。量子计算产业即将迎来第一轮快速增长，各环节参与者逐渐增多。谷歌、IBM、微软、中科院量子信息与量子科技创新研究院、中电信量子集团以及公司等都已推出量子计算云平台的服务。公司量子计算业务为向高校、科研院所、国有企业客户提供量子计算整机、核心组件（如电子学系统、低温设备）或云平台算力服务。2025年下半年，公司参与为合肥超量融合计算中心即向“巢湖明月”提供的200比特超导量子计算机及相关系统已通过验收；合肥超量融合计算中心也成为我国首个公开落地的“超算+量子计算”融合中心。此外公司中电信“天衍-504”顺利通过验收，并网后形成880比特国内最大超导量子集群；海外市场方面，25比特超导整机出口交付顺利，实现国际业务零突破。
量子通信为“十五五”重点发展方向，公司为量子通信核心供应商。“十五五”规划纲要将量子科技升级为战略产业，并点名三大方向：星地量子通信、新型QKD协议及物联网应用为重点发展方向，政策窗口或已正打开。量子通信是唯一进入规模商用的量子细分赛道，预计2025年国内市场规模为80亿元，政务、金融、电力三大先导行业需求催化之下，有望按照“移动通信”发展路径，向万亿级市场空间延伸。
公司是量子通信核心产品、技术供应商，客户主要为量子保密通信网络建设方，如中国电信、国科量网等；以及对信息安全要求高的政企单位如政务、金融、能源等。公司以“QKD-网络-应用”全栈量子通信能力获得国内约90%市场份额，其中：QKD：芯片QKD通过第三方独立测试；双场QKD、光电安全自动检测平台已交付用户。网络：支撑中电信“一网一池”量子通信网；成都城域网已通过验收，上海、深圳城域网完成升级并具备运营条件。行业：承担国家电网、南网量子通信专项，与国网信通签署战略协议。交付交通银行“两地三中心”量子保密通信网；“量子密话”平台承载500万活跃用户，系统容量超千万。
2、广电计量：主业增长稳健，开拓量子精密测量
广电计量是以计量服务、检测服务、EHS评价服务等专业技术服务为主要业务的全国性、综合性的独立第三方计量检测技术服务机构，拥有CMA、CNAS、CATL及特殊行业资质等经营资质，形成覆盖全国的计量、检测、EHS评价等技术服务体系和业务营销体系，可向客户提供计量、可靠性与环境试验、集成电路测试与分析、电磁兼容检测、化学分析、食品检测、生态环境检测、EHS评价服务等“一站式”计量检测技术服务。
2025Q1-3，公司营业收入/归母净利润分别达24.2/2.4亿元，分别同比+11.9%/26.5%。主业稳健增长背景下，在量子精密测量领域，公司积极构建产学研检用新生态，与国仪量子共建量子精密测量联合实验室，与中国计量院深圳创新院共建粤港澳大湾区量子精密测量服务平台，积极推动新技术推广应用与新标准体系建设。广电计量将持续加强企业主导的产学研深度融合，不断完善在量子精密测量领域的技术积累和专业能力，为高端装备、航空低空、商业航天、能源电力等高端制造企业，提供从产品设计、研发、制造、装配、质量控制乃至服役监测的全链条技术服务，助力我国高端制造产业迈向更高水平。
3、本源量子：成功研发超导量子计算机、半导体量子计算机
本源量子计算科技（合肥）股份有限公司（简称：本源量子）2017年成立于合肥市高新区，团队技术起源于中科院量子信息重点实验室。本源量子聚焦量子计算产业生态建设，打造自主可控工程化量子计算机，围绕量子芯片、量子计算测控一体机、量子操作系统、量子软件、量子计算云平台和量子计算科普教育核心业务，全栈研制开发量子计算，积极推动量子计算产业落地，聚焦生物科技、化学材料、金融分析等多行业领域，探索量子计算产业应用。公司在超导路线、半导体路线方面皆有布局，成功研发了“本源悟空”超导量子计算机、“本源悟本”半导体量子计算机。此外，公司与学术界、产业界合作，成立OQIA本源量子计算产业联盟，共同建立和拓展量子计算产业生态圈。
4、科大国创：布局量子云平台，参股九章量子、国仪量子等企业
科大国创积极研发国创星云量子云平台，并荣获“2025中国量子科技十大创新典范用例大奖”。后续公司将积极探索量子计算在新能源功率预测、智慧交通调度、新型电力系统等场景的应用，加快在能源、交通等重点行业树立“AI+量子”应用标杆，抢占未来产业应用先机。同时与许多直接投身量子硬件研发的企业不同，科大国创选择了更具差异化的路径：专注于量子生态建设，公司通过参股投资方式前瞻布局了量子科技产业优质企业，先后参股国仪量子、九章量子等领先企业。
5、禾信仪器：打造量子计算新增长极
质谱仪国产化龙头，塑造环境监测领域品牌优势，财务指标稳健增长。禾信仪器集质谱仪研发、生产、销售及技术服务为一体，深耕环境监测、医疗健康、食品安全等质谱仪应用领域；公司的主要客户结构相对稳定，主要为各地环保局、环境监测站/中心/中心站、工业园区管委会以及科研院所等；近年公司短期利润承压，未来有望通过创新业务应用带来增长拐点。
量子计算突破AI算力瓶颈，国内外量子计算发展如火如荼。与传统计算相比，量子计算能够带来更强的并行计算能力和更低的能耗，在AI领域具有较大潜力。海外量子计算产业发展较快，英伟达长期引领量子计算产业化落地，美股量子计算公司纷纷加速科技研发和商业布局。我国量子计算与海外差距不断缩小，中电信、中科大、国盾量子、本源量子等均取得突破。
稀释制冷机助力超导量子计算机平稳运行，量羲技术领跑行业。稀释制冷机是一种极低温获取设备，使用两种氦同位素的混合物，能够将冷却对象冷却到毫开尔文（mK）范围。稀释制冷机作为现阶段所知的唯一能持续稳定在毫开尔文 温区的制冷设备，是超导量子计算机正常运行不可替代的关键核心装备。量羲技术深耕稀释制冷机等量子科技上游核心硬件设备，专注于为量子科技提供上游核心硬件设备，目前已经在细分领域内取得行业领先地位。
公司通过收购量羲技术进入量子计算赛道，开启稀释制冷机国产化元年。 2024年10月22日，禾信仪器公告称，公司正筹划以发行股份和支付现金的方式，收购上海量羲技术有限公司的控制权。量羲技术专注于极低温极微弱信号测量调控设备的研发、生产与销售，产品可应用于超导量子计算、表面物理研究、拓扑超导、分子量子霍尔效应、极端物性研究、高能物理研究等相关领域，下游客户为国内知名的高校、科研院所、科技型企业。若禾信仪器成功收购量羲技术，有望发挥协同效应，深度参与量子计算供应链并塑造业绩增长极。
09发展前瞻
1、未来突破焦点
量子计算：未来突破焦点在于量子纠错与通用化落地。当前量子比特易受环境干扰产生计算误差，行业需通过提升量子门可靠性、延长量子态稳定时间，同时开发适配不同硬件的纠错方案来解决。IBM、谷歌等企业正通过扩大量子比特规模、优化算法兼容性，推动技术从“小众科学计算”向“通用算力服务”跨越。
量子通信：核心突破点是量子中继技术与量子互联网构建。目前量子通信在光纤中传输距离有限，量子中继可通过“分段接力”突破这一限制。各国正发力研发高性能量子存储器，实现量子态的高效存储与交换，目标是打造覆盖全球的量子保密通信网络，为政务、金融等领域提供“无条件安全”的通信基础设施。
量子精密测量：突破方向是传感器商业化与场景规模化。该领域技术成熟度相对较高，重点是将实验室级的高精度设备转化为可量产的商用产品，解决芯片化、小型化与成本控制问题。未来在资源勘探（如地下矿产探测）、医疗成像（如高精度脑扫描）、工业检测（如芯片缺陷筛查）等场景，有望率先实现商业化落地。
2、市场趋势展望
近年来成立的量子技术初创企业有所下降，行业开始逐步聚焦价值实现，并展现头部效应，2024年初创企业的主要增长来自亚洲与欧盟（8家欧盟、5家亚洲）。量子初创企业正加速形成创新集群，当前最活跃的量子计算集群位于美国，已逐步从新成立的初创公司演变到向集聚中心的整合阶段，考虑到量子产业未来的巨大商业化价值，各国均在加速追赶。
2024年新成立的初创企业大多专注于设备、组件或应用软件开发。设备和组件、应用软件环节对新成立的初创企业较有吸引力，当前大多数量子计算特定公司尚未盈利，因此组件制造商获得了主要价值实现，开发应用获得的商业化价值相对较少。未来5-10年，随着组件变得更加标准化，价值或将从设备和组件转向应用软件和服务。
