月12日，官方报道我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”成功装备国内首个PQC“抗量子攻击护盾”——PQC（Post Quantum Cryptography，后量子密码）混合加密方法。量子计算机因其超强算力可以对原本的公钥密码体系产生严重威胁，为抵抗量子计算机的潜在攻击，世界各国纷纷加速推进PQC迁移以替换原本的公钥密码体系，这意味着中国自主超导量子计算机在量子计算领域可以“攻守兼备”。同时，这也是中国数据安全新技术应用的一次重要探索。建议关注：

1）合肥中科大体系量子产业生态稀有标的：国盾量子、科大国创，

2）量子加密或是量子信息产业最先落地的应用：吉大正元、电科网安等量子加密布局领先的厂商。

量子计算有望成为解决AI算力瓶颈的颠覆性力量。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同时，量子计算的运算能力根据量子比特数量指数级增长，在AI领域具有较大潜力。海外科技巨头带动量子计算产业发展，IBM、微软、谷歌等公司先后发布量子计算路线图，与此同时，国内量子计算产业与海外科技巨头差距不断缩小，2024年1月16日我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空 ”上线运行可以一次性下发、执行200个量子线路的计算任务，比国际同类量子计算机具有更大的速度优势。量子计算是基于量子力学的独特行为（如叠加、纠缠和量子干扰）的计算模式，基本信息单位为量子比特。据微软，在物理学中量子是所有物理特性的最小离散单元，通常指原子或亚原子粒子（如电子、中微子和光子）的属性。量子比特是量子计算中的基本信息单位，在量子计算中发挥的作用与比特在传统计算中发挥的作用相似，但经典比特是二进制、只能存放 0 或 1 位，但量子比特可以存放所有可能状态的叠加。量子计算为并行计算，可以同时对2^n个数进行数学运算，相当于经典计算重复实施2^n次操作。所以一旦有N位的这个量子比特，其实它可以同时表示二的N次方的这种状态。那么换一句话说，它可以就是实现同样的这个计算机二的N次方的，尤其对并行计算同时去处理的这样的任务。

量子计算的运算能力根据量子比特数量指数级增长，在AI领域具有较大潜力。在经典计算中，计算能力与晶体管数量成正比例线性关系，而量子计算机中算力将以量子比特的指数级规模增长。量子计算机所能拥有的量子比特数由最初的2量子比特增长到了数百量子比特，并正以可观的速度继续增长，这为实现更可靠、更大规模的量子计算，以及挖掘基于量子计算的人工智能应用带来更多可能性。

海外科技巨头带动量子计算产业发展，国内量子计算产业与海外科技巨头差距不断缩小。国外巨头引领量子计算产业发展：2019 年谷歌宣称实现“量子霸权”，首次在实验中证明了量子计算机对于传统架构计算机的优越性，2020年，IBM公司公布量子计算机发展路线图，2021 年实现127量子比特，2022年433量子比特，2023年建造1121量子比特芯片；国内量子计算产业也在政策的支持下快速发展、缩小与海外巨头的差距：2020 年，中国科学技术大学潘建伟等人构建出76个光子100个模式的高斯玻色取样量子计算原型机“九章”，实现了“高斯玻色取样”任务的快速求解；2024年1月16日我国第三代自主超导量子计算机“本源悟空”上线运行可以一次性下发、执行200个量子线路的计算任务，比国际同类量子计算机具有更大的速度优势。    

量子计算软硬件体系已经初具雏形：1）量子计算产业上游主要包含环境支撑系统、测控系统、各类关键设备组件以及元器件等；2）量子计算产业生态中游主要涉及量子计算原型机和软件；3）量子计算产业下游主要涵盖量子计算云平台以及行业应用，处在早期发展阶段。

量子通信产业发展的核心是突破量子纠错突破平衡点，实现通用量子计算。据信通院、量子信息网络产业联盟，未来，通用量子计算发展的近期或中期重要目标主要有两个：一是提升量子硬件性能和纠错编码能力，实现量子逻辑比特操控；二是在 NISQ 样机平台，探索具有实际应用价值和量子加速优势的“杀手级”应用。量子态的不可克隆性、相干性以及差错连续性等决定了量子纠错（QEC）与经典纠错有本质差异，量子比特当前产生的错误率比经典比特更高，错误类型也更加广泛；QEC是通过使用多个物理比特编码一个逻辑比特，通过增加信息编码空间的冗余度，使受到环境噪声或退相干影响的量子态可以被识别和区分，并通过纠错操作恢复出原始量子态，使量子计算具备理论可行性的底层解决方案，也是支持大规模量子逻辑门操作，实现通用量子计算的必要环节。

当前全球范围内针对量子计算机，已经形成超导、离子阱、光量子、中性原子、半导体量子等主要技术路线，以及以量子门数量、量子体积、量子比特数量等核心指标构成的性能评价体系，据信通院、ICV数据：1）超导：代表厂商为IBM，2023年IBM发布了首款超过1000量子比特的量子计算处理器Condor，其拥有1121量子比特；2）离子阱：代表厂商Quantinuum的相关产品量子体积指标达到 524288，成为业界最新纪录；3）光量子：代表厂商中科大的“九章三号”成功构建了255个光子；4）中性原子：代表厂商Atom Computing公司2023年发布1225原子阵列中性原子量子计算原型机，成为首个突破千位量子比特的系统；5）半导体（硅路线）：代表厂商英特尔发布了一种在主流CMOS工艺技术上构建的具有12个量子比特的量子芯片Tunnel Falls。

量子计算技术持续突破，比特数与量子体积指标持续提升。据信通院，超导路线在量子比特数量、逻辑门保真度等指标方面表现较为均衡；离子阱路线在逻辑门保真度和相干时间方面优势明显，但比特数量和门操作速度方面瓶颈也同样突出；光量子和硅半导体路线目前在比特数量、逻辑门保真度和相干时间等指标方面均未展现出明显优势；中性原子近年来在比特数量规模、门保真度和相干时间等指标方面提升迅速。

中美领跑全球量子计算机军备竞赛。据ICV，中美是中游整机公司最多且类型分布最广的国家，都涵盖了超导、离子阱、光子、中性原子等物理平台，其中美国的代表性企业有IBM、谷歌、微软、亚马逊、英特尔、Rigetti、IonQ、Xanadu等，中国的代表产品包括“祖冲之”系列、“悟空”系列、“九章”系列等：

1）IBM定义量子计算摩尔定律，2033年有望生产1000个量子比特的超级计算机。IBM量子计算机采用超导量子路线，认为每年量子计算机的量子体积增加一倍，并发布2023年度量子计算路线图。

2）微软将未来量子计算分为基础、弹性和规模三个级别。微软的量子计算机基于较为冷门的量子拓扑技术，在基础阶段通过 Azure Quantum 将主流量子计算机引入云；在弹性阶段，从嘈杂的物理量子比特过渡到可靠的逻辑量子比特，增加每个逻辑量子比特的物理量子比特数，使物理量子比特更稳定，或者两者兼而有之；在规模阶段，设计出一台规模化的、可编程的量子超级计算机，这样的量子超级计算机至少需要100万个每秒可靠的量子操作数（rQOPS）。    

3）谷歌量子计算路线图瞄准百万物理量子比特最终目标。谷歌量子计算机采用超导路线，公司于2023年在顶级学术期刊《Nature》发表论文《Suppressing quantum errors by scaling a surface code logical qubit》宣布其成功达到第二里程碑，即100个物理量子比特。未来，公司预计将构建容错量子计算机，并有望在2025年达到1000个物理比特的第三里程碑。

4）“祖冲之”176比特量子计算云平台面向全球开放。“祖冲之二号”量子计算机采用超导技术路线，潘建伟团队采用全新的倒装焊3D封装工艺，解决了大规模比特集成问题，成功研制出“祖冲之二号”。根据目前已公开的最优经典算法，“祖冲之二号”对“量子随机线路取样”问题的处理速度，比目前全球最快的超级计算机快1000万倍以上。

5）“本源悟空”搭载72位自主超导量子芯片“悟空芯”，是目前中国最先进的可编程、可交付超导量子计算机。据科学网，“本源悟空”采用超导技术路线，搭载的72位超导量子芯片“悟空芯”在中国首条量子芯片生产线上制造，共有198个量子比特，其中包含72个工作量子比特和126个耦合器量子比特；本源量子拥有中国首条量子芯片生产线、中国首款量子计算机操作系统、中国首个量子计算测控系统；本源量子计算专利数排名中国第一、全球第六。

6）“九章三号”拥有255个光子，处于国际领先地位。“九章三号”采用光量子路线，据中科大新闻网，中国科大团队在理论上首次发展了包含光子全同性的新理论模型，实现了更精确的理论与实验的吻合；同时，发展了完备的贝叶斯验证和关联函数验证，全面排除了所有已知的经典仿冒算法，为量子计算优越性提供了进一步数据支撑。

量子计算云平台将量子计算机硬件或量子计算模拟器与经典云计算软件工具、通信设备及 IT 基础设施相结合，为用户提供直观化及实例化的量子计算接入访问与算力服务。据量子信息网络产业联盟，Q-IaaS 将量子计算机的硬件及配套设施作为服务在量子计算云平台上提供给用户。用户可以调用云平台上的硬件而无需对其进行维护，实现低成本的底层开发和科学研究等活动。Q-PaaS 将量子计算相关基础设施和中间件组成的开发平台作为服务在量子计算云平台上提供给用户。用户可以基于量子计算软件开发平台开发量子编程框架和量子算法库，并通过云端服务器连接到不同公司的量子计算硬件进行计算。可支持经典-量子混合计算，并自动分配经典计算资源和量子计算资源。Q-SaaS 根据特定行业应用场景和应用需求将打包好的应用服务方案作为服务在量子计算云平台上提供给用户。

量子算法不断发展中，在当前硬件条件下，重点是综合考虑NISQ算法的容错代价与算法性能之间的平衡。量子计算算法设计的发展大方向是：1）针对不同的量子计算硬件平台和技术路线，设计出更适合的量子计算算法，以提高量子计算的效率和可靠性；2）针对不同的应用领域和问题，设计出更通用和更高效的量子计算算法，以扩大量子计算的应用范围和影响力；3）针对不同的量子计算资源和条件，设计出更灵活和更鲁棒的量子计算算法，以适应量子计算的实际环境和需求。

量子计算软件体系处于开放研发和生态建设早期阶段。具体来说：1）应用开发软件：是为开发者提供创建和操作量子程序的工具集、开发组件以及算法库，未来需要进一步增加应用场景、计算问题和算法开发的支持能力，以及与不同硬件系统软硬件协同适配性；2）编译软件：是用于明确量子编程边界并确保程序编译正确执行，并提供完善且体系化的语法规则用于协调和约束量子操作与经典操作，IBM、微软、谷歌等国外巨头以及华为、百度、本源量子、中科院等都已经发布相关产品；3）EDA：主要用于实现量子芯片的自动化设计、参数标定与优化、封装设计等功能，未来，量子计算芯片 EDA 软件需要在芯片性能验证、设计自主程度、设计效率等方面持续研究和完善。    

2023年全球量子计算市场规模约47亿美元，预计2035年有望超过8000亿美元。据ICV，随着量子计算技术的不断演进，以及AI技术等领域的快速发展，量子计算的应用边界被不断拓展，2023年，全球量子产业规模达到47亿美元，2023至2028年的年平均增长率（CAGR）达到44.8%；2027年专用量子计算机预计将实现性能突破，带动整体市场规模达到105.4亿美元。参考IBM 2023年量子计算路线图，2028年量子门数量、以及纠错等计算技术将达到较为成熟阶段，在2028年至2035年，市场规模将继续迅速扩大，受益于通用量子计算机的技术进步和专用量子计算机在特定领域的广泛应用，到2035年总市场规模有望达到8117亿美元。

据信通院等，金融、化工、生命科学领域有望更加受益量子计算产业发展：1）金融领域：量子计算应用有望在优化预测分析、精准定价和资产配置等问题中产生优势。案例包括2023年法国CIB、Pasqal和Multiverse联合发布量子计算金融应用解决方案的验证结果，减少金融衍生品估值计算所耗算力资源，提升评估速度与准确性等；2）化工领域：量子计算应用探索主要通过模拟化学反应，达到提高效率、降低资源消耗等目的。案例包括2023 年德国尤利希中心利用量子计算提升寻找蛋白质最低能量结构的成功率，牛津大学实现基于网格的量子计算化学模拟，探索基态准备、能量估计到散射和电离动力学等方面能力等；3）生命科学：量子计算可以用于评估药物研发的成本、时间、性能等实验值。案例包括AWS制药解决方案，通过针对某些药物研发问题的内置示例代码，例如分子对接、蛋白质折叠、RNA 折叠和逆合成规划，进行量子计算完成任务；4）密码学；5）交通物流。