電子-量子計(jì)算：開啟后摩爾時(shí)代的計(jì)算新紀(jì)元

免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。華泰研究2024年4月17日│中國(guó)內(nèi)地專題研究量子計(jì)算：有望成為后摩爾時(shí)代計(jì)算能力跨越式發(fā)展的重要方案在摩爾定律的前提下，以硅基為基礎(chǔ)的集成電路技術(shù)演進(jìn)已接近物理極限，我們認(rèn)為量子計(jì)算有望成為后摩爾時(shí)代計(jì)算能力跨越式發(fā)展的重要方案之一。量子計(jì)算是以量子比特為基本單元，可在某些計(jì)算困難問題上提供指數(shù)級(jí)加速。目前國(guó)際學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為未來5-10年有望陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的商用落地。隨著2023年12月IBM超導(dǎo)量子芯片Condor的推出，量子計(jì)算已實(shí)現(xiàn)1000+量子比特突破。根據(jù)ICV預(yù)計(jì)，2027年后量子計(jì)算行業(yè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，2030年全球有望實(shí)現(xiàn)千億美元規(guī)模。國(guó)內(nèi)量子產(chǎn)業(yè)相關(guān)公司主要包括：國(guó)盾量子、本源量子、國(guó)儀量子等。量子計(jì)算進(jìn)展如何：行業(yè)雛形逐步顯現(xiàn)，海外科技龍頭搶先布局目前該市場(chǎng)仍處于早期探索階段，海外主要以IBM、Google、英偉達(dá)等大廠為首，同時(shí)也誕生出IONQ、Rigetti、D-Wave等通過SPAC收購(gòu)方式上市的初創(chuàng)公司。國(guó)內(nèi)量子創(chuàng)業(yè)公司技術(shù)主要源起高校實(shí)驗(yàn)室，代表企業(yè)包括：國(guó)盾量子、本源量子、國(guó)儀量子等。我們目前看到量子計(jì)算發(fā)展有三大趨勢(shì)：1）從技術(shù)架構(gòu)上看，混合量子計(jì)算或量超融合或成為未來新趨勢(shì)。2）從競(jìng)爭(zhēng)格局上看，目前布局超導(dǎo)技術(shù)與離子阱技術(shù)的IBM、Google、IONQ、Rigetti、Quantinuum處于行業(yè)領(lǐng)先地位，此外布局量子計(jì)算系統(tǒng)的NVIDIA也推出了CUDAQuantum。3）行業(yè)尚處于早期，但量子計(jì)算公司及科研院在積極探索自身商業(yè)模式，包括提供量子計(jì)算芯片/整機(jī)、提供行業(yè)的量子解決方案及開發(fā)云平臺(tái)服務(wù)。量子計(jì)算需要投入多少：到2027年全球或至少需要累計(jì)投入164億美元從行業(yè)發(fā)展來看，根據(jù)ICV預(yù)測(cè)，NISQ時(shí)代整個(gè)行業(yè)（到2027年以前）至少需要在量子計(jì)算領(lǐng)域累計(jì)投入164億美元，漫長(zhǎng)的技術(shù)突破期與不良的現(xiàn)金流情況將對(duì)量子計(jì)算行業(yè)構(gòu)成挑戰(zhàn)。而一臺(tái)400比特的量子計(jì)算機(jī)的研發(fā)投入還包括硬件軟件、算法開發(fā)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本等，根據(jù)我們測(cè)算大概需要1545萬美元，按照70%毛利率計(jì)算對(duì)應(yīng)售價(jià)5150萬美元，其中硬件組件中，稀釋制冷劑和微波控制器是超導(dǎo)或硅量子比特技術(shù)計(jì)算機(jī)的核心設(shè)備。此外，量子云平臺(tái)也有望成為量子計(jì)算算力輸出的主要形式，采用者的選擇正從Q-SaaS向Q-PaaS和Q-IaaS轉(zhuǎn)變，參與者包括IBM、谷歌、亞馬遜等公司。研究員SACNo.S0570521050001SFCNo.AUZ066研究員SACNo.S0570522020001研究員SACNo.S0570523120001聯(lián)系人SACNo.S0570123070167leping.huang@+(852)36586000zhanghaoyi@+(86)2128972228chenyu019111@+(86)2128972228linwenfu@+(86)2128972228行業(yè)走勢(shì)圖電子滬深300(%)0(8)(17)(25)(33)Apr-23Aug-23Dec-23Apr-24資料來源：Wind，華泰研究量子計(jì)算應(yīng)用發(fā)展到哪里：化工、金融和制藥有望率先落地量子計(jì)算擅長(zhǎng)解決大分子模擬、尋找大數(shù)質(zhì)因數(shù)等經(jīng)典計(jì)算無法涉足的領(lǐng)域，應(yīng)用探索集中在量子模擬、量子組合優(yōu)化和量子線性代數(shù)三大方向，目前主要應(yīng)用于化工、金融、制藥等產(chǎn)業(yè)。1）量子計(jì)算在化學(xué)合成、材料設(shè)計(jì)、能源開發(fā)等方面前景廣闊，能夠助力化工行業(yè)研發(fā)加速及降本增效。2）金融領(lǐng)域?qū)⒏镄峦顿Y組合優(yōu)化、量化交易、模擬定價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)及欺詐偵測(cè)等能力。3）制藥領(lǐng)域可賦能靶點(diǎn)識(shí)別、分子設(shè)計(jì)、臨床試驗(yàn)全環(huán)節(jié)，提升效率和精準(zhǔn)性。以NISQ樣機(jī)為基礎(chǔ)的實(shí)用化應(yīng)用場(chǎng)景探索成為業(yè)界核心研究方向。ICV預(yù)計(jì)大約從2025年起，量子計(jì)算開始釋放行業(yè)應(yīng)用價(jià)值。風(fēng)險(xiǎn)提示：量子技術(shù)發(fā)展不及預(yù)期，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)加劇，下游場(chǎng)景難以落地。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。什么是量子計(jì)算 3量子計(jì)算進(jìn)展如何 6技術(shù)路線：超導(dǎo)、離子阱技術(shù)處于領(lǐng)先地位，中性原子技術(shù)異軍突起 6量子計(jì)算需要投入多少 8行業(yè)發(fā)展需要投入多少？ 8量子計(jì)算機(jī)單機(jī)成本是多少？ 9量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)分析與規(guī)模預(yù)測(cè)：2030年全球有望突破千億美元規(guī)模 量子計(jì)算未來發(fā)展趨勢(shì)：混合量子計(jì)算或量超融合或成為未來新趨勢(shì) 12量子計(jì)算玩家進(jìn)展：海內(nèi)外多方玩家積極布局，百舸爭(zhēng)流加速技術(shù)變革 13量子應(yīng)用發(fā)展到哪里 16化工：量子計(jì)算助力化工材料研發(fā)加速及行業(yè)降本增效 16金融：量子計(jì)算將革新投資組合優(yōu)化、模擬定價(jià)、欺詐偵測(cè)等多種能力 17制藥：量子計(jì)算賦能制藥各個(gè)環(huán)節(jié)，更高效且精準(zhǔn) 17軟件、算法和云服務(wù)發(fā)展到哪里 19量子軟件 量子算法 量子云平臺(tái) 20附錄：量子計(jì)算相關(guān)公司進(jìn)展 23IBM（IBMUS） 23Google（GOOGLUS） 24IONQ（IONQUS） 24AtomComputing（未上市） 25Intel（INTLUS） 25Rigetti（RGTIUS） 26NVIDIA（NVDAUS） 27D-wave（QBTSUS） 28Quantinuum（霍尼韋爾＆劍橋量子未上市） 28本源量子（未上市） 29國(guó)盾量子（688027CH） 29 30風(fēng)險(xiǎn)提示 30為什么要關(guān)注量子計(jì)算：量子計(jì)算有望成為后摩爾時(shí)代計(jì)算能力跨越式發(fā)展的重要方案，2030年全球有望實(shí)現(xiàn)千億美元規(guī)模。我們認(rèn)為量子計(jì)算發(fā)展的必要性主要考慮滿足算力持續(xù)提升的需求。以機(jī)器學(xué)習(xí)、深度學(xué)習(xí)、大數(shù)據(jù)等為代表的新興技術(shù)的快速崛起，對(duì)低功耗、小尺寸、異質(zhì)整合及超高運(yùn)算速度的芯片架構(gòu)技術(shù)提出了更高的要求，在摩爾定律的前提下，以硅基為基礎(chǔ)的集成電路技術(shù)演進(jìn)已接近物理極限，我們認(rèn)為量子計(jì)算有望成為后摩爾時(shí)代計(jì)算能力跨越式發(fā)展的重要方案之一。目前國(guó)際學(xué)術(shù)界普遍認(rèn)為未來5-10年有望陸續(xù)實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的商用落地。隨著2023年12月IBM超導(dǎo)量子芯片Condor的推出，量子計(jì)算已實(shí)現(xiàn)1000+量子比特突破。根據(jù)ICV預(yù)計(jì)，2027年后量子計(jì)算行業(yè)進(jìn)入高速增長(zhǎng)期，2030年全球有望實(shí)現(xiàn)千億美元規(guī)模。至于具體臨界點(diǎn)，尚待持續(xù)跟蹤。但較為確定的是量子計(jì)算有望助力人工智能實(shí)現(xiàn)算力大幅提高。在持續(xù)的探索下，國(guó)內(nèi)外量子計(jì)算相關(guān)公司的商業(yè)模式已初見雛形，并有望成為量子計(jì)算時(shí)代的算力送水人。我們建議當(dāng)前關(guān)注量子計(jì)算芯片公司以及其他量子計(jì)算機(jī)核心部件生產(chǎn)商，相關(guān)公司包括：海外企業(yè)IBM、Google、IONQ、Rigetti、D-Wave等，國(guó)內(nèi)企業(yè)國(guó)盾量子、本源量子、國(guó)儀量子等。資料來源：清華大學(xué)AMiner、CSDN、華泰研究量子計(jì)算本質(zhì)原理：量子計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算指數(shù)級(jí)加速，形成量子優(yōu)越性。量子計(jì)算是遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行信息處理的新型計(jì)算范式，以量子比特為基本單元，利用量子疊加和干涉等原理實(shí)現(xiàn)并行計(jì)算，能在某些計(jì)算困難問題上提供指數(shù)級(jí)加速，是未來算力跨越式發(fā)展的重要方向之一。量子計(jì)算機(jī)相比于經(jīng)典計(jì)算機(jī)在算力增長(zhǎng)上具有顯著的“量子優(yōu)越性”，具體而言，基于量子力學(xué)的疊加原理，一個(gè)量子比特可以同時(shí)處于0和1兩種狀態(tài)的相干疊加，使得QPU可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)2n個(gè)疊加的數(shù)進(jìn)行并行運(yùn)算，而CPU和GPU僅能分別實(shí)現(xiàn)對(duì)n和n2的數(shù)進(jìn)行計(jì)算。例如，用每秒運(yùn)算萬億次的經(jīng)典計(jì)算機(jī)分解一個(gè)300位的大數(shù)，需要10萬年以上；而利用同樣運(yùn)算速率、執(zhí)行Shor算法（快速質(zhì)因數(shù)分解量子算法）的量子計(jì)算機(jī)，則只需要1秒。以2023年10月構(gòu)建的光量子計(jì)算機(jī)（255個(gè)光子）“九章三號(hào)”為例，其在求解高斯玻色取樣數(shù)學(xué)問題比目前全球最快的超級(jí)計(jì)算機(jī)快一億億倍。QPU的性能通常用所包含的量子比特表示，目前企業(yè)和學(xué)術(shù)界正在使用各種技術(shù)制造QPU內(nèi)的量子比特。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。資料來源：英偉達(dá)官網(wǎng)，華泰研究量子計(jì)算可解決的問題：量子計(jì)算擅長(zhǎng)解決大分子模擬、尋找大數(shù)質(zhì)因數(shù)等經(jīng)典計(jì)算無法模擬的領(lǐng)域，目前主要應(yīng)用于化工、金融與制藥產(chǎn)業(yè)。通過對(duì)目前行業(yè)客戶參與量子軟件與算法研發(fā)的進(jìn)展情況，市場(chǎng)普遍認(rèn)為以下領(lǐng)域有可能是最先受益的行業(yè)：1）量子計(jì)算在化學(xué)合成、材料設(shè)計(jì)、能源開發(fā)等方面前景廣闊，能夠助力化工行業(yè)研發(fā)加速及降本增效。2）金融領(lǐng)域：量子計(jì)算所帶來的算力增長(zhǎng)為開發(fā)新的金融服務(wù)和產(chǎn)品帶來了無限可能性，主要包括：投資組合優(yōu)化、高頻（量化）交易、模擬定價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)以及欺詐偵測(cè)。3）制藥領(lǐng)域：重點(diǎn)針對(duì)某些醫(yī)學(xué)和生物學(xué)研究。ICV預(yù)計(jì)自2027年以后整個(gè)量子計(jì)算賽道迎來高速增長(zhǎng)，截止2030年，化工/醫(yī)藥研發(fā)/金融/安防/物流/其他領(lǐng)域占比分別為33.4%/24.6%/15.8%13.9%/10.5%/1.8%。注：規(guī)模結(jié)構(gòu)左圖為2030年，右圖為2035年。資料來源：光子盒研究院，ICV，華泰研究量子計(jì)算多條硬件技術(shù)路線并行發(fā)展，超導(dǎo)、離子阱技術(shù)處于領(lǐng)先地位，中性原子技術(shù)異軍突起。量子計(jì)算硬件研發(fā)目前處于多種技術(shù)路線并行發(fā)展和開放競(jìng)爭(zhēng)階段。當(dāng)前，考慮到系統(tǒng)可擴(kuò)展性和操控精度等因素，超導(dǎo)系統(tǒng)與離子阱處于領(lǐng)先地位，而中性原子量子計(jì)算路線在量子模擬中體現(xiàn)出的優(yōu)勢(shì)也愈發(fā)明顯。#1超導(dǎo)系統(tǒng)：系目前已知的可擴(kuò)展性最好的方案，基于對(duì)超導(dǎo)約瑟夫森結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，構(gòu)造出超導(dǎo)量子比特，并通過耦合結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)多個(gè)超導(dǎo)量子比特的兩兩近鄰耦合。目前IBM、谷歌、Rigetti、本源量子等公司選擇該技術(shù)路線。IBM2023年12月發(fā)布的1121超導(dǎo)量子比特芯片Condor（神鷹）是迄今為止公開發(fā)布的最高位數(shù)超導(dǎo)量子芯片；據(jù)其2023年12月發(fā)布的最新量子計(jì)算路線發(fā)展圖，IBM計(jì)劃在十年內(nèi)實(shí)現(xiàn)有用計(jì)算，到2033年，以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)將包括1000個(gè)邏輯量子比特，全面釋放量子計(jì)算的能量。#2離子阱：離子阱是最早嘗試實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算的物理體系，可提供穩(wěn)定且隔離程度良好的量子系統(tǒng)，但可擴(kuò)展性有限。目前，IONQ、霍尼韋爾、啟科量子等公司選擇該技術(shù)路線。IONQ發(fā)布的Forte是世界上第一臺(tái)軟件可配置的量子計(jì)算機(jī)，擁有32個(gè)量子比特和29個(gè)算法量子比特（AQ代表了IONQ最大的單核量子處理器，且該產(chǎn)品用于現(xiàn)代汽車公司和空中客車。此外，霍尼韋爾的子公司Quantinuum也于2023年5月推出了第二代量子計(jì)算機(jī)H2，并利用它創(chuàng)造了非阿貝爾任意子，邁出了構(gòu)建容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)的關(guān)鍵一步。#3中性原子：中性原子平臺(tái)使用激光來冷卻和控制原子，以提高量子比特的可擴(kuò)展性和保真度；此外，中性原子的魯棒性可能較好。目前，AtomComputing、PASQAL選擇該技術(shù)路線。AtomComputing于2023年10月在其量子計(jì)算平臺(tái)中創(chuàng)建了一個(gè)1225個(gè)站點(diǎn)的原子陣列（目前填充了1180個(gè)量子比特并計(jì)劃于2024年推出這臺(tái)中性原子量子計(jì)量子計(jì)算(比特)技術(shù)原理及概況可擴(kuò)展性落地時(shí)間適用范圍商業(yè)前景量子比特操作方式量子比特?cái)?shù)主要支持者超導(dǎo)量子比特通過使用微波信號(hào)將無電阻電流置于疊加狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)的。全電433IBM、谷歌、Rigetti、中國(guó)科大、本源量子、國(guó)盾量子、量旋科技、英特爾、NEC、QuantumCircuitsInc.、離子阱離子阱量子計(jì)算機(jī)的工作原理是捕獲離子電場(chǎng)并將它們固定在全光29(Aq)OxfordQuantumCircuitsIONQ、Quantinuum、AlpineQuantum、Technologies、啟科量子光量子比特適當(dāng)?shù)奈恢谩９饬孔颖忍厥窃诠栊酒窂缴线\(yùn)行的光全光216PsiQuantum、Xanadu、中國(guó)科大、圖靈量子、玻色量子中性原子中性原子類似于離子阱，但不使用電離電荷來保持量子比特的位置，而是使用激光“鑷子”。-1225AtomComputing、PASQAL、QuEra硅量子比特通過向硅添加電子來制造離子。然后使用微波控制電子的狀全電QuantumComputing拓?fù)淞孔颖忍乩弥T如馬約拉納費(fèi)米子和任意子等奇異的新準(zhǔn)粒子，以不同的原理運(yùn)作。--微軟金剛石NV色心由一個(gè)取代碳原子的氮原子和相鄰一個(gè)空--QuantumBrilliance、國(guó)儀量子量子退火機(jī)位（碳原子缺失）組成，是一種符合DiVincenzo標(biāo)準(zhǔn)的量子計(jì)算體系。由一個(gè)取代碳原子的氮原子和相鄰一個(gè)空--D-Wave、NEC、日本電報(bào)電話公司（NTT）、日立、富士通、Atos相干伊辛機(jī)位（碳原子缺失）組成，是一種符合DiVincenzo標(biāo)準(zhǔn)的量子計(jì)算體系。可以用于解決組合優(yōu)化問題，并在有效時(shí)間內(nèi)求解，可用以作為“加速器”補(bǔ)足經(jīng)典計(jì)算機(jī)的短板。全光-NTT注：評(píng)分采用5分制，1為最差，5為最優(yōu)，○代表1分，●代表5分。綠色箭頭表示商業(yè)化發(fā)展情況較其他路線較好，黃色和紅色依次次之。資料來源：ICV、光子盒研究院、各公司官網(wǎng)、華泰研究量子計(jì)算需要投入多少行業(yè)發(fā)展需要投入多少？NISQ時(shí)代2027年以前全球或至少需要累計(jì)投入164億美元，漫長(zhǎng)的技術(shù)突破期與不良的現(xiàn)金流情況將對(duì)量子計(jì)算行業(yè)構(gòu)成挑戰(zhàn)。根據(jù)ICV研究，2027年以前量子計(jì)算仍處于NISQ（中等規(guī)模帶噪聲量子）時(shí)代的關(guān)鍵階段。從2018年到2022年，全球量子計(jì)算融資金額迅速增長(zhǎng)，從0.61億美元增長(zhǎng)到20.45億美元，五年增長(zhǎng)33.5倍，CAGR達(dá)140.6%。2023年量子投融資金額出現(xiàn)回落，主要由于市場(chǎng)波動(dòng)導(dǎo)致用于新興技術(shù)如量子計(jì)算的風(fēng)險(xiǎn)資本減少，23年量子初創(chuàng)公司成立數(shù)量也相較22年有所下降，市場(chǎng)更關(guān)注商業(yè)可行性和明確的盈利路徑。但市場(chǎng)對(duì)量子未來增長(zhǎng)潛力仍然看好，根據(jù)IDC預(yù)測(cè)報(bào)告，客戶在量子計(jì)算領(lǐng)域的支出將從2022年的11億美元增長(zhǎng)至2027年的76億美元，CAGR達(dá)48.1%；此外2023-27年間量子計(jì)算市場(chǎng)的投資將以11.5%的CAGR增長(zhǎng)，截止2027年底投資累計(jì)達(dá)到164億美元（涵蓋公共和私人的投資，技術(shù)和服務(wù)供應(yīng)商的內(nèi)部分配，以及公司外部資金）。目前，漫長(zhǎng)的技術(shù)突破等待期與稀缺的付費(fèi)用戶將構(gòu)成對(duì)量子計(jì)算行業(yè)持續(xù)的挑戰(zhàn)，如何將先進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)化為有效需求，并且獲得持續(xù)耐心的資金，是接下來量子計(jì)算行業(yè)所需關(guān)注的首要問題。（百萬美元）量子計(jì)算融資金額yoy2,5002,0001,5001,0005000201820192020202120222023350%300%250%200%150%100%50%0%-50%資料來源：ICV，華泰研究量子計(jì)算融資美國(guó)獨(dú)占鰲頭，中國(guó)積極追趕，同時(shí)SPAC成為2022年量子公司上市的主要方式。量子計(jì)算是一個(gè)長(zhǎng)周期的項(xiàng)目，并且資金需求量較大。波士頓咨詢?cè)J(rèn)為量子計(jì)算的第一推動(dòng)者是政府，目前美國(guó)處于第一梯隊(duì)，中國(guó)、英國(guó)和歐盟處于第二梯隊(duì)。從融資角度看，各方融資總金額差異較大，2018-2022年，美國(guó)量子公司融資約23.60億美元，其中2021年9月IONQ通過SPAC（特殊目的上市公司，其特點(diǎn)在于先發(fā)行上市，后通過并購(gòu)取得未來的主營(yíng)業(yè)務(wù)，為公募投資者提供一個(gè)投資于傳統(tǒng)私募產(chǎn)品的渠道）收購(gòu)在紐約證券交易所上市，6.5億美元融資額刷新了量子科技公司單筆融資紀(jì)錄；中國(guó)融資合計(jì)3.35億元，全部來自風(fēng)險(xiǎn)投資，且金額偏少的部分原因是中國(guó)公司部分未披露金額。此外，SPAC成為2022年量子公司上市的主要方式，例如，2022年2月，D-Wave公司SPAC紐交所上市融資3.4億美元，當(dāng)時(shí)估值約為16億美元；2022年3月，RigettiComputing公司SPAC納斯達(dá)克上市融資2.6億美元。注：其他包括上市增發(fā)（1）、未披露（4）、贈(zèng)款（3）、IPO（1）、第三方配售增資（1）、風(fēng)投（1）、股權(quán)+贈(zèng)款（2）、股權(quán)投資（1）、合并注資（1）、合同簽訂（1）、可轉(zhuǎn)換票據(jù)（1）、可轉(zhuǎn)換債券（1）、債務(wù)融資（2）、PIPE（2）資料來源：BCG，ICV，華泰研究近期的量子計(jì)算公司更多進(jìn)展出現(xiàn)在基礎(chǔ)設(shè)施、工具鏈、實(shí)用化等方面。近期量子計(jì)算的進(jìn)展不僅聚焦于量子比特?cái)?shù)、量子體積、相干時(shí)間、保真度等傳統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)的提升，同時(shí)注重量子計(jì)算技術(shù)相對(duì)于經(jīng)典計(jì)算優(yōu)勢(shì)的實(shí)用落地以及產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)設(shè)施和工具鏈的布局。以2023年為例，波音公司與IBM基于量子計(jì)算開發(fā)了航天航空的腐蝕過程的模擬技術(shù)；谷歌Chrome瀏覽器部署抗量子密碼；IONQ與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）簽訂了2550萬美元（約1.86億人民幣）的合同；巴斯夫等多家企業(yè)直接或間接地通過CUDAQuantum與英偉達(dá)開展合作。此外，近年來IBM積極布局產(chǎn)業(yè)鏈上游的稀釋制冷劑，并在2022年9月推出當(dāng)時(shí)世界上最大的稀釋制冷機(jī)“黃金眼”(Goldeneye)；Rigetti積極參與量子計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施晶圓廠的建設(shè)，并用以為自身制造器件或?yàn)橘M(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)和普渡大學(xué)等其他機(jī)構(gòu)進(jìn)行代工。量子計(jì)算機(jī)單機(jī)成本是多少？量子計(jì)算機(jī)成本涵蓋研發(fā)、硬件、軟件和算法開發(fā)、維護(hù)和運(yùn)營(yíng)等成本。1）R&D：研發(fā)階段涉及硬件、軟件、量子算法等開發(fā)；此外，由于需要專門的設(shè)備和設(shè)施，例如超導(dǎo)量子比特的超低溫實(shí)驗(yàn)室，研發(fā)成本可能迅速上升。根據(jù)《JournalofQuantumInformationScience》2019年發(fā)布的研究報(bào)告《QuantumComputing:AFinancialOverview》（作者RománOrús等小型量子計(jì)算機(jī)的平均研發(fā)成本可達(dá)1,000-1,500萬美元。2）硬件（量子芯片量子比特（芯片）可以由超導(dǎo)電路或離子阱等相關(guān)技術(shù)材料制成，根據(jù)《JournalofQuantumComputing》的報(bào)告《TheCostofQuantumComputingHardware》，單個(gè)超導(dǎo)量子比特的成本為1,000-2,000美元；3）其他硬件組件：量子門、制冷系統(tǒng)和糾錯(cuò)模塊等其他硬件組件將增加成本，例如超導(dǎo)量子技術(shù)所需的稀釋制冷機(jī)的成本或高達(dá)50萬美元。4）軟件和算法開發(fā)：目前開發(fā)量子算法的平均成本為20-50萬美元。5）維護(hù)和運(yùn)營(yíng)：量子計(jì)算機(jī)的維護(hù)和運(yùn)營(yíng)成本包括冷卻系統(tǒng)的電力成本、定期硬件升級(jí)和軟件更新等；目前，小型量子計(jì)算機(jī)的年度運(yùn)營(yíng)成本約為100-200萬美元。在其他硬件組件中，稀釋制冷劑和微波控制電路系統(tǒng)是超導(dǎo)或硅量子比特技術(shù)計(jì)算機(jī)的核心設(shè)備。在硬件系統(tǒng)中，除量子芯片外，mK級(jí)稀釋制冷機(jī)（包括GM脈管預(yù)制冷設(shè)備）和微波控制電路系統(tǒng)（包括一體化量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)、射頻微波線纜、低溫電子器件、射頻微波儀器等）是超導(dǎo)或半導(dǎo)體量子（硅量子比特）計(jì)算機(jī)的核心設(shè)備。射頻微波線纜（如同軸電纜、柔性電纜）用于連接處于低溫的量子芯片和處于室溫的測(cè)控系統(tǒng)；而低溫電子器件則包括低溫耦合器、低溫低通濾波器、低溫隔離器、紅外濾波器和低溫放大器等細(xì)分組件。其中，關(guān)于量子比特的控制和測(cè)量，根據(jù)技術(shù)路線的不同，量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)主要分為兩種類型：1）光學(xué)系統(tǒng)（包含光子源、單光子探測(cè)器、激光機(jī)等主要用于光量子、離子阱以及中性原子等路線量子計(jì)算的測(cè)控；2）微波控制電路系統(tǒng)（主要包含任意波形發(fā)生器、鎖相放大器等主要用于超導(dǎo)以及半導(dǎo)體量子（硅量子）計(jì)算的測(cè)控（也可用于如離子阱、中性原子、金剛石NV色心等路線的控制）。資料來源：Yole，華泰研究預(yù)計(jì)一臺(tái)400超導(dǎo)量子比特計(jì)算機(jī)成本約1545萬美元，銷售單價(jià)約5150萬美元。商業(yè)量子計(jì)算機(jī)可供希望投資量子計(jì)算的企業(yè)使用，但價(jià)格目前昂貴。根據(jù)QuantumZeigeist2023年8月報(bào)告QuantumComputersAvailableRightNowfromAffordabletoExpensive，單臺(tái)商用量子計(jì)算機(jī)的成本從1,000-5,000萬美元不等，具體取決于其功能和規(guī)模。我們通過對(duì)400超導(dǎo)量子比特計(jì)算機(jī)成本測(cè)算，量子計(jì)算機(jī)整機(jī)成本約1545萬美元。結(jié)合IONQ、Rigetti、D-wave3家量子上市公司2022年毛利率估算，400超導(dǎo)量子比特計(jì)算機(jī)單價(jià)約5,150萬美元。脈沖冷卻管超導(dǎo)同軸線混合室低溫光電量子限制參量放大器量子芯片處理器資料來源：IBM，QUANTUMZEITGEIST，iFind，華泰研究預(yù)測(cè)量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)分析與規(guī)模預(yù)測(cè)：2030年全球有望突破千億美元規(guī)模預(yù)計(jì)2030年全球量子計(jì)算有望突破千億美元規(guī)模。ICV認(rèn)為，2022-2027年為NISQ時(shí)代的關(guān)鍵階段：1）各大公司將較大概率完成各自的技術(shù)路線圖目標(biāo)，通用量子計(jì)算機(jī)將在比特?cái)?shù)與保真度等方面實(shí)現(xiàn)技術(shù)突破，但通用量子計(jì)算機(jī)仍只能用來滿足科研實(shí)驗(yàn)室以及極少部分云平臺(tái)的商業(yè)需求，緩慢而穩(wěn)定地增長(zhǎng)；2）專用量子計(jì)算機(jī)有可能實(shí)現(xiàn)部分應(yīng)用以處理組合優(yōu)化、量子化學(xué)、機(jī)器學(xué)習(xí)等特定問題。根據(jù)ICV研究，2022年全球量子產(chǎn)業(yè)規(guī)模達(dá)到12.9億美元，預(yù)計(jì)2030年前后從NISQ（含噪聲量子計(jì)算）時(shí)代進(jìn)入ECQ（容錯(cuò)量子計(jì)算）時(shí)代，并于2030年實(shí)現(xiàn)千億美元規(guī)模。目前全球各主要量子計(jì)算機(jī)公司營(yíng)收以政府和軍方為主要采購(gòu)方的模式或要持續(xù)數(shù)年，產(chǎn)業(yè)投資在難以獲得預(yù)期回報(bào)的背景下，企業(yè)將壓縮技術(shù)和人才的投資，更多的產(chǎn)業(yè)推動(dòng)將來自政府和科研院所。資料來源：ICV，華泰研究2023年北美、歐洲、亞太地區(qū)占據(jù)全球量子計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模90%左右，NISQ時(shí)代硬件部分仍然是市場(chǎng)的主力。根據(jù)ICV研究，1）地區(qū)結(jié)構(gòu)拆分：北美/歐洲/中國(guó)/亞太地區(qū)（除中國(guó)）/其他地區(qū)預(yù)計(jì)分別從2023年14.1/18.0/7.1/5.9/1.9億美元增長(zhǎng)至2035年的2264.6/3287.4/1647.8/665.6/251.6億美元，各地區(qū)基本同步發(fā)展，但技術(shù)爆發(fā)后其他地區(qū)（如非洲地區(qū)）市場(chǎng)占比可能會(huì)受到擠壓。2）產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)拆分：在NISQ時(shí)代，硬件投入仍然是市場(chǎng)的主力，2021年硬件市場(chǎng)占比達(dá)93%；但預(yù)計(jì)至2025年會(huì)迅速降至70%，屆時(shí)軟件和應(yīng)用合計(jì)占到30%。從趨勢(shì)上看，隨著量子計(jì)算的發(fā)展，軟件研發(fā)和初步應(yīng)用會(huì)逐漸勢(shì)大，到EQC時(shí)代，軟件與應(yīng)用合計(jì)預(yù)計(jì)占市場(chǎng)72%左右。資料來源：ICV，華泰研究量子計(jì)算未來發(fā)展趨勢(shì)：混合量子計(jì)算或量超融合或成為未來新趨勢(shì)趨勢(shì)#1：從技術(shù)架構(gòu)上看，混合量子計(jì)算或量超融合或成為未來新趨勢(shì)。隨著量子計(jì)算機(jī)在未來幾年的成熟，其計(jì)算能力將不斷提高，可應(yīng)用于更多場(chǎng)合，并在特定的實(shí)際領(lǐng)域提供幫助。但量子計(jì)算機(jī)在未來可預(yù)期的3-5年或存在局限性，例如：QPU組織和訪問內(nèi)存方面不如CPU，在渲染復(fù)雜圖形方面不如GPU。因此，經(jīng)典系統(tǒng)處理數(shù)據(jù)準(zhǔn)備、可視化和糾錯(cuò)等任務(wù)，而量子系統(tǒng)處理復(fù)雜的計(jì)算，這樣混合量子計(jì)算架構(gòu)或成未來新趨勢(shì)。目前在業(yè)界中，IBM認(rèn)為，計(jì)算的未來是以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其中QPU、CPU和GPU都在一起工作以加速計(jì)算；AWS于2021年宣布推出亞馬遜Braket混合作業(yè)功能，旨在幫助用戶設(shè)置、監(jiān)控和高效運(yùn)行混合量子-經(jīng)典算法；NVIDIA于2022年推出了混合量子系統(tǒng)編程的開放平臺(tái)QODA；美國(guó)微軟公司AzureQuantum量子云服務(wù)于2023年3月推出了一項(xiàng)新功能，首次將量子計(jì)算和經(jīng)典計(jì)算在云中無縫集成，并允許開發(fā)者將經(jīng)典代碼和量子代碼混合使用，甚至使用經(jīng)典代碼控制量子計(jì)算機(jī)。資料來源：亞馬遜AWS，華泰研究資料來源：英偉達(dá)官網(wǎng)，華泰研究趨勢(shì)#2：從競(jìng)爭(zhēng)格局上看，目前布局超導(dǎo)技術(shù)與離子阱技術(shù)的IBM、Google、IONQ、Rigetti、Quantinuum處于行業(yè)領(lǐng)先地位，NVIDIA推出的CUDAQuantum研發(fā)進(jìn)展較快。1）從技術(shù)分類或產(chǎn)業(yè)鏈布局上看，超導(dǎo)與離子阱技術(shù)持續(xù)保持領(lǐng)先，量子系統(tǒng)布局公司或?qū)⒅厮芰孔赢a(chǎn)業(yè)生態(tài)。2）各領(lǐng)域典型公司上看，i）超導(dǎo)技術(shù)：大規(guī)模超導(dǎo)量子比特的集成化有望加速；ii）離子阱技術(shù)：IONQ作為離子阱技術(shù)的行業(yè)龍頭，在商業(yè)上已取得一定進(jìn)展；iii）中性原子技術(shù)：AtomComputing于2023年10月宣布有望于2024年推出1225量子比特的中性原子量子計(jì)算機(jī)，有望實(shí)現(xiàn)中性原子技術(shù)的加速趕超；iv）布局量子計(jì)算系統(tǒng)：NVIDIA正在與其合作者基于CUDAQUANTUM開展涉及軟硬件等各方面合作，未來或有望重塑量子產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)。趨勢(shì)#3：行業(yè)尚處于早期，但量子計(jì)算公司及科研院在積極探索自身商業(yè)模式。當(dāng)前全球范圍內(nèi)的量子計(jì)算整機(jī)仍然以原型機(jī)為主，我們?nèi)蕴幱贜ISQ時(shí)代的早期階段，可驗(yàn)證到的應(yīng)用基本都是在量子計(jì)算模擬器上進(jìn)行的。盡管如此，全球領(lǐng)先的量子計(jì)算機(jī)公司及科研院所仍在積極探索自身盈利模式，我們看到目前包括以下幾種方式：1）提供量子計(jì)算芯片/整機(jī)：目前購(gòu)買芯片/整機(jī)的主要是軍方和國(guó)家科研單位，例如量子計(jì)算上市公司IONQ曾在業(yè)績(jī)報(bào)中披露，與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室達(dá)成2550萬美元的量子協(xié)議，主要用于量子網(wǎng)絡(luò)研究和應(yīng)用開發(fā)部署兩個(gè)鋇量子系統(tǒng)。2）提供行業(yè)的量子解決方案：量子計(jì)算公司與行業(yè)客戶共同開展課題研究，幫助下游垂直行業(yè)客戶提供整套解決方案，包括量子算法、模型優(yōu)化等。IONQ就與UMD國(guó)家量子實(shí)驗(yàn)室簽訂合同為其提供量子計(jì)算服務(wù)和設(shè)備接入，三年內(nèi)支付1400萬美元款項(xiàng)。3）大部分具備量子計(jì)算硬件的公司均開發(fā)了云平臺(tái)，通過云計(jì)算的方式為潛在客戶提供算力，IONQ部分收入就來自QCaaS服務(wù)，為用戶提供量子系統(tǒng)的方案及維護(hù)支持。海內(nèi)外多方玩家積極布局，百舸爭(zhēng)流加速技術(shù)變革。量子計(jì)算行業(yè)目前處于早期探索階段，核心參與者不多，產(chǎn)業(yè)鏈上下游較為清晰，目前量子計(jì)算的主要參與者可分為四大類：第一類是國(guó)際科技巨頭，例如IBM、谷歌、霍尼韋爾、本源量子等；第二類是量子計(jì)算初創(chuàng)公司，例如Rigetti、IONQ等；第三類是國(guó)家科研院所，例如美國(guó)費(fèi)米國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Fermilab）、美國(guó)阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（ArgonneNationalLaboratory）、中科院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院；第四類是高水平研究型大學(xué)，例如劍橋大學(xué)、中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、哈佛大學(xué)等。主要公司技術(shù)路線代表產(chǎn)品性能相關(guān)應(yīng)用IBM超導(dǎo)量子比特Osprey433量子比特QExperience、QiskitGoogle超導(dǎo)量子比特Sycamore70量子比特OpenFermion-CirqTensorFlowQuantum、IONQ離子阱Forte29算法量子比特本源量子超導(dǎo)量子比特硅量子比特WY-SC64-200玄微XW-S2-20064量子比特2量子比特本源司南Intel超導(dǎo)量子比特硅量子比特TangleLakeTunnelFalls49量子比特2量子比特Quantinuum離子阱SystemModelH232量子比特LambeqAtomComputing中性原子Phoenix100量子比特微軟拓?fù)淞孔颖忍?AzureQuantum資料來源：光子盒研究院、各公司官網(wǎng)、華泰研究量子計(jì)算已實(shí)現(xiàn)1000+量子比特突破。上世紀(jì)90年代末以來實(shí)驗(yàn)室僅能控制數(shù)個(gè)比特，2021年IBM突破100量子比特，2023年12月IBM推出了擁有1,121超導(dǎo)量子比特芯片Condor。IBM副總裁兼IBM研究員杰伊·甘貝塔（JayGambetta）在2023年量子峰會(huì)上表示：“生成式人工智能和量子計(jì)算都正在達(dá)到一個(gè)拐點(diǎn)，這為我們提供了一個(gè)機(jī)會(huì)，利用watsonx的可信基礎(chǔ)模型框架簡(jiǎn)化量子算法的構(gòu)建，以進(jìn)行公用事業(yè)規(guī)模的探索。這是朝著拓寬量子計(jì)算的訪問方式，并將其作為科學(xué)探索工具交到用戶手中邁出的重要一步?！迸判驀?guó)家/地區(qū)企業(yè)簡(jiǎn)稱排序國(guó)家/地區(qū)企業(yè)簡(jiǎn)稱排序國(guó)家/地區(qū)企業(yè)簡(jiǎn)稱排序國(guó)家/地區(qū)企業(yè)簡(jiǎn)稱在全球公開的量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利申請(qǐng)量/件在全球公開的量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利申請(qǐng)量/件資料來源：Yole，華泰研究量子計(jì)算領(lǐng)域，美國(guó)科技公司領(lǐng)跑，中國(guó)公司積極追趕。根據(jù)IPRdaily統(tǒng)計(jì)，截至2022年10月18日，全球量子計(jì)算技術(shù)發(fā)明專利top100企業(yè)主要來自18個(gè)國(guó)家和地區(qū)，美國(guó)占比40%，中國(guó)占比15%，日本占比11%。其中來自美國(guó)的科技公司IBM以1323件專利位列第一，美國(guó)科技公司Google和加拿大量子計(jì)算公司D-Wave分別以762件專利、501件專利排名第二位和第三位；而中國(guó)公司本源量子以234件專利，在該榜單上位列第截至截至2022年10月18日1IBM美國(guó)1323Toshiba852Google美國(guó)762Honeywell美國(guó)823D-Wave加拿大501NEC784Microsoft美國(guó)496IQM芬蘭765NorthropGrumman美國(guó)26220NTT736本源量子23421HP美國(guó)617Intel美國(guó)22122BullSAS法國(guó)558百度網(wǎng)訊23Hitachi529IONQ美國(guó)24Psiquantum美國(guó)51Rigetti美國(guó)25華為50ZapataComputing美國(guó)26阿里巴巴集團(tuán)45NSI澳大利亞9627Unisearch澳大利亞45浪潮9528Accenture愛爾蘭44騰訊科技9329IsisInnovation英國(guó)421QBit加拿大9030Equal1.Labs美國(guó)37資料來源：IPRdaily、華泰研究產(chǎn)業(yè)鏈逐漸清晰與完善。隨著量子計(jì)算機(jī)各個(gè)路線研發(fā)工作的逐步推進(jìn)，整機(jī)所需的上游硬件設(shè)備與器件選型逐漸清晰，同時(shí)，量子計(jì)算機(jī)的軟件系統(tǒng)也在不斷跟進(jìn)，整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈上下游各環(huán)節(jié)的構(gòu)成逐漸清晰與完善，各環(huán)節(jié)的參與者也在逐漸增多。具體來看，上游涵蓋可分為稀釋制冷劑、測(cè)控系統(tǒng)、低溫組件、真空系統(tǒng)、激光器、光學(xué)探測(cè)器等硬件以及軟件開發(fā)工具包；中游產(chǎn)業(yè)涵蓋整機(jī)、系統(tǒng)軟件、應(yīng)用軟件等；下游涵蓋量子云平臺(tái)以及國(guó)防軍事、航天航空、金融、醫(yī)藥、汽車、交通、化工、材料等各方應(yīng)用合作。資料來源：光子盒，華泰研究量子計(jì)算已進(jìn)入實(shí)用化應(yīng)用場(chǎng)景探索的新階段，化工、金融和制藥有望率先受益。量子計(jì)算硬件的飛速發(fā)展推動(dòng)百位量子比特的含噪聲中等規(guī)模量子計(jì)算機(jī)（NISQ）時(shí)代到來，以NISQ樣機(jī)為基礎(chǔ)的實(shí)用化應(yīng)用場(chǎng)景探索逐漸成為業(yè)界的研究熱點(diǎn)。目前應(yīng)用探索主要集中在量子模擬、量子組合優(yōu)化和量子線性代數(shù)三大方向。量子模擬可以在原子尺度模擬微觀系統(tǒng)相互作用，應(yīng)用集中在物理模型、生物制藥、材料研究等領(lǐng)域，發(fā)展趨勢(shì)從提供物理現(xiàn)象的定性演示向?yàn)閼?yīng)用問題提供解決方案演進(jìn)；量子組合優(yōu)化是使用量子算法來解決組合優(yōu)化問題，這類問題通常是NP難問題，在經(jīng)典計(jì)算中難以獲得全局性最優(yōu)解。量子組合優(yōu)化可以提升優(yōu)化方案的效率和準(zhǔn)確性，應(yīng)用于涉及復(fù)雜多變量組合優(yōu)化的量化金融、交通規(guī)劃、氣象預(yù)測(cè)等領(lǐng)域；量子線性代數(shù)基于量子計(jì)算機(jī)解決涉及矩陣和向量的線性代數(shù)問題，量子機(jī)器學(xué)習(xí)、密碼破譯等領(lǐng)域是主要應(yīng)用方向。目前量子計(jì)算的應(yīng)用處于發(fā)展早期階段,多領(lǐng)域探索廣泛開展但應(yīng)用尚未落地。根據(jù)技術(shù)成熟度與潛在價(jià)值來看，化工、金融和制藥有望率先受益。注：評(píng)分采用5分制，1為最差，5為最優(yōu)，○代表1分，●代表5分。資料來源：中國(guó)信通院、ICV、華泰研究量子計(jì)算在化學(xué)合成、材料設(shè)計(jì)、能源開發(fā)等方面前景廣闊，能夠助力化工行業(yè)研發(fā)創(chuàng)新、降本增效、綠色發(fā)展。首先，量子計(jì)算能夠加快化工行業(yè)的研發(fā)進(jìn)程。在化工領(lǐng)域，微觀結(jié)構(gòu)的變化對(duì)于宏觀效果的呈現(xiàn)具有較強(qiáng)影響。為了精確模擬微觀結(jié)構(gòu)，需要匹配復(fù)雜度極高的計(jì)算，傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)算力有限，逐漸成為化工研發(fā)加速的瓶頸之一。量子計(jì)算能夠創(chuàng)造大量算力，通過構(gòu)建更高精度的模型，研發(fā)人員能夠更好掌握和優(yōu)化分子結(jié)構(gòu)與化學(xué)反應(yīng)機(jī)理，這為新材料、新配方的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。其次，量子計(jì)算能夠?qū)崿F(xiàn)化工領(lǐng)域的降本增效。采用量子計(jì)算，可以研發(fā)出更高效的催化劑，將其應(yīng)用在化工領(lǐng)域，能夠提高反應(yīng)效率、降低原料消耗，從而為企業(yè)節(jié)省大量成本。2019年本源量子推出化學(xué)應(yīng)用系統(tǒng)ChemiQ，是國(guó)內(nèi)首個(gè)針對(duì)量子化學(xué)的算法應(yīng)用程序，其量子計(jì)算解決方案能夠用于二氧化碳催化過程的模擬、甲烷催化過程的模擬，幫助化工企業(yè)尋找更為高效的催化劑；進(jìn)行鋰電池材料模擬，從而開發(fā)出新型鋰離子電池，對(duì)傳統(tǒng)產(chǎn)品進(jìn)行更新迭代。在海外，2020年IBM推出了RoboRXN人工智能模型，用于原料成分和反應(yīng)程序的預(yù)測(cè)；2020年Google也利用其Sycamore量子處理器成功模擬了二氮烯分子異構(gòu)化反應(yīng)過程及結(jié)合能，實(shí)現(xiàn)了當(dāng)前最大規(guī)模化學(xué)反應(yīng)模擬計(jì)算。據(jù)此，量子計(jì)算對(duì)于化學(xué)領(lǐng)域有所裨益，未來滲透率還將進(jìn)一步提升。金融：量子計(jì)算將革新投資組合優(yōu)化、模擬定價(jià)、欺詐偵測(cè)等多種能力金融是量子計(jì)算的“第一波產(chǎn)業(yè)”，量子計(jì)算將革新投資組合優(yōu)化、模擬定價(jià)、欺詐偵測(cè)等多種能力。根據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)，在量子計(jì)算創(chuàng)造短期價(jià)值的100個(gè)案例中，金融領(lǐng)域占了28個(gè)，是所有行業(yè)中最多的，且具有較高的中長(zhǎng)期潛在價(jià)值。優(yōu)化、模擬和機(jī)器學(xué)習(xí)是量子計(jì)算將革新的能力。在優(yōu)化方面，投資組合優(yōu)化存在“維度詛咒”：即數(shù)據(jù)維度和量的迅速增加導(dǎo)致數(shù)據(jù)分散且難以聚類，而量子計(jì)算的量子退火（D-Wave的系統(tǒng)）和基于門的模型（IBM的設(shè)備）等可以解決這一問題；在模擬方面，量子計(jì)算通過加速蒙特卡洛方法減少估計(jì)誤差，被應(yīng)用于普通期權(quán)、多資產(chǎn)期權(quán)和路徑依賴型期權(quán)等多種衍生品定價(jià)，也能夠以較高的精度確定風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值（VaR）和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工具條件風(fēng)險(xiǎn)值（CVaR）從而更好地防范金融風(fēng)險(xiǎn)；在機(jī)器學(xué)習(xí)方面，量子計(jì)算顯著有效地加速大規(guī)模神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中的深度學(xué)習(xí)，徹底解決銀行的“計(jì)算能力瓶頸”，深化人工智能在銀行業(yè)信用評(píng)分、反洗錢、智能營(yíng)銷等領(lǐng)域的應(yīng)用。此外，長(zhǎng)期來看，古典和新古典經(jīng)濟(jì)學(xué)理論的基礎(chǔ)是均衡，而量子理論將價(jià)格視為不確定的數(shù)量，量子金融遠(yuǎn)期更大的貢獻(xiàn)可能是改變金融領(lǐng)域問題的形成、結(jié)構(gòu)和建模的方式。金融機(jī)構(gòu)合作機(jī)構(gòu)量子金融研究方向摩根大通IBM、ChicagoQuantumExchange等投資組合優(yōu)化、交易策略、資產(chǎn)定價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)分析BBVAMultiverse、埃森哲、富士通等套利、信用評(píng)分、蒙特卡羅模擬渣打銀行NASA、USRA、Rigetti等投資組合優(yōu)化花旗銀行1QBit、QCWare等交易算法、欺詐檢測(cè)、投資組合優(yōu)化和風(fēng)險(xiǎn)管理巴克萊銀行IBM2017年創(chuàng)建了內(nèi)部量子計(jì)算工作組，建模人員在IBM的量子云上運(yùn)行程序，合作開發(fā)可用于證券交易結(jié)算的量子算法高盛集團(tuán)D-Wave、QCWare風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、模擬定價(jià)畢馬威事務(wù)所微軟、AzureQuantum量子算法、量子生態(tài)系統(tǒng)德意志交易所JoSQuantum量子算法類研究，解決計(jì)算交易所業(yè)務(wù)風(fēng)險(xiǎn)模型中存在的挑戰(zhàn)工商銀行中國(guó)科技大學(xué)2015年率先實(shí)現(xiàn)基于量子通信技術(shù)的同城和異地?cái)?shù)據(jù)加密傳輸，在電子檔案和網(wǎng)上銀行等領(lǐng)域落地試點(diǎn)；2019年率先完成了量子隨機(jī)數(shù)的場(chǎng)景試點(diǎn)建設(shè)銀行旗下建信金科本源量子共建量子金融應(yīng)用實(shí)驗(yàn)室，聯(lián)合發(fā)布“量子期權(quán)定價(jià)算法”與“量子風(fēng)險(xiǎn)價(jià)值計(jì)量算法”，相關(guān)參數(shù)明顯優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)量子金融算法0的突破新華財(cái)經(jīng)本源量子新華財(cái)經(jīng)App上線共同發(fā)布的“量子金融應(yīng)用”產(chǎn)品光大科技玻色量子、北京量子信息科學(xué)研究院量子計(jì)算投資組合產(chǎn)品：天工經(jīng)世量子計(jì)算量化策略平臺(tái)資料來源：《量子金融白皮書》（2022年本源量子華泰研究量子計(jì)算賦能制藥各個(gè)環(huán)節(jié)，更高效且精準(zhǔn)。藥物研發(fā)的起點(diǎn)是靶點(diǎn)識(shí)別，分子結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)是其中的重要內(nèi)容。對(duì)于傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)輔助藥物設(shè)計(jì)（CADD）和新興的AI輔助藥物設(shè)計(jì)（AIDD）而言，由于算力限制和缺乏數(shù)據(jù)支撐，很難得到動(dòng)態(tài)、精確的構(gòu)造過程。以蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)預(yù)測(cè)為例，在缺乏實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)時(shí)，Alphafold可以通過比較序列相似性預(yù)測(cè)得到蛋白結(jié)構(gòu)，但卻無法得到蛋白在體內(nèi)的動(dòng)態(tài)變化過程。而量子計(jì)算可以利用從頭計(jì)算法，模擬氨基酸之間、分子同環(huán)境之間的相互作用，得到較為精確的蛋白靶點(diǎn)的結(jié)構(gòu)變化。藥物研發(fā)中期主要聚焦于藥品的化學(xué)表現(xiàn)和分子設(shè)計(jì)，需要大量運(yùn)算模擬，是量子計(jì)算未來可重點(diǎn)切入的市場(chǎng)。目前量子計(jì)算在制藥領(lǐng)域應(yīng)用的大部分工作就是研發(fā)中期的篩選化合物和化合物的結(jié)構(gòu)優(yōu)化。在藥物研發(fā)后期的臨床試驗(yàn)環(huán)節(jié)，量子計(jì)算能更準(zhǔn)確地模擬藥物在人體內(nèi)的吸收、分布、代謝和排泄過程，可以避免人類作為測(cè)試載體。藥物研發(fā)的投入高、周期長(zhǎng)，根據(jù)麥肯錫數(shù)據(jù)，新藥從開始研發(fā)到推向市場(chǎng)平均需要二十億美元和十年以上的時(shí)間，而量子計(jì)算可以賦能制藥各個(gè)環(huán)節(jié)，使目標(biāo)識(shí)別、藥物設(shè)計(jì)和毒性測(cè)試不再依賴試驗(yàn)資料來源：光子盒，IBM、本源量子、Quantimuum、Qu&Co、PhoreMost官網(wǎng)，華泰研究軟件、算法和云服務(wù)發(fā)展到哪里對(duì)于實(shí)際問題的解決，需要協(xié)同硬件與軟件、算法和云服務(wù)的發(fā)展。與經(jīng)典計(jì)算機(jī)一致，量子計(jì)算機(jī)生態(tài)需圍繞操作系統(tǒng)、編譯軟件、開發(fā)工具和應(yīng)用算法與軟件而存在。從各國(guó)量子計(jì)算機(jī)系統(tǒng)軟件、量子算法和量子軟件技術(shù)發(fā)展水平上來看，2022年美國(guó)相關(guān)技術(shù)和應(yīng)用仍然遙遙領(lǐng)先，而中國(guó)、日本、加拿大則緊隨其后。1）量子軟件：糾錯(cuò)技術(shù)是系統(tǒng)軟件的主要進(jìn)展之一，硬件廠商也均發(fā)布各自編譯軟件，未來社區(qū)開源發(fā)展將成為主流模式。2）量子算法：可加速某些計(jì)算問題的解決，并降低基礎(chǔ)設(shè)施的成本。3）量子云平臺(tái)：可應(yīng)用于量子研究、量子教學(xué)和量子開發(fā)等領(lǐng)域，推動(dòng)量子技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。量子軟件是構(gòu)成量子計(jì)算系統(tǒng)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，目前主流量子計(jì)算機(jī)采用經(jīng)典+量子混合體系。硬件是量子計(jì)算應(yīng)用的基礎(chǔ)，但解決實(shí)際問題離不開軟件的發(fā)展。量子計(jì)算軟件系統(tǒng)可以分為三層：基礎(chǔ)層軟件主要作用是實(shí)現(xiàn)量子算法的運(yùn)行，同時(shí)提供對(duì)量子芯片運(yùn)行維護(hù)服務(wù)的支持，與硬件緊密相關(guān)，是量子計(jì)算軟件技術(shù)的發(fā)展核心；開發(fā)層軟件提供了研究量子算法、開發(fā)量子應(yīng)用的工具鏈體系，包含了眾多量子編程語言和量子軟件開發(fā)工具；應(yīng)用層軟件是量子技術(shù)走向應(yīng)用的關(guān)鍵，通過算法和應(yīng)用程序匹配行業(yè)需求，解決特定領(lǐng)域問題。當(dāng)前的量子計(jì)算機(jī)是從經(jīng)典計(jì)算機(jī)體系中衍生出來的，主流的商業(yè)化量子計(jì)算機(jī)采用“混合量子/經(jīng)典”層來加速計(jì)算。在量子軟件系統(tǒng)架構(gòu)上，應(yīng)用層和開發(fā)層的軟件都是在經(jīng)典計(jì)算機(jī)中實(shí)現(xiàn)和運(yùn)行的，而位于基礎(chǔ)層的軟件主要用于維護(hù)和驅(qū)動(dòng)量子芯片及其附屬糾錯(cuò)和測(cè)控系統(tǒng)的運(yùn)行。資料來源：趙勇杰，吳偉.量子軟件與量子云[J].信息通信技術(shù)與政策,2020(7):49-57、華泰研究量子算法可加速某些計(jì)算問題的解決，并降低基礎(chǔ)設(shè)施的成本。量子算法是運(yùn)行在量子計(jì)算現(xiàn)實(shí)模型上的一套邏輯程序。量子算法設(shè)計(jì)的核心在于利用干涉現(xiàn)象，通過線性酉算子操控量子態(tài)演化，使目標(biāo)態(tài)概率最大。根據(jù)量子算法運(yùn)行的物理環(huán)境，量子算法可以分類為以下3類：1）純量子算法：運(yùn)行在量子計(jì)算機(jī)或其模擬環(huán)境中的算法；2）量子-經(jīng)典混合算法：核心部分由量子計(jì)算機(jī)計(jì)算，其他部分由經(jīng)典計(jì)算機(jī)運(yùn)行的算法，又稱變分量子算法；3）量子衍生算法：一種借用量子力學(xué)思想來增強(qiáng)的經(jīng)典算法，無需在量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。資料來源：AIoT物聯(lián)網(wǎng)研究院，華泰研究Shor算法、Grover算法和HHL算法不斷加速解決計(jì)算問題，未來或有望進(jìn)一步助力機(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能等技術(shù)突破。在量子算法研究上，Shor算法（質(zhì)因數(shù)分解算法）、Grove算法和HHL算法為三大里程碑式算法。1）1992年提出的Deutsch-Jozsa量子算法是量子并行計(jì)算理論的基石，其演示了量子計(jì)算的優(yōu)越性，Shor算法即是以此為基礎(chǔ)。2）1994年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Shor提出利用量子計(jì)算機(jī)自身的并行運(yùn)算能力，在可企及的時(shí)間內(nèi)將一個(gè)大的整數(shù)分解為若干質(zhì)數(shù)乘積，用以破解RSA加密。3）1996年貝爾實(shí)驗(yàn)室的Grover提出量子搜索算法，用以從大量未分類的個(gè)體中，快速尋找出某特定個(gè)體；例如，對(duì)于100萬條的路線搜索，量子計(jì)算機(jī)僅需1000次即可完成。4）2008年，麻省理工學(xué)院的三位學(xué)者聯(lián)合開發(fā)了一種求解線性系統(tǒng)的量子算法，例如在一個(gè)N×N的矩陣中，若采用高斯消元法可在O(N3)時(shí)間內(nèi)求解，HHL算法則可以在O(log2N)時(shí)間內(nèi)求解，從而達(dá)到加速的目的。由于線性系統(tǒng)是很多科學(xué)家和工程領(lǐng)域的核心，因此，HHL算法或?qū)⑹俏磥砟軌蛟跈C(jī)器學(xué)習(xí)、人工智能科技得以突破的關(guān)鍵性技術(shù)。量子云平臺(tái)成為量子計(jì)算商業(yè)化進(jìn)程的有力助推。由于量子計(jì)算機(jī)硬件尚不成熟，占用空間大、制造成本昂貴、環(huán)境要求嚴(yán)苛、維護(hù)難度高、無法滿足個(gè)人用戶本地部署的要求，近年來量子計(jì)算云平臺(tái)逐漸成為量子計(jì)算算力輸出的主要形式。量子云服務(wù)是指通過云計(jì)算平臺(tái)提供的量子計(jì)算能力，使個(gè)人或企業(yè)用戶在無需自己擁有物理量子計(jì)算機(jī)的情況下可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問量子計(jì)算資源。具體來說，下游用戶通過客戶端操縱云端經(jīng)典計(jì)算機(jī)，計(jì)算任務(wù)轉(zhuǎn)化為量子計(jì)算控制/測(cè)量指令，并在量子計(jì)算機(jī)中完成計(jì)算操作并通過測(cè)量返回計(jì)算結(jié)果。綜合了量子計(jì)算與云計(jì)算優(yōu)勢(shì)的量子云平臺(tái)已經(jīng)成為量子計(jì)算科普教育、算法開發(fā)以及應(yīng)用創(chuàng)新的試驗(yàn)床，將長(zhǎng)期持續(xù)助力量子計(jì)算的商業(yè)化進(jìn)程。三類量子云平臺(tái)，采用者的選擇從Q-SaaS向Q-PaaS和Q-IaaS轉(zhuǎn)變。量子云平臺(tái)服務(wù)類型分為量子基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（QuantumInfrastructureasaService，Q-IaaS）、量子平臺(tái)即服務(wù)（QuantumPlatformasaService，Q-PaaS）和量子軟件即服務(wù)（QuantumSoftwareasaService，Q-SaaS）。Q-IaaS將量子計(jì)算機(jī)的硬件及配套設(shè)施在量子計(jì)算云平臺(tái)上提供給用戶，用戶可以低成本調(diào)用量子計(jì)算機(jī)、量子計(jì)算模擬器、經(jīng)典服務(wù)器、存儲(chǔ)器等硬件而無需對(duì)其進(jìn)行維護(hù)。這類平臺(tái)主要面向底層開發(fā)和科學(xué)研究人員。Q-PaaS將量子計(jì)算相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施和中間件組成的開發(fā)平臺(tái)在量子計(jì)算云平臺(tái)上提供給用戶，用戶可以在云平臺(tái)上進(jìn)行特定的軟件開發(fā)。Q-SaaS將打包好的應(yīng)用服務(wù)方案在量子計(jì)算云平臺(tái)上提供給用戶，主要面向大型企業(yè)。沒有人真正知道什么樣的量子硬件戰(zhàn)略會(huì)勝出，因此早期采用者通常會(huì)尋求最大程度上不依賴硬件的平臺(tái)，即Q-SaaS或Q-PaaS。目前大部分量子云平臺(tái)的服務(wù)以Q-SaaS為主，因?yàn)槭褂盟募夹g(shù)壁壘不高，大多數(shù)企業(yè)可以通過和Q-SaaS的合作開發(fā)并完善適合自身的軟件。預(yù)計(jì)隨著量子開發(fā)人員增長(zhǎng)和量子硬件的完善，采用者會(huì)由于保障數(shù)據(jù)安全和差異化戰(zhàn)略等因素，完成由選擇Q-SaaS到Q-PaaS和Q-IaaS服務(wù)的逐漸轉(zhuǎn)變。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。資料來源：中國(guó)信通院，華泰研究量子計(jì)算云平臺(tái)服務(wù)提供商多元化發(fā)展，競(jìng)爭(zhēng)與合作并存。目前云平臺(tái)供應(yīng)商主要分為兩類，第一類供應(yīng)商自身參與量子計(jì)算硬件的研發(fā)，將自研的量子計(jì)算機(jī)等硬件放在云平臺(tái)，典型企業(yè)包括IONQ、PASQAL、Rigetti、本源量子等；第二類供應(yīng)商則接入其他公司的量子計(jì)算硬件或軟件系統(tǒng)，提供云平臺(tái)供用戶使用，典型企業(yè)包括Microsoft、Amazon、Strangeworks等。也有一些企業(yè)兩者能力兼具，比如最早于2016年就推出商業(yè)化量子計(jì)算云平臺(tái)的IBM，除了能夠調(diào)用AQT、IONQ等量子計(jì)算硬件資源，還自研多款超導(dǎo)量子計(jì)算芯片。公司云平臺(tái)/軟件提供優(yōu)化服務(wù)（eg：在線開發(fā)、外接服務(wù)超導(dǎo)量子比特離子阱光量子比特中性原子量子退火機(jī)IBMQExperience√√√IBMQiskit√谷歌OpenFermion-CirqQuantum&TensorFlow√D-waveLeap√AmazonAmazonBraket√√AmazonQatalyst√MicrosoftAzureQuantum√XanaduXanaduQuantumCloud√Honeywell√QuTechQuantumInspire√Strangworks√√√華為HiQ√本源√百度量脈&量槳&量易伏√√√騰訊SiMhub√阿里巴巴太章√√量旋金牛座√北京量子院Quafu√√量子創(chuàng)新研究院量子計(jì)算云平臺(tái)√國(guó)盾量子“祖沖之號(hào)”量子計(jì)算云平臺(tái)√資料來源：中國(guó)信通院、各公司官網(wǎng)，華泰研究免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。相較于直接使用量子計(jì)算機(jī)，云平臺(tái)使用成本更低。量子計(jì)算機(jī)由于價(jià)格昂貴且制造難度較大，并未向公眾廣泛提供。TheVerge曾在2017年向D-Wave購(gòu)買了2000Q量子計(jì)算機(jī)，花費(fèi)約1500萬美元。IQM近期發(fā)布了一臺(tái)預(yù)裝有5量子比特的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)，售價(jià)不到100萬歐元（約合796萬人民幣）。目前，微軟和AWS等科技巨頭提供一整套量子計(jì)算服務(wù)解決方案。其中，微軟定價(jià)主要采用AzureQuantum額度模式，根據(jù)不同單位從額度中扣減使用量，客戶也可以選擇其他的即用即付和訂閱模式。而AmazonAWSBraket的定價(jià)包括任務(wù)和執(zhí)行兩個(gè)部分，每次任務(wù)的價(jià)格對(duì)所有QPU都是相同的，為0.3美元一次，每次執(zhí)行的價(jià)格取決于所使用的QPU類型，價(jià)格區(qū)間在0.00035-0.03美元/一次。假設(shè)一位科學(xué)家使用AmazonBraket在Rigetti量子計(jì)算機(jī)上運(yùn)行量子機(jī)器學(xué)習(xí)算法。這個(gè)作業(yè)包括50次迭代，每次迭代有2個(gè)任務(wù)，每個(gè)任務(wù)有100次執(zhí)行。那么運(yùn)行此作業(yè)的最低價(jià)格為50次迭代x2次任務(wù)x0.30美元/任務(wù)+50次迭代x2次任務(wù)x100次執(zhí)行x0.00035美元/次，總計(jì)3資料來源：微軟官網(wǎng)、AWS官網(wǎng)、華泰研究免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。IBM（IBMUS）IBM是全球最早布局量子計(jì)算的公司之一，超導(dǎo)量子技術(shù)領(lǐng)域始終遙遙領(lǐng)先，目前正在開創(chuàng)以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)時(shí)代。2001年，IBM先后在5位NMR量子計(jì)算機(jī)、7位NMR量子計(jì)算機(jī)上成功運(yùn)行了Shor量子算法，這是人類首次在硬件上實(shí)現(xiàn)Shor算法。2016年，隨著量子計(jì)算云平臺(tái)IBMQExperience的問世，IBM成為全球第一個(gè)推出量子云服務(wù)的公司。2019年1月，在國(guó)際消費(fèi)電子展上，IBM推出了“世界上第一個(gè)專為科學(xué)和商業(yè)用途設(shè)計(jì)的集成通用近似量子計(jì)算系統(tǒng)”——QSystemOne，該高度集成的模塊化系統(tǒng)的推出，意味著通用超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)開始走出實(shí)驗(yàn)室。2020年9月，IBM首次“魚鷹”（Osprey）和“神鷹”中性原子，2023年可實(shí)現(xiàn)1121個(gè)量子比特的量子計(jì)算機(jī)“神鷹”是全球迄今最大的量子計(jì)算機(jī)。此外，2022年9月IBM將當(dāng)時(shí)世界上最大的稀釋制冷機(jī)“黃金眼”(Goldeneye)冷卻到工作溫度(~25mK)。2023年IBM量子峰會(huì)，IBM副總裁兼IBM研究員杰伊·甘貝塔認(rèn)為量子計(jì)算正在到達(dá)拐點(diǎn)。展望未來，IBM認(rèn)為計(jì)算的未來是以量子為中心的超級(jí)計(jì)算機(jī)，其中QPU、CPU和GPU都在一起工作以加速計(jì)算。注：為IBM已完成的部分免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。Google（GOOGLUS）谷歌量子計(jì)算技術(shù)持續(xù)保持全球領(lǐng)先，量子比特?cái)?shù)的增加與量子糾錯(cuò)協(xié)同推進(jìn)。2012年成立專門的量子實(shí)驗(yàn)室。2014年谷歌招募了加州大學(xué)圣塔芭芭拉分校JohnMartinis團(tuán)隊(duì)以在量子計(jì)算方面發(fā)力。2019年，超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“懸鈴木”問世，JohnMartinis團(tuán)隊(duì)一舉將“量子計(jì)算優(yōu)越性”變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)，在該量子計(jì)算機(jī)上進(jìn)行了53比特、20層的量子隨機(jī)線路采樣，200秒可進(jìn)行100萬次采樣，最終結(jié)果的保真度有0.224%。2020年9月，谷歌發(fā)布了量子計(jì)算路線圖，并預(yù)計(jì)在2029年前實(shí)現(xiàn)包含100萬個(gè)物理量子比特、具備糾錯(cuò)能力的計(jì)算機(jī)。2021年谷歌基于“懸鈴木”實(shí)現(xiàn)了量子計(jì)算錯(cuò)誤抑制的指數(shù)級(jí)增長(zhǎng)。2022年7月，谷歌突破了量子糾錯(cuò)的盈虧平衡點(diǎn)，首次實(shí)現(xiàn)量子計(jì)算機(jī)的錯(cuò)誤率隨著比特?cái)?shù)增加而降低，證明了超導(dǎo)量子比特系統(tǒng)的性能足以克服增加量子比特?cái)?shù)量帶來的額外錯(cuò)誤。2023年8月，谷歌Chrome瀏覽器宣布部署抗量子密碼。總體而言，在谷歌量子計(jì)算發(fā)展的路線規(guī)劃中，量子比特?cái)?shù)的增加和量子糾錯(cuò)是協(xié)同推進(jìn)的。注：M為里程碑（Milestone）資料來源：GoogleQuantumAI，華泰研究IONQ（IONQUS）IONQ：離子阱量子計(jì)算巨頭，商業(yè)化進(jìn)程較快。IONQ是馬里蘭大學(xué)量子計(jì)算的核心人物ChrisMonroe于2016年同JungsangKim一起組建的量子計(jì)算公司，并于2021年10月成功上市，主要聚焦于離子阱量子計(jì)算。2018年12月，IONQ公布了兩個(gè)新型離子阱量子計(jì)算機(jī)，它具有160個(gè)存儲(chǔ)量子比特和79個(gè)量子比特；2023年5月，IONQ宣布，其量子計(jì)算機(jī)IONQAria系列的最新旗艦量子系統(tǒng)，正式在AWS量子計(jì)算云平臺(tái)AmazonBraket上線，其算法量子比特（AQ）高達(dá)25，是當(dāng)前世界上較強(qiáng)大的商用量子計(jì)算機(jī)之一；目前，IONQ性能最高的量子計(jì)算系統(tǒng)IONQForte擁有32個(gè)量子比特和29個(gè)算法量子比特（AQ）。2023年量子世界大會(huì)上，IONQ發(fā)布ForteEnterprise和Tempo的2臺(tái)企業(yè)級(jí)機(jī)架式系統(tǒng)，計(jì)劃于2024和2025年實(shí)現(xiàn)35和64量子比特。根據(jù)INOQ管理層公告宣布，24年1月ForteEnterprise系統(tǒng)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)35量子比特。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。注1：算法量子比特定義為典型算法的有效量子比特?cái)?shù)注2：2025-26年采用16:1糾錯(cuò)編碼；注3：2027-28年采用32:1糾錯(cuò)編碼資料來源：ICV，華泰研究IONQ積極構(gòu)建開放技術(shù)生態(tài)。目前IONQ可通過三大云平臺(tái)——AWS的AmazonBraket、微軟的AzureQuantum和谷歌的CloudMarketplace進(jìn)行訪問；與此同時(shí)，IONQ擴(kuò)展量子計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域，并與現(xiàn)代汽車、空中客車和埃森哲等行業(yè)領(lǐng)袖以及美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（目前已簽訂2250萬美元合同）開展合作。IONQ的未來展望不僅僅在于技術(shù)突破，還在于將量子計(jì)算帶入更多的領(lǐng)域，推動(dòng)科學(xué)、工程和商業(yè)應(yīng)用的前進(jìn)。AtomComputing（未上市）AtomComputing有望基于中性原子技術(shù)于2024年推出全球首臺(tái)1225量子比特計(jì)算機(jī)。AtomComputing成立于2018年，是第一家用光鑷捕獲中性原子原子陣列并從中創(chuàng)建核自旋量子比特的公司。AtomComputing認(rèn)為，原子具有獨(dú)特的性質(zhì)，使其有可能擴(kuò)展大量量子比特，從而可以在相對(duì)較長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)保持量子態(tài)；量子態(tài)保持的時(shí)間越長(zhǎng)越好，因?yàn)樗茏層?jì)算機(jī)運(yùn)行更復(fù)雜的問題——這也為糾錯(cuò)提供了更多時(shí)間。AtomComputing第一代基于門的量子計(jì)算機(jī)平臺(tái)Phoenix，它使用了100個(gè)光學(xué)捕獲量子比特。2023年10月，公司發(fā)布公告稱，2024年將推出1225個(gè)站點(diǎn)的原子陣列（目前填充了1180個(gè)量子比特）的量子計(jì)算平臺(tái)。Intel（INTLUS）英特爾技術(shù)轉(zhuǎn)向硅基自旋量子，目前已實(shí)現(xiàn)12量子比特。芯片巨頭英特爾于2017年成功測(cè)試17位量子超導(dǎo)計(jì)算芯片，并于2018年的CES上高調(diào)宣布已經(jīng)成功設(shè)計(jì)、制造和交付49量子比特（量子位）的超導(dǎo)測(cè)試芯片TangleLake。但此后英特爾將技術(shù)轉(zhuǎn)向硅基自旋量子比特領(lǐng)域。英特爾指出，相比超導(dǎo)量子比特，硅基自旋量子比特有著顯著優(yōu)勢(shì)，例如每個(gè)量子比特的裸片面積縮小了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。這在英特爾的最新研究成果中得到了驗(yàn)證：在2021年11月實(shí)現(xiàn)了在單個(gè)300mm的硅晶圓上集成了超過10,000個(gè)硅基自旋量子比特陣列。2023年，英特爾發(fā)布包含12個(gè)硅自旋量子比特的全新量子芯片TunnelFalls，該芯片是英特爾迄今為止研發(fā)的最先進(jìn)的硅自旋量子比特芯片。此外，基于制造TunnelFalls的經(jīng)驗(yàn)，英特爾已經(jīng)開始研發(fā)下一代量子芯片，公司預(yù)計(jì)將于2024年推出。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。Rigetti（RGTIUS）Rigetti已實(shí)現(xiàn)84量子比特多芯片Ankaa-1，2025年計(jì)劃突破1000+量子比特。Rigetti成立于2013年，自2017年以來一直在云上運(yùn)行量子計(jì)算機(jī)，并于2022年3月通過SPAC在納斯達(dá)克上市。Rigetti是全棧量子計(jì)算的先驅(qū)，并擁有量子計(jì)算平臺(tái)QCS。目前，公司已推出單芯片Aspen-X、多芯片Aspen-M-X、多芯片Ankaa-1等多顆超導(dǎo)量子產(chǎn)品，并于23年12月推出84量子比特的Ankaa-2系統(tǒng)，未來還將繼續(xù)開發(fā)84比特的Ankaa-3系統(tǒng)。此外，根據(jù)Rigetti于2022年5月發(fā)布的QPU路線圖，在推出84量子比特處理器后Rigetti計(jì)劃推出336量子比特處理器Lyra，該處理器有4個(gè)Ankaa芯片組裝于一個(gè)載體襯底上；并且分別計(jì)劃在2025年和2027年推出1000+和4000+量子比特的QPU。資料來源：Rigetti，華泰研究Rigetti自建量子晶圓廠以自用或?yàn)槠渌麢C(jī)構(gòu)代工。Rigetti的制造策略與其他大多數(shù)量子創(chuàng)業(yè)公司的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手截然不同。從早期起，他們就決定建立自己的晶圓廠來制造芯片，而非依賴于大學(xué)的無塵室或試圖與像GlobalFoundries這樣的大型半導(dǎo)體代工廠合作。因此，于2017年5月，Rigetti在弗里蒙特開設(shè)了業(yè)界首個(gè)專用和集成的量子器件制造工廠Fab-1。Rigetti使用自身的工廠能夠在5-15周內(nèi)完成設(shè)計(jì)；而若選擇外部半導(dǎo)體代工廠，預(yù)計(jì)需要22-40周以上的時(shí)間。目前Rigetti不僅為自己制造器件，而且還為費(fèi)米實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室(AFRL)和普渡大學(xué)制造器件，2023年9月Rigetti宣布與美國(guó)空軍研究實(shí)驗(yàn)室（AFRL）信息局簽訂了一份為期五年的不定期交付、不定數(shù)量（IDIQ）合同，為其研究人員提供量子代工服務(wù)。免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。資料來源：Rigetti，華泰研究NVIDIA（NVDAUS）英偉達(dá)積極推出量子計(jì)算與經(jīng)典計(jì)算交互產(chǎn)品。英偉達(dá)于GTC2022開發(fā)者大會(huì)推出用于加速量子計(jì)算的cuQuantum軟件開發(fā)包，并在同期積極開發(fā)量子編譯器nvq++以用于量子計(jì)算機(jī)與經(jīng)典計(jì)算機(jī)的交互。2022年7月，英偉達(dá)發(fā)布統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)——NVIDIA量子優(yōu)化設(shè)備架構(gòu)（QODA以加快在人工智能（AI）、高性能計(jì)算（HPC）、醫(yī)療、金融和其他學(xué)科的量子研發(fā)突破。GTC2023開發(fā)者大會(huì)，英偉達(dá)發(fā)布全球首個(gè)GPU加速的量子計(jì)算系統(tǒng)NVIDIADGXQuantum，該系統(tǒng)有助于集成量子處理單元與經(jīng)典處理單元，其結(jié)合了NVIDIAGraceHopper超級(jí)芯片和theQuantumMachinesOPX+控制系統(tǒng)，從而以最高性能運(yùn)行混合算法、量子糾錯(cuò)、校準(zhǔn)和控制；此外，DGXQuantum使用PCIeGen5互連在GPU和QPU之間以提供亞微秒級(jí)的低延遲，進(jìn)而加速Q(mào)PU相干時(shí)間內(nèi)的量子糾錯(cuò)等基本工作負(fù)載。資料來源：英偉達(dá)官網(wǎng)，華泰研究資料來源：英偉達(dá)官網(wǎng)，華泰研究免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。CUDAQUANTUM社區(qū)不斷擴(kuò)大，助力數(shù)字中心加速計(jì)算或?yàn)槲磥碲厔?shì)。SC23大會(huì)上，英偉達(dá)公司高性能計(jì)算和超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)副總裁伊恩·巴克表示過去兩年時(shí)間內(nèi)英偉達(dá)量子計(jì)算平臺(tái)已經(jīng)積累了120多家合作伙伴。CUDAQuantum是一個(gè)用于CPU、GPU和量子計(jì)算機(jī)（也稱為QPU）編程的平臺(tái)，英偉達(dá)與其合作者主要基于該平臺(tái)。目前，英偉達(dá)已經(jīng)與AnyonSystems、AtomComputing、IONQ、ORCAComputing、OxfordQuantumCircuits、羅爾斯-羅伊斯和QuEra合作，將CUDAQuantum整合到他們的平臺(tái)中；量子軟件公司Agnostiq和QMware，多個(gè)超級(jí)計(jì)算中心，如國(guó)家先進(jìn)工業(yè)科技研究所、IT科學(xué)中心（CSC）和國(guó)家超級(jí)計(jì)算應(yīng)用中心（NCSA）、尤利希超級(jí)計(jì)算機(jī)中心(FZJ)也正與英偉達(dá)合作。此外，伊恩·巴克還表示量子計(jì)算未來的趨勢(shì)在于數(shù)據(jù)中心規(guī)模的加速計(jì)算與英偉達(dá)全棧式創(chuàng)新相結(jié)合。資料來源：NVIDIA，華泰研究D-wave（QBTSUS）D-wave是量子信息產(chǎn)業(yè)的先行者。2011年，D-wave成為第一家租賃、交付和安裝量子退火系統(tǒng)的公司；2017年，D-wave成為第一家在量子計(jì)算機(jī)上實(shí)現(xiàn)早期復(fù)雜優(yōu)化應(yīng)用的公司，大眾汽車將該應(yīng)用用于出租車路線建模；2018年，D-wave成為第一家通過云提供實(shí)時(shí)量子訪問的公司，目前公司繼續(xù)通過基于云的產(chǎn)品為其客戶提供服務(wù)；2020年，D-wave成為第一家提供混合求解器服務(wù)的公司，通過將量子退火和經(jīng)典資源結(jié)合在一起運(yùn)行多達(dá)100萬變量的問題，并于同年提供了5000量子比特系統(tǒng)；發(fā)布7000量子比特Advantage2系統(tǒng)的原型機(jī)；2023年11月，D-Wave證明其Advantage2退火量子計(jì)算實(shí)驗(yàn)原型成功實(shí)現(xiàn)了量子糾錯(cuò)（QEM）。Quantinuum（霍尼韋爾＆劍橋量子未上市）Quantinuum將一流軟硬件相結(jié)合，加速量子計(jì)算技術(shù)發(fā)展。Quantinuum于2021年在霍尼韋爾收購(gòu)英國(guó)量子公司劍橋量子后，從國(guó)防承包商巨頭霍尼韋爾分離出來，開始建造量子計(jì)算機(jī)。2021年3月、7月和12月，霍尼韋1024和2048量子體積的基準(zhǔn)測(cè)試，持續(xù)保持當(dāng)時(shí)的量子體積的世界記錄。而劍橋量子公司方面，2021年10月，發(fā)布世界上第一個(gè)用于量子自然語言處理（QNLP）的工具包和庫——lambeq；12月，利用霍尼韋爾SystemH1量子計(jì)算機(jī)也創(chuàng)建了隨機(jī)數(shù)，并推出世界上第一個(gè)量子計(jì)算驅(qū)動(dòng)的加密密鑰生成平臺(tái)。2023年，Quantinuum宣布推出量子計(jì)算系統(tǒng)H2，其聲稱該系統(tǒng)是有史以來最精確的量子計(jì)算機(jī)，并利用該系統(tǒng)創(chuàng)造了非阿貝爾免責(zé)聲明和披露以及分析師聲明是報(bào)告的一部分，請(qǐng)務(wù)必一起閱讀。本源量子（未上市）本源量子：國(guó)內(nèi)量子計(jì)算龍頭企業(yè)，布局兼具超導(dǎo)量子與硅量子技術(shù)。本源量子2017年成立于合肥市高新區(qū)，團(tuán)隊(duì)技術(shù)起源于中科院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，創(chuàng)始人為中國(guó)科學(xué)院院士郭光燦和中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授郭國(guó)平；2021年9月發(fā)布未來五年量子計(jì)算技術(shù)規(guī)劃路線圖，規(guī)劃至2025年將實(shí)現(xiàn)1024量子比特；2022年1月宣布自主建設(shè)的兩大實(shí)驗(yàn)室正式啟用，并將覆蓋從量子芯片到量子計(jì)算整機(jī)軟硬件的全棧式開發(fā)。本源量子是中國(guó)首家可交付量子計(jì)算機(jī)工程機(jī)的公司，是國(guó)內(nèi)目前唯一同時(shí)開展超導(dǎo)量子計(jì)算與硅基半導(dǎo)體量子計(jì)算工程化的團(tuán)隊(duì)，本源量子已先后推出了6比特超導(dǎo)量子芯片夸父KFC6-100、24比特超導(dǎo)量子芯片夸父KFC24-100、64比特超導(dǎo)量子芯片KFC64-200、72比特超導(dǎo)量子芯片KFC72-300，以及第二代硅基自旋二比特量子芯片玄微XWS2-200，其中第三代自主超導(dǎo)量子芯片——“悟空芯”(夸父KFC72-300)于24年1月6日上線，是目前中國(guó)最先進(jìn)的可編