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◆本篇报告解决了以下核心问题:
◆ 1、梳理传统计算在制程不断微缩后出现的问题,阐释量子计算的原理,并对比量子计算较传统计算的优势
计算瓶颈:传统计算效率虽高却难应对指数级增长的问题,而量子比特的叠加态与纠缠态特性使其在特定问题上的计算效率远超经典计算机;量子隧穿现象:传统计算随着制程微缩会出现电子通过绝缘的薄层发生隧穿,因此量子隧穿将导致漏电,最终让系统失效的问题,但量子比特却可以借助隧穿现象实现量子计算;
热耗散效应:传统芯片走向集成度越高,单位面积上产生的热量越多,容易损耗芯片寿命,但量子计算处理信息的方式是可逆的,因此可以解决热耗散效应的问题。
2、对比多种不同路径的量子计算方法:从可扩展性及保真性两大核心指标出发,确定了超导、离子阱、中性原子为三类最有可能落地的路线,其中超导进度快于离子阱快于中性原子。
3、从多个视角判断量子计算目前处于规模化应用前夜:通过梳理全球主要国家量子信息领域战略规划、产业链上下游公司战略方向及量子计算核心硬件订单、采购合同变动情况得出量子计算正处于从实验室走向产业化应用的关键拐点,行业极有可能2027-2029年迎来大规模应用
政策端:梳理全球主要科技强国对于量子计算的支持政策与限制出口政策。特别的,白宫在其《2027财年政府研发预算优先事项及跨领域行动》指出“量子科技正处于从实验室走向产业化应用的关键拐点。”
产业链端:梳理中美欧企业量子云与硬件布局情况。特别的,微软在其2025FYQ4宣布会继续以十年为周期对量子计算进行战略思考和投资布局;稀释制冷机巨头Bluefors与氦-3原材料供应商签订大额订单,履约周期横跨2028-2037年;IBM预计2029年实现大规模容错量子计算机。
◆ 4、确定QPU/稀释制冷机/测控系统为量子计算三大核心硬件,并对稀释制冷机/测控系统市场空间进行测算。
梳理量子计算三大硬件分别为QPU/稀释制冷机/测控系统,并分析2030/2035年三大核心硬件价值量占比情况。
确定稀释制冷机的市场空间及竞争格局,得出我国稀释制冷机在性能方面与国际龙头处于同一水平的结论,并分析了测控系统的市场空间。
◆行业评级与投资建议:量子计算产业化加速,路径方面重点看“可拓展性”及“保真性”两大指标,硬件端重点关注稀释制冷机测控系统两大硬
件,二者2030/2035年预计占量子计算硬件价值量的52.66%/66.51%。首次覆盖,我们给予量子计算硬件行业“推荐”评级,建议关注国盾量子、禾信仪器、本源量子(拟上市)、国仪量子(拟上市)等。
◆风险提示:量子计算进展不及预期、量子计算路线发生变化、量子计算关键设备发生变化、测算结果与产业实际发展不匹配的风险、研究报告使用
的公开资料可能存在信息滞后或更新不及时的风险。
什么是经典计算?经典计算的基础是比特,其将所有信息转化为无数个确定的O和1的组合。伴随着制程不断微缩,传统计算出现三大问题:1)计算瓶颈:传统计算效率虽高却难应对指数级增长的问题。当问题复杂度爆炸(如药物分子模拟需计算所有原子组合),即使超级计算机也需要数亿年才能解决;2)量子隧穿现象:当电子元器件越做越小,进入量子力学主导的微观尺度后,电子有可能通过绝缘的薄层发生隧穿,因此量子隧穿将导致漏电,最终让系统失效,最终成为经典计算机发展的物理“天花板”;3)散热问题:根据Landauer擦除定理,在不可逆过程中,热量与不可逆操作的规模密切相关:集成度越高,单位面积上产生的热量越多,从而严重影响器件的可靠性和使用寿命。据洞见热管理公众号,按照Arrhenius方程,在半导体芯片的工作温度范围内,芯片温度每上升10℃,芯片寿命就会降低50%。
区别于经典计算,量子计算利用量子比特(Qubit)的叠加性与纠缠性突破经典二进制限制。量子计算的基础是量子比特(Qubit),它不仅能像经典比特那样表示0或1两种状态,还能以叠加态的形式同时兼具两者特性。1)对于传统计算的算力瓶颈:由于量子比特可同时处于10>和1)的叠加态,同时纠缠态使多比特间形成非局域关联,使得量子计算机拥有指数级并行计算能力,使其在特定问题(如大数分解、复杂系统模拟等)上的计算效率远超经典计算机;2)对于量子隧穿现象:量子计算主动拥抱量子效应。特别地,在超导量子计算方法中,结成库珀对的电子采取量子隧穿的方式通过约瑟夫森结,最终构建出超导量子比特以实现量子计算。3)对于散热问题:量子计算处理信息的方式是可逆的,因此可以解决热耗散效应的问题。

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