量子科技产业链全景解析：2026年全球竞争格局与产业机遇（第1/4部分）

核心要点

全球高度重视量子科技，国际竞争激烈

量子科技已成为全球主要国家在科技、经济等领域开展综合国力竞争、维护国家技术主权与发展主动权的战略重点之一，对国防安全、信息安全等关键领域具有深远影响。截至2025年8月，全球已有30余个国家和地区制定或更新了量子信息领域的发展战略规划或法案文件，相关投资总额已超过350亿美元。我国“十五五”规划已将量子科技列为未来产业布局的首位，政策体系正在持续完善。

量子计算多技术路线竞相发展，亮点成果不断涌现

近年来，在实验室环境下，超导、离子阱、中性原子、光量子等主要技术路线的原理样机，在量子比特规模和逻辑门保真度等关键指标上均有明显提升。量子纠错在新型编码方案研究和逻辑量子比特构建等方面取得重要科研成果。同时，量子软件与云平台技术成熟度不断提升，应用场景探索广泛开展。业界共识认为，一旦在规模、噪声和控制方面突破特定阈值，量子计算性能的跃升将转化为巨大的经济效益。

后量子密码系统迁移势在必行

量子计算技术的飞速发展，给基于计算复杂度的传统密码学带来了前所未有的严峻挑战。后量子密码学作为保障未来信息安全的核心技术，正迎来标准产业化与迁移工程化的战略叠加期。

一、量子科技已成为大国科技竞争的核心战场

量子时代加速到来

2025年是量子力学诞生100周年，联合国教科文组织宣布2025年为“国际量子科学与技术年”。从费曼的构想到千比特量子计算机的诞生，量子科技通过“基础理论—技术验证—产业生态”的链式突破，已成为大国科技竞争的核心战场。目前，全球已形成以中国（合肥、北京、上海为枢纽）、美国、欧洲为主的三足鼎立产业生态格局。下一阶段各国量子科技竞争力的格局，将取决于在量子纠错、异构融合与场景落地等关键领域的突破。

“十五五”规划核心赛道

进入“十五五”时期，量子科技被正式列入未来产业布局的首位，这是国家战略重心持续前移的集中体现。政策脉络的演进，正见证着国家对这一前沿领域的重视不断加码。

图表1：顶层设计持续加码量子科技

目前，量子科技主要可分为量子计算、量子通信、量子精密测量三大核心领域。

量子计算：具有强大的并行计算和模拟能力

量子计算机一旦成功研制，将对基于计算复杂度的经典信息安全体系构成巨大冲击。例如，基于量子计算机的“Shor算法”能够破解当前在公钥加密和电子商务中被广泛使用的非对称加密算法。相比之下，基于量子密钥分发的量子保密通信，其安全性与计算复杂度无关，即使是量子计算机也无法破解。

量子计算研究的核心任务是实现多量子比特的相干操纵。目前实现量子计算的主要物理系统包括光量子、超导量子线路、超冷原子、离子阱、固态自旋、硅基量子点以及拓扑态等。这些系统各有优势和缺点，构建量子计算机的主流技术路线尚未收敛。

图表2：量子计算的三个发展阶段

量子通信：包括量子密钥分发和量子隐形传态

• 量子密钥分发：利用量子态加载信息，通过特定协议在通信双方之间实现安全的密钥共享。基于此的量子保密通信是迄今唯一被严格证明原理上无条件安全的通信方式，也是最先走向实用化和产业化的量子信息技术。
• 量子隐形传态：利用量子纠缠直接传输微观粒子的量子状态（即量子信息），而无需传输粒子本身。该技术是链接量子信息处理单元以构建量子网络的关键，也是构建远距离量子密钥分发所需的量子中继的核心环节。

量子通信的长期发展目标是构建全球范围的广域量子通信网络体系。具体路径包括：利用光纤构建城域量子通信网络，通过量子中继器链接邻近城市网络，并借助卫星平台的中转实现遥远区域之间的量子通信链接。

图表3：“经典-量子共纤传输”拓扑图

量子精密测量：进入量子时代

量子精密测量利用量子效应、量子相干、量子纠缠或量子隧穿等量子系统的特有性质，实现高精度、高灵敏度的探测和测量。其应用范围涵盖磁场、电场、重力、时间/频率、温度/压力、加速度、角动量等多种物理量，能够实现远超经典传感器的测量精度，甚至可以达到或逼近海森堡精度极限。

图表4：量子精密测量主要技术路线和物理量

量子信息产品体系

量子信息产品可划分为四大子体系：量子计算产品、量子通信产品、量子精密测量产品，以及支撑开展量子产品加工、测试、试验的相关设备。

图表5：量子信息产品体系结构

全球量子信息企业格局

企业已成为推动量子信息技术与产业发展的重要力量。全球量子信息相关企业数量已突破800家，其中量子计算领域企业占比约49%。后量子密码领域发展迅速，相关企业已突破百家。

从地域分布看：
* 欧盟拥有量子企业238家，占比29%（其中德国超过70家）。
* 美国拥有量子企业215家，占比26%。
* 中国拥有量子企业145家，占比17%。

我国量子企业数量相较欧美仍有一定差距。尤其在量子计算领域，欧美产业生态聚集度高，相关企业数量约为我国的6倍。在量子通信领域，我国企业数量领先；在量子测量领域，美国则处于领先地位。后量子密码领域多为初创企业和传统信息安全企业的新增布局。

图表6：全球量子信息企业技术领域分布

图表7：全球量子信息企业国家分布

市场投融资热情高涨

近十年来，全球量子信息领域产业投融资事件达1400余笔，融资金额超145亿美元。其中，风险投资占比约67%，金额近百亿美元，占据主导地位，这表明产业化仍处于早期起步阶段。政府和军方的赠予类投资近年来增长迅速。

从地区分布看，美国企业和市场投融资活跃度最高，全球占比约50%。欧盟量子企业融资超20亿美元，我国约为14亿美元。

从技术领域看，量子计算企业融资额近百亿美元，占比约80%，是市场关注的绝对焦点。后量子密码企业近年来也开始逐步成为投融资热点。

图表8：量子信息领域企业投融资事件数量与金额

二、量子计算正步入首个真正的商业周期

量子计算的重要性与现状

一旦硬件突破关键阈值，量子计算机有望在几分钟内解决传统超级计算机需要数个世纪才能解决的问题，从而为制药、金融、材料科学等多个行业释放巨大价值。尽管量子计算利用叠加态、纠缠等现象，理论上具备远超经典计算机的潜力，但迄今为止，尚未解决任何一件经典计算机无法处理的实际问题。当前，量子计算机虽然整体优势有限，但已在某些特定领域展现出潜在的工业应用价值。

近期关键进展与里程碑

1. D-Wave (2025, Science)：在工业相关任务中首次清晰地展示了量子优势。其量子退火器在几分钟内完成了可编程材料模拟，而同样的任务，Frontier超级计算机需要近一百万年的时间和相当于全球一年的电力消耗才能完成。
2. D-Wave (2023, Nature)：利用超导量子退火器在5000量子比特规模上实现了量子临界自旋玻璃动力学，为大规模量子模拟提供了理论和实验支持，并在能量优化问题中展现出拓展优势。
3. IBM (2023, Nature)：证明了量子计算在容错技术出现之前的实用性。利用误差缓解技术，在噪声较大的127量子比特处理器上，实现了超越传统经典计算规模的精确测量，描绘了噪声量子计算机实用性提升的前景。
4. Google (2023, Nature)：通过扩展表面码逻辑量子比特来抑制量子误差。该方案利用更多物理量子比特实现了前所未有的误差控制，其纠错性能随量子比特数量增加而提升，为达到实用计算所需的逻辑错误率指明了方向。
5. Quantinuum：作为全球最大的综合量子计算公司，推出了业内首台56量子比特囚禁离子量子计算机，实现了比现有行业基准高出100倍的性能提升。该公司与微软合作发布了2030年实现通用、完全容错量子计算的路线图，显著加快了商用系统的研发进程。

当前阶段：NISQ时代

上述成果表明，量子技术已经开始在特定领域发挥作用。这些进展虽然不具有普遍性，但证明了一旦在规模、噪声和控制方面超过特定阈值，量子计算的性能差距将从渐进式增长跃升至指数级跨越，并可能转化为经济效益。

当前，量子计算正处于“嘈杂中等规模量子”时代。该时期的设备受限于“嘈杂”且易出错的量子比特，尚无通用且高效的纠错方法。因此，现阶段的量子计算机尚无法稳定执行那些在传统高性能计算机上无法完成的、具有实际应用价值的计算任务。

量子计算设备所采用的量子比特物理系统存在显著差异。与经典计算机类似，量子计算机也由核心处理器及控制堆栈构成，其核心性能取决于所采用的量子比特类型。目前存在超导、离子阱、光量子等多种技术路线，各自基于不同的物理机制来创建和操控量子比特，尚无明确迹象表明哪一种将最终成为主流平台。

图表9：当前量子计算技术平台多样化

量子计算正处于从理论研究向应用探索转化的关键阶段。早期的突破预计将集中在量子力学具有结构性优势的四个领域：
1. 模拟：用于加速药物发现、新型催化剂和先进材料研发的分子与材料建模。
2. 优化：通过解决复杂的物流、金融和产业规划问题，实现效率的显著提升，从而获得巨大的经济回报。
3. 机器学习：更快地训练和推理复杂模型，推动人工智能能力超越当前经典计算的极限。
4. 密码学与安全：一方面评估量子计算对现有加密体系的威胁，另一方面创建抗量子攻击的新密码标准，这对国家安全具有重大意义。

图表10：获得量子优势后各领域的预计市场价值

业界正持续挖掘与量子计算技术相匹配的垂直应用场景。在商业上可行的量子系统部署后，各领域的领先应用案例预计每年可创造超万亿美元的经济价值。据相关分析，金融、科技、物流、制药、航空航天、化工等行业年市场潜力预计分别可达1750亿、1500亿、1500亿、1200亿、1000亿和700亿美元，政府、企业服务及通信等领域的市场潜力也均达到数百亿美元量级。

图表10（续）：各行业量子计算应用市场潜力

量子计算云平台正逐渐发展为该领域的核心基础设施。为降低使用门槛并推动技术成果共享，云计算模式被引入量子计算领域。量子计算云平台通过整合量子硬件、经典控制系统及量子软件工具链，为用户提供按需、远程的量子计算服务，已成为应用探索与产业化落地的重要途径。

当前，国际科技巨头主导全球量子云服务市场。IBM、谷歌、微软、亚马逊等凭借其云服务优势持续扩张，其中IBM Quantum已在全球多地区布局量子计算中心，服务覆盖百余家企业及机构。国内量子云平台建设同步加速，涌现出如中国移动“五岳纪元”、本源量子“本源量子云”、北京量子院“夸父”、中国电信“天衍”等一批具备自主技术特色的平台。然而，与国际领先者相比，国内平台在真机性能、用户规模及生态活跃度等方面仍存在差距。

图表11：国内外量子计算云平台现状特征对比

在含噪声中等规模量子（NISQ）时代，量子处理器受限于噪声、退相干等问题，执行复杂纯量子算法尚不可行。因此，量子-经典融合计算成为一种务实的解决方案。它通过将计算任务在量子处理器（QPU）与经典处理器（CPU/GPU）间合理分配，以最大化发挥当前硬件的潜力，成为重要的发展方向。

量子-经典融合计算可能成为实用化落地的突破口。全球主要国家和地区通过战略引导推进相关布局，例如美国通过多项政策法案推动其发展，新加坡也推出了专项计划并投入资金。同时，英伟达、IBM、亚马逊等国际科技巨头正加紧探索量子计算与高性能计算的融合实践。

图表12：量子-经典异构算力混合示意图

量子计算与人工智能（AI）的协同发展前景广阔。一方面，AI技术有望加速量子芯片设计、量子态测控等研发进程；另一方面，量子计算凭借其并行处理能力，在加速机器学习训练、优化AI模型等方面展现出巨大潜力，有望使AI系统实现更高效的学习与推理。

量子AI平台的研发及应用正成为热点。此类平台通过提供量子机器学习算子库、混合编程框架等工具，实现量子算法与经典深度学习框架的协同，旨在用量子力学增强传统模型的计算效率与高维问题处理能力。全球主要云服务商和量子技术企业正通过构建软硬协同的环境，推进量子AI平台的行业适配。

图表13：全球主要机构量子AI平台进展动态

三、量子时代即将来临，加速构建后量子安全防线

量子计算技术的快速发展对现有密码体系构成严重威胁。广泛使用的公钥密码系统（如RSA、ECC）基于大整数分解、离散对数等数学难题。而量子计算机利用Shor算法等，理论上能在多项式时间内破解这些系统，从而危及当前的网络安全基础设施。

图表14：现有密码体系与典型通信应用

“先获取，后破解”的攻击策略对需长期保密的信息构成严重威胁。尽管当前量子算力不足，但随着技术发展，未来百万量子比特级计算机可能问世。攻击者可现在截获并存储密文，待未来量子计算成熟后再行破解。因此，对于保密期超过10年的敏感信息，必须尽早转向后量子密码方案。

图表15：后量子密码迁移的紧迫性

为应对量子计算威胁，全球密码学界主要提出两种策略：基于量子物理原理的量子密钥分发（QKD）和基于数学难题的抗量子密码算法（PQC）。
* QKD：其安全性基于量子不可克隆定理和测不准原理，任何窃听行为都会引入可检测的扰动，从而确保密钥分发的绝对安全。
* PQC：基于在经典和量子计算机上都难以解决的数学难题（如格、编码、多变量问题等）构造，无需专用量子设备，可直接部署于现有数字基础设施。

QKD与PQC可以互补融合，构建综合性的密码基础设施。QKD难以直接应用于复杂多节点网络，而PQC无法提供物理层安全保障。两者结合可形成多层次保障：QKD负责底层密钥分发的安全性，PQC则在上层提供抗量子攻击的加密与认证能力。

图表16：QKD与PQC技术对比

后量子密码技术基于全新的数学难题。目前主流的PQC算法技术路线包括格、编码、多变量、哈希等，各有优劣。其中，基于格的密码技术因通用性强、性能均衡而成为主流方向，其他路线则在特定场景中具有独特价值。PQC已在网络通信、金融等关键领域开展应用示范。

图表17：不同技术路线的抗量子密码算法比较

在迁移方案与后量子密码领域，欧美国家目前处于领先地位。随着PQC国际标准初具雏形，各国正积极推进后量子迁移规划及指南的制定，并在PQC的产业化方面加快布局，以抢占战略先机。

四、相关企业

量子计算相关企业

IBM

作为量子计算行业的领导者，IBM以自研硬件为核心，通过风险投资绑定初创企业与学术机构，构建了“硬件-软件-应用”闭环的全栈量子生态系统。

• 硬件方面：实现了从量子比特数量竞争到系统性能突破的转变。其Nighthawk架构提升了计算效率，Heron处理器在双量子比特门错误率上取得历史性突破。采用300mm晶圆先进制造工艺，可将量子芯片研发速度提升一倍。公司遵循清晰的量子芯片发展路线图，从2023年的433比特，到2025年的1121比特，并计划在2029年实现10万逻辑比特的容错量子计算机。
• 软件方面：Qiskit已成为广泛使用的量子编程框架。其最新版本SDK的转译速度据称较竞争对手快83倍。动态电路技术允许在量子程序运行中插入经典计算逻辑。Qiskit C++接口旨在打破量子计算与经典超算的壁垒，允许直接使用C++等语言调用量子算力。
• 量子纠错：在纠错领域取得双重突破。Loon处理器旨在以更少的物理量子比特编码更多逻辑量子比特；实时解码器将纠错时间压缩至480纳秒内。

Google

Google在量子计算领域以率先展示“量子优越性”而闻名。
* 2014年开启量子计算研发之路。
* 2019年，使用Sycamore处理器演示了超越经典计算机的计算能力，该量子系统用200秒完成了一项经典计算机需一万年才能完成的计算任务。
* 2023年，实现了逻辑量子比特原型的首次演示。
* 2024年发布量子芯片Willow。
* 2025年在《Nature》发表量子算法突破性进展，在Willow芯片上实现了首次可验证的量子优势算法“量子回声”，其运行速度据称比当时最好的超级计算机快1.3万倍，且算法结果可重复验证。

IonQ

IonQ是首家上市的纯量子计算公司，采用离子阱技术路线，正通过战略性收购和投资构建涵盖硬件、软件、网络和传感的量子生态系统。
* 其第五代量子计算机IonQ Tempo系统实现了算法量子比特（#AQ）64的破纪录性能，比原定路线图提前三个月。据称，其计算空间比IBM当时公开的量子系统大36万亿倍。
* 该公司是当时唯一一家达到#AQ 64标准的公司，旨在证明离子阱技术在高保真度、高复杂度及规模化实用计算方面的优势。

Quantinuum

Quantinuum是一家综合性量子技术公司。
* 2024年展示了创纪录的50个纠缠逻辑量子比特的GHZ态，保真度超过98%，是英伟达首家投资的量子计算公司。
* 2025年11月推出最新一代离子阱量子处理器Helios。该处理器基于量子电荷耦合器件（QCCD）架构，采用98个钡离子作为物理量子比特，实现了99.9975%的单比特门保真度、99.921%的全连接双比特门保真度以及99.952%的量子态探测与制备保真度，在商用级量子计算机中达到了较高的综合精度。

Rigetti

Rigetti是一家专注于超导量子处理器开发的上市公司，提供垂直整合的量子计算全栈解决方案。
* 2025年8月，其36量子比特多芯片量子计算机Cepheus-1-36Q全面上市。该计算机由四个包含9个量子比特的独立小芯片拼接而成，采用Rigetti的专利多芯片架构，中位双量子比特门保真度高达99.5%。
* 该产品的核心价值在于验证了多芯片架构在扩展超导量子计算机方面的可行性，并通过新方法提升了关键性能指标。

D-Wave

D-Wave是量子计算商业化的先行者。
* 战略合作：将总部迁至佛罗里达博卡拉顿，与佛罗里达大西洋大学（FAU）深度合作建立研发中心。FAU签署了一项价值2000万美元的协议，购买并安装一台Advantage2物理系统。
* 技术路线：推进“退火+门模型”双路线。其Advantage2系统已在物流调度、金融优化等领域展现出应用潜力。为实现通用量子算法，D-Wave通过收购Quantum Circuits Inc.获得了超导门模型技术团队，目标是在2026年底推出首个商用级门模型系统。
* 商业进展：已通过其量子系统产生现金流。商业合作包括：联手Anduril和Davidson进军防空拦截领域；与一家财富100强公司签订价值1000万美元、为期两年的企业级量子计算即服务（QCaaS）协议；与意大利政府及Q-Alliance签署价值1000万欧元的协议，为其在伦巴第大区的研究设施提供Advantage2系统50%的算力容量。

国盾量子 (688027.SH)

技术起源于中国科学技术大学，业务涵盖量子通信、量子计算、量子精密测量产品的研发、生产、销售及技术服务。
* 在量子计算领域，深度参与“祖冲之”系列量子计算前沿研究，参与合肥超量融合计算中心项目，为合肥先进计算中心提供200比特超导量子计算机及超量融合系统等。
* 为中电信量子集团“天衍”量子计算云平台提供一体化整机搭建服务。
* 量子计算业务国际推广实现突破，将向海外交付一台25比特超导量子计算机整机。

本源量子

（2025年9月完成IPO辅导备案）
* 2025年2月24日，我国首款自主研发的量子计算机操作系统“本源司南”正式开放线上下载。该系统由本源量子自主研发，2021年首次发布，历经迭代，已成为兼容超导、离子阱、中性原子等多种主流技术路线的“量超智”融合先进计算操作系统。
* “本源司南”已部署在“本源悟空”系列量子计算机上并对外开放。

国仪量子

（2025年12月科创板IPO申请获上交所受理）
已构建以量子信息技术与自旋共振系列、电子显微镜系列为核心的五大产品线。
* 自旋共振领域：是国内唯一具有电子顺磁共振波谱仪自主研发与生产能力的企业，其产品全球市场份额约25%，位居全球第二。
* 量子传感领域：是国内唯一实现全系列基于NV色心技术路径的量子传感产品研发的企业，其量子钻石单自旋谱仪为“国际首台”，扫描NV探针显微镜是“我国首个产业落地产品”。
* 电子显微镜领域：占据国内品牌市场份额第一的位置。

玻色量子

（完成数亿A++轮融资）
在相干光源、低损耗光路、高速测控等关键技术上持续研发，构建了自主的光量子计算整机工程体系。
* 2025年8月，其自建的“专用光量子计算机制造工厂”正式落地深圳南山区，并注册成立负责生产与销售服务的子公司。
* 2025年11月，中国首个规模化专用光量子计算机制造工厂在深圳南山智城启幕，预计年产光量子计算机可达数十台/套，形成批量生产能力。

产业链其他环节代表企业

• 整机或产品：国盾量子（量子通信龙头，业务覆盖量子通信/计算/精密测量）、科大国创（参股国仪量子与九章量子）、纬德信息（参股玻色量子，量子应用）、神州信息（量子通信在金融等领域应用落地）等。
• 零部件与基础设施：国芯科技（量子安全芯片）、禾信仪器（量子测量，拟收购上海量羲控制权）、华工科技（量子点激光器）、光迅科技（量子通信光器件）、亨通光电（量子光缆）等。
• 后量子安全：格尔软件（抗量子密码产品与服务）、三未信安（抗量子密码产品）、信安世纪（后量子密码迁移）等。

产业动态与前沿洞察

本部分汇集了2026年全球量子科技与人工智能领域的关键产业动态、技术突破与政策前瞻，旨在为读者提供全景式的趋势洞察。

• 英伟达发布全年财报，揭示AI芯片市场持续扩张。
• 阿里开源AI智能助手“Copaw”，推动AI工具普及化。
• 英伟达正式交付Vera Rubin超级芯片，AI推理算力实现重大飞跃。
• 华为推出AI编程产品“码道”，降低软件开发门槛。
• AI Agent发展推动tokens成为新型基础设施级消耗品。
• 深度解析AI Agent、MCP与Skills之间的技术架构关系。
• 广东省高质量发展大会聚焦万亿级战略性新兴产业布局。
• 行业发布面向超万卡集群的智算中心技术白皮书。
• OpenAI调整远期算力投资战略，引发行业对算力经济性思考。
• 阿里发布金融大模型发展趋势深度研究报告。
• 工信部印发指导意见，加快推进国家新型互联网交换中心创新发展。
• “十五五”机器人产业发展规划前瞻分析发布。
• 行业评论指出，AI应用突破背后是长达十年的算力基础设施积累。
• 液冷等先进散热技术被视为实现“算力自由”的关键路径。
• 阿里巴巴开源全新一代大模型Qwen 3.5，性能获国际评测认可。
• 2026 AI原生基础设施最佳实践指南发布。

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