量子信息技术乘风 起，加速产业 链发展变革 新质生产力系列报告长城证券 产业 金 融 研究 院分析师 侯宾执 业 证书 编 号：S1070522080001分析师 姚 久花执 业 证书 编 号：S1070523100001证券研 究报告时间：2024 年5 月29日强 于 大市（维 持）Coherent Market Insights 2030 78.5 IDC 2022 11 48.1%2027 76/2 1ZFUxOsPsRoPpRtQsPsNmN8OaObRoMoOnPmQlOmMtOkPoNqQ6MqQuMxNsPpOvPmOmO第一章：什么是量 子信息技术？Quantum 波粒 二象 性：基 本粒子，包括 原子和 分子在 内的任 何量子 都既有 粒子的 性质又 有波的 性质。是微观 粒子的 基本属 性之一。量子 信息 定义：量子力 学和信 息学科 的交叉 学科，是基于 量子力 学原理 对光子、电子 等微观 粒子系 统及其 量子态 进行人工观测 和调控，借助 量子叠 加和纠 缠等独 特物理 现象，以经典 理论无 法实现 的方式 获取、传输和 处理信 息的一 门技术。1.1 量子：最小 不可分 割的基 本单位 2021 4图表：波 粒二象 性照片图表：量 子信 息 的物 理 基础 和 基础 01 02 03ScMh7ajNg+aWZRyfn/laEpKvZxvDHl7CnYBIQwX/6MOQn1con7hsTM0Hs7O4hWzi 1.2.1 量子信 息中基础概念 一：量子比特 1992 Bit Qubit 0 1 0 1|0|1 0 1|y 5图表：比 特和量 子比特1.2.2 量子信 息中基础概念 二：量子叠加 1 2 3 6图表：薛 定谔 的 猫 薛 定谔 的猫 的试 验 在 薛定谔 的思想 实验中，一个 封闭的盒 子内装 有一只 猫，一 瓶毒药 和一个在 实 验 过 程 中有50%的 机 会衰 变的 放射 性原 子。有50%的 几 率 放 射 性原 子不会 衰变，猫 会活 下 来。根 据量 子 理论，猫在同一 时 间 既 是活 的又 是死 的 只有当我们 打开 盒 子查 看 时，它 才真 正 成为 其中 的一 个 状态1.2.3 量子信 息中基础概念 三：量子纠缠 7图表：量 子信 息 的三 个 重要 方 向 2021 AI 1.3 产业联 盟兴 起，各 国加快 产业布 局 8图表：全 球代 表 性量 子 信息 产 业联 盟 概况 2023 图表：2023 年全球 量子信 息技术 专利地 区和申 请人分 布 第二章：量子通信2.1 量子通 信产 业正处 于第一 阶段 10 当前阶段我国实现全球首个天地一体广域量子保密通信网络，并且在政务、国防等领域开展应用，全球领先。预估2030年前后量 子 通 信将 广泛 用 于 保护ICT产 业 的 安全。基于量子中继和卫星建立覆盖全面的量子通信网络，保障信通信安全的同时，实现量子态的高效传输，但是 并不 会 取 代现有的经典互联网。图表：量 子通信 的发展 阶段 10kbps 图表：量 子通信 的主要 技术及 应用场 景2.2.1 密钥分 发实现量子信 息加密11 QKD 图表：光 纤弯曲 窃听示 意图图表：传 统的 加 密通 信 示意 图图表：BB84 协议工作 过程1.OKD 0 45 90 135(0 45 0 90 135 1)2.OKD OKD 3.OKD(+)(x)4.2.2.2 密钥分 发及调制模式 12图表：QKD 调 制模 式 DV-QKD CV-QKD DV-QKD CV-QKD-图表：QKD 分 发模 式2.3 量子互 联网：量子 隐形传 态+量子计 算 机终端 13 图表：量 子隐 形 传态 的 主要 流 程 1 ERP 2 3.2 3(2)1 2(Bell)1 3(3)1 2 3 3 1 2.4 量子安 全直 接通信 可直接 完成秘 密信息 的安全 传输 14图表：量 子安全 直接通 信流程 及发展 阶段 QKD 012000 2000-200402 2005-20152016-201903 04 20202.5 量子通 信产 业链覆 盖多种 应用领 域 15 2024 DAC/ADC 400nm-1310nm QRNG QKD PPLN Altera 13 24 38 QD laser quandela aegiq DV-QKD CV-QKD QDK PQC PQC IDC Photek lightwave IDQ QMT iXblue NKT Photonics 2.6.1 量子通 信基础设施建 设现状：中国 处于全球领先 水平 16图表：全 球各 国 量子 通 信基 础 设施 建 设现 状（截 至2024 年1 月）/6 DARPA DARPA 10 NASA 550kmPhio 805km 6 200km 80kbps FQNET 50km SECOQC 12 2008 6 8 85km 27 2027 QUDICE 5 2023 1 2025 NTT NEC 4 90km 304kbps 2.6.2 数据中 心QKD 两大 参考架构17图 表：数 据 中心QKD 参考架构 QKD QKD PE PE 2.7 墨子号：我 国在量 子通信 领域的 巨大进 步 18图表：墨 子号的 三大科 学目标 404 2016 8 500km 1400km 20 1200 635 1200 1200 20 5100 8000 500 1400 6 99.7 2.8 运营商 等通 信龙头 加速量 子通信 布局 19图表：国 内主 要 玩家 量 子通 信 主要 布 局 Wind vQSC 2021 2017 QC Server QKD 5 2023 4 2024 9 2.0 2023 2024 4 1147 MWC 2023 2.9 量子通 信市 场规模 空间广 阔，国 防军事 为主要 应用领 域 20 Coherent Market Insights 图表：2024-2030 年中 国量 子通 信 行业 市 场规 模 及增 速 预测图表：2022-2025 年全球QKD 下 游应 用预测（%）QKD 2025 35.04 Coherent Market Insights 2030 78.5 图表：2022-2023 年全 球量 子通 信市 场 规模 预 测（亿 美金）2024-2030 6%-8%2030 228.55 835.0478.501020304050607080902022 2025E 2030E151.96 163.52 175.79 188.35 201.34 214.77 228.557.61%7.50%7.15%6.90%6.67%6.42%5.8%6.0%6.2%6.4%6.6%6.8%7.0%7.2%7.4%7.6%7.8%0501001502002502024 2025 2026 2027 2028 2029 2030%第三章：量子计算3.1 量子计 算提 供指数 级加速，拥有 五大技 术路径 22图表：量 子计算 的技术 路径 2023 3.2 量子计 算具 有强大 的并行 计算和 模拟能 力23 1.50 2.3.图表：量 子计算 的三个 阶段3.3.1 量子计 算-超导技 术 路线 24图表：超 导材料 的完全 抗磁性 1 200 2+=0 1 0 1 1 2 2 3 0 1 图表：约 瑟夫森 结 1nm-3.3.2 我国超 导量子计算不 断实现新突破 25图 表：主 要 玩家 超 导量 子 计算 的 现状（截至2024 年4 月）ns ms 104105 99.9%99%100 NISQ IBM IBM 2023 1000 2026 104105 2021 62 2021 IBM2021 127 2023 12 IBM Quantum System 2 Condor 1121 1000 2019 200 1 2023 176 51 41 2024 4 500 图表：谷 歌的 超 导量 子 计算 机3.4.1 量子计 算-离子阱 技 术 26图表：离 子阱 工 作原 理 图 2023 ring electrod end cap electrode 100-1000 Zeman MHz GHz 图表：离 子阱量 子比特 分类3.4.2 离子阱 技术的两种常 见类型 27图表：Paul 陷阱 的几 何 图形 Penning Dehmelt Paul Wolfgang Paul b b c f 3.4.3 离子阱 的三种拓展方 案 28 QCCD-Robustness QCCD+-图表：离 子阱 的 三种 拓 展方 案3.4.4 Quantinuum：首台实现99.914(3)%双量 子比特门保真 度的商用量子 计算机 29图表：Quantinuum 量 子计算路线 图 2021 Cambridge Quantum Quantinuum H1 10 QV 128 27 H1 H2 32 2024 99.914(3)%QV 100 H2 QCCD Quantinuum H2 20 32(MOT)QCCD 6.58 2.02 3.4.5 离子阱：IonQ 30图表：IonQ 软件和 硬件的 路线图 IonQ Christopher Monroe Jungsang Kim 2015 IonQ IonQ QED-C Algorithmic Qubits#AQ#AQ#AQ35 30 36 AOD#AQ 35 MC 97%26 AE 95%36 AQ 29 成果中，IonQ 受到了#AQ 储存库中两个电路系列的深度限制：蒙特卡罗（MC）和振幅估计（AE）电路。3.5.1 量子计 算-硅半导 体 技术 31图表：硅 半导 体 量子 期 间结 构 图 1998 DiVincenzo Loss()/(Si/SiGe)/(Ge/SiGe)/(SiMOS Si/SiO2)()Pi Bi 31P 31P 31P 31P 31P Si/SiGe 3.5.2 硅半导 体量子计算现 状：我国实现 硅基锗量子点 超快调控 32图表：硅 半导 体 量子 计 算存 在 的瓶 颈 2023 Si/SiGe 90%01 03 02 04 Intel CMOS 2023 12 Tunnel Falls 2023 1.2GHz 3.6 光量子 计算：没有 相对劣 势的技 术路线 33图表：光 量子计 算的发 展史 2023 76 255 3.7 量子计算-中性原子路线34图表：中 性单 原 子量 子 计算 的 概念 架 构 n n 12.6 01-12 02 03图表：基 于里德 堡相互 作用的 中性原 子量子 计算的 特点3.8 上游环 境测 控产业 链条完 备，下 游应用 场景多 元发展 35图表：量 子计 算 产业 链3.9 量子计 算市 场蓝海 广阔，未来将 实现多 场景应 用 36 2023 IDC 2022 11 48.1%2027 76 IDC 2023-2027 11.5%2027 164 图表：量 子计算 应用场 景分析 建议关 注的标的 38/风险提 示技术 研发 不及 预 期风 险：量子 通信 技 术尽 管 进展 迅 速，但 仍处 于 相对 早 期的 发 展阶 段。技 术 研发 的 不及 预 期是影响其广 泛应用 的关键 因素。监管政策 不确定 性风险：政策 环境的 变化可 能会影 响项目 的批准、资金 的流向 以及技 术标准 的制定，从而 对行业的发展 造成不 利影响。供应 链不 稳定 风 险：量 子通信 行业的 发展依 赖于一 个稳定 且成熟 的供应 链体系。量子 通信作 为一项 高精尖 技术，相关 组件 和材 料 的供 应 可能 受 到限 制。宏观 经济 环境 波 动风 险：若宏 观经 济 环境 出 现下 行 波动，可能 会 对量 子 通信 行 业的 资 金筹 集 和投 资 活动 产 生负面影 响，进而 影 响技 术 的研 发 和商 业 化进 程。39免 责声 明长 城证券 股份有 限公司（以下 简称长 城证券）具备 中国证 监会批 准的证 券投资 咨询业 务资格。本 报告由 长城证 券向专 业投资 者客户 及风险 承受能 力为稳 健型、积极型、激进 型的普 通投资 者客 户（以 下统称 客户）提供，除非另 有说明，所有 本报告 的版权 属于长 城证券。未经 长城证 券事 先书面 授权许 可，任 何机构 和个人 不得以 任何形 式翻版、复制 和发布，亦不 得作为 诉讼、仲裁、传媒 及任何 单位或 个人引 用的证 明或依 据，不 得用于 未经允 许的其 它任何 用途。如引用、刊 发，需 注明出 处为长 城证券 研究院，且不 得对本 报告进 行有悖 原意的 引用、删节和 修改。本 报告是 基于本 公司认 为可靠 的已公 开信息，但本 公司不 保证信 息的准 确性或 完整性。本报 告所 载的资 料、工 具、意 见及推 测只提 供给客 户作参 考之用，并非 作为或 被视为 出售或 购买证 券或 其他投 资标的 的邀请 或向他 人作出 邀请。在任何 情况下，本报 告中的 信息或 所表述 的意见 并不 构成对 任何人 的投资 建议。在任何 情况下，本公 司不对 任何人 因使用 本报告 中的任 何内容 所引 致的任 何损失 负任何 责任。长 城证券 在法律 允许的 情况下 可参与、投资 或持有 本报告 涉及的 证券或 进行证 券交易，或向 本报 告涉及 的公司 提供或 争取提 供包括 投资银 行业务 在内的 服务或 业务支 持。长 城证券 可能与 本报 告涉及 的公司 之间存 在业务 关系，并无需 事先或 在获得 业务关 系后通 知客户。长 城证券 版权所 有并保 留一切 权利。40特 别声 明 证券 期 货投 资 者适 当 性管 理 办法、证 券经营 机构投 资者适 当性管 理实施 指引（试行）已于2017 年7 月1 日起正 式实施。因本 研究报 告涉及 股票相 关内容，仅面 向长城 证券客 户中 的 专业 投 资者 及 风险 承 受能 力 为稳 健 型、积 极型、激进 型 的普 通 投资 者。若 您 并非上 述类型 的投资 者，请 取消阅 读，请 勿收藏、接收 或使用 本研究 报告中 的任何 信息。因 此受限 于访问 权限的 设置，若给您 造成不 便，烦 请见谅！感谢 您给予 的理解 与配合。41分 析师 声明本 报告署 名分析 师在此 声明：本人具 有中国 证券业 协会授 予的证 券投资 咨询执 业资格 或相当的 专业胜 任能力，在执 业过程 中恪守 独立诚 信、勤 勉尽职、谨慎 客观、公平公 正的原 则，独立、客观 地出具 本报告。本报 告反映 了本人 的研究 观点，不曾因，不因，也将 不会因 本报告中 的具体 推荐意 见或观 点而直 接或间 接接收 到任何 形式的 报酬。长 城证 券投 资评 级说 明公 司评 级：买入 预期 未 来6 个月内 股价相 对行业 指数涨 幅15%以上;增持 预期 未 来6 个月内 股价相 对行业 指数涨 幅介于5%15%之间;持有 预期 未 来6 个月内 股价相 对行业 指数涨 幅介于-5%5%之间;卖出 预期 未 来6 个月内 股价相 对行业 指数跌 幅5%以上。行 业评 级：强 于大市 预 期未 来6 个 月内 行 业整 体 表现 战 胜市 场;中性 预期 未 来6 个月内 行业整 体表现 与市场 同步;弱 于大市 预 期未 来6 个 月内 行 业整 体 表现 弱 于市 场。行 业指 中信 一级 行业，市 场指 沪深300 指数 42长 城证 券产 业金 融研 究院深圳地 址：深圳 市 福田 区 福田 街 道金 田 路2026 号能源 大厦南 塔楼16 层邮 编：518033传 真：86-755-83516207北京地 址：北京市 西城区 西直门 外大街112 号阳 光 大厦8 层邮 编：100044传 真：86-10-88366686上海地 址：上海 市 浦东 新 区世 博 馆路200 号A 座8 层邮 编：200126传 真：021-43长 城证 券 产业 金 融研 究 院长 城研究 与 您 共成 长