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1、 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。1 證券研究報告 電子電子 量子計算:開啟后摩爾時代的計算新紀元量子計算:開啟后摩爾時代的計算新紀元 華泰研究華泰研究 電子電子 增持增持 (維持維持)研究員 黃樂平,黃樂平,PhD SAC No.S0570521050001 SFC No.AUZ066 +(852)3658 6000 研究員 張皓怡張皓怡 SAC No.S0570522020001 +(86)21 2897 2228 研究員 陳鈺陳鈺 SAC No.S0570523120001 +(86)21 2897 2228 聯系人 林文富林文富 SAC No.S057012
2、3070167 +(86)21 2897 2228 行業走勢圖行業走勢圖 資料來源:Wind,華泰研究 2024 年 4 月 17 日中國內地 專題研究專題研究 量子計算:有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案量子計算:有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案 在摩爾定律的前提下,以硅基為基礎的集成電路技術演進已接近物理極限,我們認為量子計算有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案之一。量子計算是以量子比特為基本單元,可在某些計算困難問題上提供指數級加速。目前國際學術界普遍認為未來 5-10 年有望陸續實現量子計算的商用落地。隨著 2023 年 12 月 IBM 超導量子芯
3、片 Condor 的推出,量子計算已實現 1000+量子比特突破。根據 ICV 預計,2027 年后量子計算行業進入高速增長期,2030 年全球有望實現千億美元規模。國內量子產業相關公司主要包括:國盾量子、本源量子、國儀量子等。量子計算進展如何:行業雛形逐步顯現,海外科技龍頭搶先布局量子計算進展如何:行業雛形逐步顯現,海外科技龍頭搶先布局 目前該市場仍處于早期探索階段,海外主要以 IBM、Google、英偉達等大廠為首,同時也誕生出 IONQ、Rigetti、D-Wave 等通過 SPAC 收購方式上市的初創公司。國內量子創業公司技術主要源起高校實驗室,代表企業包括:國盾量子、本源量子、國儀量
4、子等。我們目前看到量子計算發展有三大趨勢:1)從技術架構上看,混合量子計算或量超融合或成為未來新趨勢。2)從競爭格局上看,目前布局超導技術與離子阱技術的 IBM、Google、IONQ、Rigetti、Quantinuum 處于行業領先地位,此外布局量子計算系統的 NVIDIA 也推出了 CUDA Quantum。3)行業尚處于早期,但量子計算公司及科研院在積極探索自身商業模式,包括提供量子計算芯片/整機、提供行業的量子解決方案及開發云平臺服務。量子計算需要投入多少:到量子計算需要投入多少:到 2027 年全球或至少需年全球或至少需要累計投入要累計投入 164 億美元億美元 從行業發展來看,根
5、據 ICV 預測,NISQ 時代整個行業(到 2027 年以前)至少需要在量子計算領域累計投入 164 億美元,漫長的技術突破期與不良的現金流情況將對量子計算行業構成挑戰。而一臺 400 比特的量子計算機的研發投入還包括硬件軟件、算法開發、維護和運營成本等,根據我們測算大概需要 1545 萬美元,按照 70%毛利率計算對應售價 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或硅量子比特技術計算機的核心設備。此外,量子云平臺也有望成為量子計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 轉變,參與者包括IBM、谷歌、亞馬遜等公司。量子計算
6、應用發展到哪里:化工、金融和制藥有望率先落地量子計算應用發展到哪里:化工、金融和制藥有望率先落地 量子計算擅長解決大分子模擬、尋找大數質因數等經典計算無法涉足的領域,應用探索集中在量子模擬、量子組合優化和量子線性代數三大方向,目前主要應用于化工、金融、制藥等產業。1)量子計算在化學合成、材料設計、能源開發等方面前景廣闊,能夠助力化工行業研發加速及降本增效。2)金融領域將革新投資組合優化、量化交易、模擬定價、風險預測及欺詐偵測等能力。3)制藥領域可賦能靶點識別、分子設計、臨床試驗全環節,提升效率和精準性。以 NISQ 樣機為基礎的實用化應用場景探索成為業界核心研究方向。ICV 預計大約從 202
7、5 年起,量子計算開始釋放行業應用價值。風險提示:量子技術發展不及預期,行業競爭加劇,下游場景難以落地。(33)(25)(17)(8)0Apr-23Aug-23Dec-23Apr-24(%)電子滬深300 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。2 電子電子 正文目錄正文目錄 什么是量子計算什么是量子計算.3 量子計算進展如何量子計算進展如何.6 技術路線:超導、離子阱技術處于領先地位,中性原子技術異軍突起.6 量子計算需要投入多少.8 行業發展需要投入多少?.8 量子計算機單機成本是多少?.9 量子計算產業分析與規模預測:2030 年全球有望突破千億美元規模.11 量子計
8、算未來發展趨勢:混合量子計算或量超融合或成為未來新趨勢.12 量子計算玩家進展:海內外多方玩家積極布局,百舸爭流加速技術變革.13 量子應用發展到哪里量子應用發展到哪里.16 化工:量子計算助力化工材料研發加速及行業降本增效.16 金融:量子計算將革新投資組合優化、模擬定價、欺詐偵測等多種能力.17 制藥:量子計算賦能制藥各個環節,更高效且精準.17 軟件、算法和軟件、算法和云服務發展到哪里云服務發展到哪里.19 量子軟件.19 量子算法.19 量子云平臺.20 附錄:量子計算相關公司進展附錄:量子計算相關公司進展.23 IBM(IBM US).23 Google(GOOGL US).24 I
9、ONQ(IONQ US).24 Atom Computing(未上市).25 Intel(INTL US).25 Rigetti(RGTI US).26 NVIDIA(NVDA US).27 D-wave(QBTS US).28 Quantinuum(霍尼韋爾劍橋量子)(未上市).28 本源量子(未上市).29 國盾量子(688027 CH).29 國儀量子(未上市).30 風險提示.30 vYlYkVjYmUpOvNtMtQqN6MbP6MtRrRoMrNlOqQsOkPnMyQ6MrQoOvPtPoPNZrQsQ 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。3 電子電子 什
10、么是量子計算什么是量子計算 為什么要關注量子計算為什么要關注量子計算:量子計算量子計算有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案,2030 年年全球全球有望實現千億有望實現千億美元美元規模規模。我們認為量子計算發展的必要性主要考慮滿足算力持續提升的需求。以機器學習、深度學習、大數據等為代表的新興技術的快速崛起,對低功耗、小尺寸、異質整合及超高運算速度的芯片架構技術提出了更高的要求,在摩爾定律的前提下,以硅基為基礎的集成電路技術演進已接近物理極限,我們認為量子計算有望成為后摩爾時代計算能力跨越式發展的重要方案之一。目前國際學術界普遍認為未來 5-
11、10 年有望陸續實現量子計算的商用落地。隨著 2023 年12 月 IBM 超導量子芯片 Condor 的推出,量子計算已實現 1000+量子比特突破。根據 ICV預計,2027 年后量子計算行業進入高速增長期,2030 年全球有望實現千億美元規模。至于具體臨界點,尚待持續跟蹤。但較為確定的是量子計算有望助力人工智能實現算力大幅提高。在持續的探索下,國內外量子計算相關公司的商業模式已初見雛形,并有望成為量子計算時代的算力送水人。我們建議當前關注量子計算芯片公司以及其他量子計算機核心部件生產商,相關公司包括:海外企業 IBM、Google、IONQ、Rigetti、D-Wave 等,國內企業國盾
12、量子、本源量子、國儀量子等。圖表圖表1:量子計算和人工智能的發展歷程示意量子計算和人工智能的發展歷程示意圖圖 資料來源:清華大學 AMiner、CSDN、華泰研究 量子計算本質原理:量子計算本質原理:量子量子計算機計算機實現并行計算指數實現并行計算指數級級加速,形成量子優越性。加速,形成量子優越性。量子計算是遵循量子力學規律進行信息處理的新型計算范式,以量子比特為基本單元,利用量子疊加和干涉等原理實現并行計算,能在某些計算困難問題上提供指數級加速,是未來算力跨越式發展的重要方向之一。量子計算機相比于經典計算機在算力增長上具有顯著的“量子優越性”,具體而言,基于量子力學的疊加原理,一個量子比特可
13、以同時處于 0 和 1 兩種狀態的相干疊加,使得 QPU 可以同時實現對2個疊加的數進行并行運算,而 CPU 和 GPU僅能分別實現對 n 和n2的數進行計算。例如,用每秒運算萬億次的經典計算機分解一個 300 位的大數,需要 10 萬年以上;而利用同樣運算速率、執行 Shor 算法(快速質因數分解量子算法)的量子計算機,則只需要 1 秒。以 2023 年 10 月構建的光量子計算機(255個光子)“九章三號”為例,其在求解高斯玻色取樣數學問題比目前全球最快的超級計算機快一億億倍。QPU 的性能通常用所包含的量子比特表示,目前企業和學術界正在使用各種技術制造 QPU 內的量子比特。拐點尚待持續
14、拐點尚待持續跟蹤跟蹤 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。4 電子電子 圖表圖表2:CPU、GPU、QPU 概念對比圖概念對比圖 資料來源:英偉達官網,華泰研究 量子計算可解決的問題:量子計算可解決的問題:量子計算量子計算擅長解決大分子模擬、尋找大數質因數等經典計算無法擅長解決大分子模擬、尋找大數質因數等經典計算無法模擬的領域,目前模擬的領域,目前主要應用于主要應用于化工、化工、金融金融與制藥產業。與制藥產業。通過對目前行業客戶參與量子軟件與算法研發的進展情況,市場普遍認為以下領域有可能是最先受益的行業:1)量子計算在化學合成、材料設計、能源開發等方面前景廣闊,能夠助力
15、化工行業研發加速及降本增效。2)金融領域:量子計算所帶來的算力增長為開發新的金融服務和產品帶來了無限可能性,主要包括:投資組合優化、高頻(量化)交易、模擬定價、風險預測以及欺詐偵測。3)制藥領域:重點針對某些醫學和生物學研究。ICV 預計自 2027 年以后整個量子計算賽道迎來高速增長,截止 2030 年,化工/醫藥研發/金融/安防/物流/其他領域占比分別為33.4%/24.6%/15.8%13.9%/10.5%/1.8%。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。5 電子電子 圖表圖表3:量子計算下游應用分類及相關技術落地進程量子計算下游應用分類及相關技術落地進程 注:規模
16、結構左圖為 2030 年,右圖為 2035 年。資料來源:光子盒研究院,ICV,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。6 電子電子 量子計算進展如何量子計算進展如何 技術路線:技術路線:超導、離子阱技術處于領先地位,中性原子技術異軍突起超導、離子阱技術處于領先地位,中性原子技術異軍突起 量子計算多條硬件技術路線并行發展,超導、離子阱技術量子計算多條硬件技術路線并行發展,超導、離子阱技術處于領先地位處于領先地位,中性原子技術異,中性原子技術異軍突起軍突起。量子計算硬件研發目前處于多種技術路線并行發展和開放競爭階段。當前,考慮到系統可擴展性和操控精度等因素,超導系統
17、與離子阱處于領先地位,而中性原子量子計算路線在量子模擬中體現出的優勢也愈發明顯。#1 超導系統:超導系統:系目前已知的可擴展性最好的方案,基于對超導約瑟夫森結構進行改造,構造出超導量子比特,并通過耦合結構來實現多個超導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路線。IBM 2023 年 12 月發布的 1121 超導量子比特芯片Condor(神鷹)是迄今為止公開發布的最高位數超導量子芯片;據其 2023 年12 月發布的最新量子計算路線發展圖,IBM 計劃在十年內實現有用計算,到 2033 年,以量子為中心的超級計算機將包括 1000 個邏輯量子比特,
18、全面釋放量子計算的能量。#2 離子阱:離子阱:離子阱是最早嘗試實現量子計算的物理體系,可提供穩定且隔離程度良好的量子系統,但可擴展性有限。目前,IONQ、霍尼韋爾、啟科量子等公司選擇該技術路線。IONQ 發布的 Forte 是世界上第一臺軟件可配置的量子計算機,擁有 32 個量子比特和 29個算法量子比特(AQ),代表了 IONQ 最大的單核量子處理器,且該產品 用于現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算機 H2,并利用它創造了非阿貝爾任意子,邁出了構建容錯量子計算機的關鍵一步。#3 中性原子:中性原子:中性原子平臺
19、使用激光來冷卻和控制原子,以提高量子比特的可擴展性和保真度;此外,中性原子的魯棒性可能較好。目前,Atom Computing、PASQAL 選擇該技術路線。Atom Computing 于 2023 年 10 月在其量子計算平臺中創建了一個 1225 個站點的原子陣列(目前填充了 1180 個量子比特),并計劃于 2024 年推出這臺中性原子量子計算機。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。7 電子電子 圖表圖表4:量子計算(比特)技術和主要支持者量子計算(比特)技術和主要支持者 量子計算量子計算(比特比特)技術技術 原理及原理及概況概況 可擴展性可擴展性 落地時間落地
20、時間 適用范圍適用范圍 商業前景商業前景 量子比特量子比特 操作方式操作方式 量子比特數量子比特數 主要支持主要支持者者 超導量子比特超導量子比特 通過使用微波信號將無電阻電流置于疊加狀態來實現的。全電 433 IBM、谷歌、Rigetti、中國科大、本源量子、國盾量子、量旋科技、英特爾、NEC、Quantum Circuits Inc.、Oxford Quantum Circuits 離子阱離子阱 離子阱量子計算機的工作原理是捕獲離子電場并將它們固定在適當的位置。全光 29(Aq)IONQ、Quantinuum、Alpine Quantum、Technologies、啟科量子 光量子光量子
21、比特比特 光量子比特是在硅芯片路徑上運行的光子。全光 216 PsiQuantum、Xanadu、中國科大、圖靈量子、玻色量子 中性原子中性原子 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”。-1225 Atom Computing、PASQAL、QuEra 硅量子硅量子 比特比特 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態。全電 12 英 特 爾、本 源 量 子、Silicon Quantum Computing 拓撲量拓撲量 子比特子比特 利用諸如馬約拉納費米子和任意子等奇異的新準粒子,以不同的原理運作。-微軟 金剛石金剛石 NV 色心色心
22、由一個取代碳原子的氮原子和相鄰一個空位(碳原子缺失)組成,是 一 種 符 合DiVincenzo 標準 的量子計算體系。-Quantum Brilliance、國儀量子 量子退量子退 火機火機 由一個取代碳原子的氮原子和相鄰一個空位(碳原子缺失)組成,是 一 種 符 合DiVincenzo 標準 的量子計算體系。-D-Wave、NEC、日本電報電話公司(NTT)、日立、富士通、Atos 相干伊相干伊 辛機辛機 可以用于解決組合優化問題,并在有效時間內求解,可用以作為“加速器”補足經典計算機的短板。全光-NTT 注:評分采用 5 分制,1 為最差,5 為最優,代表 1 分,代表 5 分。綠色箭頭
23、表示商業化發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、華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。8 電子電子 量子計算需要投入多少量子計算需要投入多少 行業發展需要投入多少?行業發展需要投入多少?NISQ 時代時代 2027 年以前年以前全球或全球或至少需要至少需要累計累計投入投入 164 億美元,漫長的技術突破億美元,漫長的技術突破期期與不良與不良的現金流情況將對量子計算行業構成的現金流情況將對量子計算行業構成挑戰挑戰。根據 ICV 研究,2027 年以前量子計算仍處于NISQ(中等規模帶噪聲量子)時代的關鍵階段。從 2
24、018 年到 2022 年,全球量子計算融資金額迅速增長,從 0.61 億美元增長到 20.45 億美元,五年增長 33.5 倍,CAGR 達140.6%。2023 年量子投融資金額出現回落,主要由于市場波動導致用于新興技術如量子計算的風險資本減少,23 年量子初創公司成立數量也相較 22 年有所下降,市場更關注商業可行性和明確的盈利路徑。但市場對量子未來增長潛力仍然看好,根據 IDC 預測報告,客戶在量子計算領域的支出將從 2022 年的 11 億美元增長至 2027 年的 76 億美元,CAGR達 48.1%;此外 2023-27 年間量子計算市場的投資將以 11.5%的 CAGR 增長,
25、截止 2027年底投資累計達到 164 億美元(涵蓋公共和私人的投資,技術和服務供應商的內部分配,以及公司外部資金)。目前,漫長的技術突破等待期與稀缺的付費用戶將構成對量子計算行業持續的挑戰,如何將先進技術轉化為有效需求,并且獲得持續耐心的資金,是接下來量子計算行業所需關注的首要問題。圖表圖表5:2018-23 年全球量子計算融資金額及增速年全球量子計算融資金額及增速 資料來源:ICV,華泰研究 量子計算融資美國獨占鰲頭,中國積極追趕量子計算融資美國獨占鰲頭,中國積極追趕,同時,同時 SPAC 成為成為 2022 年量子公司上市的主年量子公司上市的主要方式要方式。量子計算是一個長周期的項目,并
26、且資金需求量較大。波士頓咨詢曾認為量子計算的第一推動者是政府,目前美國處于第一梯隊,中國、英國和歐盟處于第二梯隊。從融資角度看,各方融資總金額差異較大,2018-2022 年,美國量子公司融資約 23.60 億美元,其中 2021 年 9 月 IONQ 通過 SPAC(特殊目的上市公司,其特點在于先發行上市,后通過并購取得未來的主營業務,為公募投資者提供一個投資于傳統私募產品的渠道)收購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錄;中國融資合計 3.35 億元,全部來自風險投資,且金額偏少的部分原因是中國公司部分未披露金額。此外,SPAC 成為 2022 年量子公司
27、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,當時估值約為 16 億美元;2022 年 3 月,Rigetti Computing 公司 SPAC 納斯達克上市融資 2.6 億美元。-50%0%50%100%150%200%250%300%350%05001,0001,5002,0002,500201820192020202120222023(百萬美元)量子計算融資金額yoy 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。9 電子電子 圖表圖表6:量子計算全球梯隊層次及投融資結構量子計算全球梯隊層次及投融資結構 注:其他包
28、括上市增發(1)、未披露(4)、贈款(3)、IPO(1)、第三方配售增資(1)、風投(1)、股權+贈款(2)、股權投資(1)、合并注資(1)、合同簽訂(1)、可轉換票據(1)、可轉換債券(1)、債務融資(2)、PIPE(2)資料來源:BCG,ICV,華泰研究 近期的量子計算公司更多進展出現在基礎設施、工具鏈、實用化等方面。近期的量子計算公司更多進展出現在基礎設施、工具鏈、實用化等方面。近期量子計算的進展不僅聚焦于量子比特數、量子體積、相干時間、保真度等傳統評價指標的提升,同時注重量子計算技術相對于經典計算優勢的實用落地以及產業鏈的基礎設施和工具鏈的布局。以 2023 年為例,波音公司與 IBM
29、 基于量子計算開發了航天航空的腐蝕過程的模擬技術;谷歌 Chrome 瀏覽器部署抗量子密碼;IONQ 與美國空軍研究實驗室(AFRL)簽訂了2550 萬美元(約 1.86 億人民幣)的合同;巴斯夫等多家企業直接或間接地通過 CUDA Quantum 與英偉達開展合作。此外,近年來 IBM 積極布局產業鏈上游的稀釋制冷劑,并在 2022 年 9 月推出當時世界上最大的稀釋制冷機“黃金眼”(Goldeneye);Rigetti 積極參與量子計算基礎設施晶圓廠的建設,并用以為自身制造器件或為費米實驗室、美國空軍研究實驗室(AFRL)和普渡大學等其他機構進行代工。量子計算機單機成本是多少?量子計算機單
30、機成本是多少?量子計算機成本涵蓋研發、硬件、軟件和算法開發、維護和運營等成本。量子計算機成本涵蓋研發、硬件、軟件和算法開發、維護和運營等成本。1)R&D:研發階段涉及硬件、軟件、量子算法等開發;此外,由于需要專門的設備和設施,例如超導量子比特的超低溫實驗室,研發成本可能迅速上升。根據Journal of Quantum Information Science2019 年發布的研究報告Quantum Computing:A Financial Overview(作者 Romn Or s 等),小型量子計算機的平均研發成本可達 1,000-1,500 萬美元。2)硬件(量子芯片):量子比特(芯片)
31、可以由超導電路或離子阱等相關技術材料制成,根據 Journal of Quantum Computing 的 報 告 The Cost of Quantum Computing Hardware,單個超導量子比特的成本為 1,000-2,000 美元;3)其他硬件組件:量子門、制冷系統和糾錯模塊等其他硬件組件將增加成本,例如超導量子技術所需的稀釋制冷機的成本或高達 50 萬美元。4)軟件和算法開發:目前開發量子算法的平均成本為 20-50 萬美元。5)維護和運營:量子計算機的維護和運營成本包括冷卻系統的電力成本、定期硬件升級和軟件更新等;目前,小型量子計算機的年度運營成本約為 100-200
32、萬美元。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。10 電子電子 在其他硬件組件中,稀釋制冷劑和在其他硬件組件中,稀釋制冷劑和微波微波控制電路系統是超導或硅量子比特技術計算機的核控制電路系統是超導或硅量子比特技術計算機的核心設備。心設備。在硬件系統中,除量子芯片外,mK 級稀釋制冷機(包括 GM 脈管預制冷設備)和微波控制電路系統(包括一體化量子計算測控系統、射頻微波線纜、低溫電子器件、射頻微波儀器等)是超導或半導體量子(硅量子比特)計算機的核心設備。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控系統;而低溫電子器件則包括低溫耦合器、低溫低通濾
33、波器、低溫隔離器、紅外濾波器和低溫放大器等細分組件。其中,關于量子比特的控制和測量,根據技術路線的不同,量子計算測控系統主要分為兩種類型:1)光學系統(包含光子源、單光子探測器、激光機等):主要用于光量子、離子阱以及中性原子等路線量子計算的測控;2)微波控制電路系統(主要包含任意波形發生器、鎖相放大器等):主要用于超導以及半導體量子(硅量子)計算的測控(也可用于如離子阱、中性原子、金剛石 NV 色心等路線的控制)。圖表圖表7:超導量子計算機整機系統示意圖超導量子計算機整機系統示意圖 資料來源:Yole,華泰研究 預計預計一臺一臺 400 超導超導量子比特計算機成本量子比特計算機成本約約 154
34、5 萬美元萬美元,銷售銷售單價約單價約 5150 萬美元萬美元。商業量子計算機可供希望投資量子計算的企業使用,但價格目前昂貴。根據 Quantum Zeigeist 2023 年 8 月報告 Quantum Computers Available Right Now from Affordable to Expensive,單臺商用量子計算機的成本從 1,000-5,000 萬美元不等,具體取決于其功能和規模。我們通過對 400 超導量子比特計算機成本測算,量子計算機整機成本約 1545 萬美元。結合IONQ、Rigetti、D-wave3 家量子上市公司 2022 年毛利率估算,400 超導
35、量子比特計算機單價約 5,150 萬美元。圖表圖表8:量子計算機成本及單價測算量子計算機成本及單價測算 資料來源:IBM,QUANTUM ZEITGEIST,iFind,華泰研究預測 脈沖冷卻管脈沖冷卻管超導同軸線超導同軸線混合室混合室量子芯片量子芯片處理器處理器量子限制量子限制參量放大器參量放大器低溫光電低溫光電隔離器隔離器 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。11 電子電子 量子計算產業分析與規模預測量子計算產業分析與規模預測:2030 年全球有望突破千億美元規模年全球有望突破千億美元規模 預計預計 2030 年全球量子計算有望突破千億美元規模。年全球量子計算有望突
36、破千億美元規模。ICV 認為,2022-2027 年為 NISQ 時代的關鍵階段:1)各大公司將較大概率完成各自的技術路線圖目標,通用量子計算機將在比特數與保真度等方面實現技術突破,但通用量子計算機仍只能用來滿足科研實驗室以及極少部分云平臺的商業需求,緩慢而穩定地增長;2)專用量子計算機有可能實現部分應用以處理組合優化、量子化學、機器學習等特定問題。根據 ICV 研究,2022 年全球量子產業規模達到 12.9 億美元,預計 2030 年前后從 NISQ(含噪聲量子計算)時代進入ECQ(容錯量子計算)時代,并于 2030 年實現千億美元規模。目前全球各主要量子計算機公司營收以政府和軍方為主要采
37、購方的模式或要持續數年,產業投資在難以獲得預期回報的背景下,企業將壓縮技術和人才的投資,更多的產業推動將來自政府和科研院所。圖表圖表9:量子計算全球產業規模及發展階段預測(量子計算全球產業規模及發展階段預測(十十億美元)億美元)資料來源:ICV,華泰研究 2023 年年北美、歐洲、亞太地區占據全球量子計算市場規模北美、歐洲、亞太地區占據全球量子計算市場規模 90%左右,左右,NISQ 時代時代硬件硬件部部分分仍然是市場的主力仍然是市場的主力。根據 ICV 研究,1)地區結構拆分:北美/歐洲/中國/亞太地區(除中國)/其他地區預計分別從 2023 年 14.1/18.0/7.1/5.9/1.9
38、億 美 元 增 長 至 2035 年 的2264.6/3287.4/1647.8/665.6/251.6 億美元,各地區基本同步發展,但技術爆發后其他地區(如非洲地區)市場占比可能會受到擠壓。2)產業結構拆分:在 NISQ 時代,硬件投入仍然是市場的主力,2021 年硬件市場占比達 93%;但預計至 2025 年會迅速降至 70%,屆時軟件和應用合計占到 30%。從趨勢上看,隨著量子計算的發展,軟件研發和初步應用會逐漸勢大,到 EQC 時代,軟件與應用合計預計占市場 72%左右。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。12 電子電子 圖表圖表10:量子計算地區及產業結構拆分
39、量子計算地區及產業結構拆分 資料來源:ICV,華泰研究 量子計算未來發展趨勢量子計算未來發展趨勢:混合量子計算混合量子計算或量超融合或量超融合或或成為未來成為未來新趨勢新趨勢 趨勢趨勢#1:從技術架構上看:從技術架構上看,混合量子計算,混合量子計算或量超融合或量超融合或或成為未來成為未來新趨勢新趨勢。隨著量子計算機在未來幾年的成熟,其計算能力將不斷提高,可應用于更多場合,并在特定的實際領域提供幫助。但量子計算機在未來可預期的 3-5 年或存在局限性,例如:QPU 組織和訪問內存方面不如 CPU,在渲染復雜圖形方面不如 GPU。因此,經典系統處理數據準備、可視化和糾錯等任務,而量子系統處理復雜的
40、計算,這樣混合量子計算架構或成未來新趨勢。目前在業界中,IBM 認為,計算的未來是以量子為中心的超級計算機,其中 QPU、CPU 和GPU 都在一起工作以加速計算;AWS 于 2021 年宣布推出亞馬遜 Braket 混合作業功能,旨在幫助用戶設置、監控和高效運行混合量子-經典算法;NVIDIA 于 2022 年推出了混合量子系統編程的開放平臺 QODA;美國微軟公司 Azure Quantum 量子云服務于 2023 年 3月推出了一項新功能,首次將量子計算和經典計算在云中無縫集成,并允許開發者將經典代碼和量子代碼混合使用,甚至使用經典代碼控制量子計算機。圖表圖表11:量超協同基礎框架量超協
41、同基礎框架 圖表圖表12:經典計算與量子計算協同運行的計算機概念圖經典計算與量子計算協同運行的計算機概念圖 資料來源:亞馬遜 AWS,華泰研究 資料來源:英偉達官網,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。13 電子電子 趨勢趨勢#2:從競爭格局上看,目前布局超導技術與離子阱技術的從競爭格局上看,目前布局超導技術與離子阱技術的 IBM、Google、IONQ、Rigetti、Quantinuum 處于行業領先地位,處于行業領先地位,NVIDIA 推出的推出的 CUDA Quantum 研發進展較研發進展較快???。1)從技術分類或產業鏈布局上看,超導與離子阱技術持續
42、保持領先,量子系統布局公司或將重塑量子產業生態。2)各領域典型公司上看,i)超導技術:大規模超導量子比特的集成化有望加速;ii)離子阱技術:IONQ 作為離子阱技術的行業龍頭,在商業上已取得一定進展;iii)中性原子技術:Atom Computing 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算機,有望實現中性原子技術的加速趕超;iv)布局量子計算系統:NVIDIA 正在與其合作者基于 CUDA QUANTUM 開展涉及軟硬件等各方面合作,未來或有望重塑量子產業鏈生態。趨勢趨勢#3:行業尚處于早期,但:行業尚處于早期,但量子計算量子計算公司及科研
43、院在積極探索自身商業模式。公司及科研院在積極探索自身商業模式。當前全球范圍內的量子計算整機仍然以原型機為主,我們仍處于 NISQ 時代的早期階段,可驗證到的應用基本都是在量子計算模擬器上進行的。盡管如此,全球領先的量子計算機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)提供量子計算)提供量子計算芯片芯片/整機:整機:目前購買芯片/整機的主要是軍方和國家科研單位,例如量子計算上市公司IONQ 曾在業績報中披露,與美國空軍研究實驗室達成 2550 萬美元的量子協議,主要用于量子網絡研究和應用開發部署兩個鋇量子系統。2)提供行業的量子解決方案:)提供行業的量子解決方案:量
44、子計算公司與行業客戶共同開展課題研究,幫助下游垂直行業客戶提供整套解決方案,包括量子算法、模型優化等。IONQ 就與 UMD 國家量子實驗室簽訂合同為其提供量子計算服務和設備接入,三年內支付 1400 萬美元款項。3)大部分具備量子計算硬件的公司均開發)大部分具備量子計算硬件的公司均開發了云平臺了云平臺,通過云計算的方式為潛在客戶提供算力,IONQ 部分收入就來自 QCaaS 服務,為用戶提供量子系統的方案及維護支持。量子計算量子計算玩家進展玩家進展:海內外多方玩家積極布局,百舸爭流加速技術變革海內外多方玩家積極布局,百舸爭流加速技術變革 海內外多方玩家積極布局,百舸爭流加速技術變革海內外多方
45、玩家積極布局,百舸爭流加速技術變革。量子計算行業目前處于早期探索階段,核心參與者不多,產業鏈上下游較為清晰,目前量子計算的主要參與者可分為四大類:第一類是國際科技巨頭,例如 IBM、谷歌、霍尼韋爾、本源量子等;第二類是量子計算初創公司,例如 Rigetti、IONQ 等;第三類是國家科研院所,例如美國費米國家實驗室(Fermilab)、美國阿貢國家實驗室(Argonne National Laboratory)、中科院量子信息與量子科技創新研究院;第四類是高水平研究型大學,例如劍橋大學、中國科學技術大學、哈佛大學等。圖表圖表13:布局布局量子計算主要量子計算主要公司公司 主要主要公司公司 技術
46、技術路線路線 代表產品代表產品 性能性能 相關應用相關應用 IBM 超導量子比特 Osprey 433 量子比特 Q Experience、Qiskit Google 超導量子比特 Sycamore 70 量子比特 OpenFermion-Cirq、TensorFlow Quantum IONQ 離子阱 Forte 29 算法量子比特-本源量子本源量子 超導量子比特 WY-SC64-200 64 量子比特 本源司南 硅量子比特 玄微 XW-S2-200 2 量子比特 Intel 超導量子比特 Tangle Lake 49 量子比特-硅量子比特 Tunnel Falls 2 量子比特 Quant
47、inuum 離子阱 System Model H2 32 量子比特 Lambeq Atom Computing 中性原子 Phoenix 100 量子比特-微軟微軟 拓撲量子比特-Azure Quantum 資料來源:光子盒研究院、各公司官網、華泰研究 量子計算已量子計算已實現實現 1000+量子比特突破。量子比特突破。上世紀 90 年代末以來實驗室僅能控制數個比特,2021 年 IBM 突破 100 量子比特,2023 年 12 月 IBM 推出了擁有 1,121 超導量子比特芯片Condor。IBM 副總裁兼 IBM 研究員杰伊甘貝塔(Jay Gambetta)在 2023 年量子峰會上表
48、示:“生成式人工智能和量子計算都正在達到一個拐點,這為我們提供了一個機會,利用 watsonx 的可信基礎模型框架簡化量子算法的構建,以進行公用事業規模的探索。這是朝著拓寬量子計算的訪問方式,并將其作為科學探索工具交到用戶手中邁出的重要一步?!泵庳熉暶骱团兑约胺治鰩熉暶魇菆蟾娴囊徊糠?,請務必一起閱讀。14 電子電子 圖表圖表14:量子比特發展趨勢量子比特發展趨勢 資料來源:Yole,華泰研究 量子計算領域,美國科技公司領跑,中國公司積極追趕。量子計算領域,美國科技公司領跑,中國公司積極追趕。根據 IPRdaily 統計,截至 2022年 10 月 18 日,全球量子計算技術發明專利 top1
49、00 企業主要來自 18 個國家和地區,美國占比 40%,中國占比 15%,日本占比 11%。其中來自美國的科技公司 IBM 以 1323 件專利位列第一,美國科技公司 Google 和加拿大量子計算公司 D-Wave 分別以 762 件專利、501 件專利排名第二位和第三位;而中國公司本源量子以 234 件專利,在該榜單上位列第六位。圖表圖表15:全球量子計算技術發明專利全球量子計算技術發明專利 top30 排序排序 企業簡稱企業簡稱 國家國家/地區地區 截 至截 至2022年年10月月18日日 在 全 球 公 開 的 量 子 計 算 技 術 發在 全 球 公 開 的 量 子 計 算 技 術
50、 發 明專利申請量明專利申請量/件件 排序排序 企業簡稱企業簡稱 國家國家/地區地區 截至截至 2022 年年 10 月月 18 日日 在全球公開的量子計算技術發在全球公開的量子計算技術發 明專利申請量明專利申請量/件件 1 IBM 美國 1323 16 Toshiba 日本 85 2 Google 美國 762 17 Honeywell 美國 82 3 D-Wave 加拿大 501 18 NEC 日本 78 4 Microsoft 美國 496 19 IQM 芬蘭 76 5 Northrop Grumman 美國 262 20 NTT 日本 73 6 本源量子 中國 234 21 HP 美國
51、 61 7 Intel 美國 221 22 Bull SAS 法國 55 8 百度網訊 中國 186 23 Hitachi 日本 52 9 IONQ 美國 164 24 Psiquantum 美國 51 10 Rigetti 美國 110 25 華為 中國 50 11 Zapata Computing 美國 102 26 阿里巴巴集團 中國 45 12 NSI 澳大利亞 96 27 Unisearch 澳大利亞 45 13 浪潮 中國 95 28 Accenture 愛爾蘭 44 14 騰訊科技 中國 93 29 Isis Innovation 英國 42 15 1QBit 加拿大 90 30
52、 Equal1.Labs 美國 37 資料來源:IPRdaily、華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。15 電子電子 產業鏈逐漸清晰與完善。產業鏈逐漸清晰與完善。隨著量子計算機各個路線研發工作的逐步推進,整機所需的上游硬件設備與器件選型逐漸清晰,同時,量子計算機的軟件系統也在不斷跟進,整個產業鏈上下游各環節的構成逐漸清晰與完善,各環節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、測控系統、低溫組件、真空系統、激光器、光學探測器等硬件以及軟件開發工具包;中游產業涵蓋整機、系統軟件、應用軟件等;下游涵蓋量子云平臺以及國防軍事、航天航空、金融、醫藥、汽車
53、、交通、化工、材料等各方應用合作。圖表圖表16:量子計算產業鏈全景圖量子計算產業鏈全景圖 資料來源:光子盒,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。16 電子電子 量子應用發展到哪里量子應用發展到哪里 量子計算已進入實用化應用場景探索的新階段,量子計算已進入實用化應用場景探索的新階段,化工、化工、金融和制藥有望率先受益。金融和制藥有望率先受益。量子計算硬件的飛速發展推動百位量子比特的含噪聲中等規模量子計算機(NISQ)時代到來,以 NISQ 樣機為基礎的實用化應用場景探索逐漸成為業界的研究熱點。目前應用探索主要集中在量子模擬、量子組合優化和量子線性代數三大方向。量
54、子模擬可以在原子尺度模擬微觀系統相互作用,應用集中在物理模型、生物制藥、材料研究等領域,發展趨勢從提供物理現象的定性演示向為應用問題提供解決方案演進;量子組合優化是使用量子算法來解決組合優化問題,這類問題通常是 NP 難問題,在經典計算中難以獲得全局性最優解。量子組合優化可以提升優化方案的效率和準確性,應用于涉及復雜多變量組合優化的量化金融、交通規劃、氣象預測等領域;量子線性代數基于量子計算機解決涉及矩陣和向量的線性代數問題,量子機器學習、密碼破譯等領域是主要應用方向。目前量子計算的應用處于發展早期階段,多領域探索廣泛開展但應用尚未落地。根據技術成熟度與潛在價值來看,化工、金融和制藥有望率先受
55、益。圖表圖表17:量子計算應用發展概況量子計算應用發展概況 注:評分采用 5 分制,1 為最差,5 為最優,代表 1 分,代表 5 分。資料來源:中國信通院、ICV、華泰研究 化工:量子計算助力化工化工:量子計算助力化工材料材料研發加速及研發加速及行業行業降本增效降本增效 量子計算在化學合成、材料設計、能源開發等方面前景廣闊,能夠助力化工行業研發創新、量子計算在化學合成、材料設計、能源開發等方面前景廣闊,能夠助力化工行業研發創新、降本增效、綠色發展。降本增效、綠色發展。首先,量子計算能夠加快化工行業的研發進程。在化工領域,微觀結構的變化對于宏觀效果的呈現具有較強影響。為了精確模擬微觀結構,需要
56、匹配復雜度極高的計算,傳統計算機算力有限,逐漸成為化工研發加速的瓶頸之一。量子計算能夠創造大量算力,通過構建更高精度的模型,研發人員能夠更好掌握和優化分子結構與化學反應機理,這為新材料、新配方的開發奠定了基礎。其次,量子計算能夠實現化工領域的降本增效。采用量子計算,可以研發出更高效的催化劑,將其應用在化工領域,能夠提高反應效率、降低原料消耗,從而為企業節省大量成本。2019 年本源量子推出化學應用系統 ChemiQ,是國內首個針對量子化學的算法應用程序,其量子計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,幫助化工企業尋找更為高效的催化劑;進行鋰電池材料模擬,從而開發出新型鋰離
57、子電池,對傳統產品進行更新迭代。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程序的預測;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化反應過程及結合能,實現了當前最大規?;瘜W反應模擬計算。據此,量子計算對于化學領域有所裨益,未來滲透率還將進一步提升。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。17 電子電子 金融金融:量子計算將革新投資組合優化、模擬定價、欺詐偵測等多種能力量子計算將革新投資組合優化、模擬定價、欺詐偵測等多種能力 金融是量子計算的“第一波產業”,量子計算將革新投資組合優化、模擬
58、定價、欺金融是量子計算的“第一波產業”,量子計算將革新投資組合優化、模擬定價、欺詐詐偵測偵測等多種能力。等多種能力。根據麥肯錫數據,在量子計算創造短期價值的 100 個案例中,金融領域占了28 個,是所有行業中最多的,且具有較高的中長期潛在價值。優化、模擬和機器學習是量子計算將革新的能力。在優化方面,投資組合優化存在“維度詛咒”:即數據維度和量的迅速增加導致數據分散且難以聚類,而量子計算的量子退火(D-Wave 的系統)和基于門的模型(IBM 的設備)等可以解決這一問題;在模擬方面,量子計算通過加速蒙特卡洛方法減少估計誤差,被應用于普通期權、多資產期權和路徑依賴型期權等多種衍生品定價,也能夠以
59、較高的精度確定風險價值(VaR)和風險評估工具條件風險值(CVaR)從而更好地防范金融風險;在機器學習方面,量子計算顯著有效地加速大規模神經網絡中的深度學習,徹底解決銀行的“計算能力瓶頸”,深化人工智能在銀行業信用評分、反洗錢、智能營銷等領域的應用。此外,長期來看,古典和新古典經濟學理論的基礎是均衡,而量子理論將價格視為不確定的數量,量子金融遠期更大的貢獻可能是改變金融領域問題的形成、結構和建模的方式。圖表圖表18:探索量子計算的金融機構及研究方向探索量子計算的金融機構及研究方向 金融機構 合作機構 量子金融研究方向 摩根大通 IBM、Chicago Quantum Exchange 等 投資
60、組合優化、交易策略、資產定價和風險分析 BBVA Multiverse、埃森哲、富士通等 套利、信用評分、蒙特卡羅模擬 渣打銀行 NASA、USRA、Rigetti 等 投資組合優化 花旗銀行 1QBit、QC Ware 等 交易算法、欺詐檢測、投資組合優化和風險管理 巴克萊銀行 IBM 2017 年創建了內部量子計算工作組,建模人員在 IBM 的量子云上運行程序,合作開發可用于證券交易結算的量子算法 高盛集團 D-Wave、QC Ware 風險評估、模擬定價 畢馬威事務所 微軟、Azure Quantum 量子算法、量子生態系統 德意志交易所 JoS Quantum 量子算法類研究,解決計算
61、交易所業務風險模型中存在的挑戰 工商銀行 中國科技大學 2015 年率先實現基于量子通信技術的同城和異地數據加密傳輸,在電子檔案和網上銀行等領域落地試點;2019 年率先完成了量子隨機數的場景試點 建設銀行旗下建信金科 本源量子 共建量子金融應用實驗室,聯合發布“量子期權定價算法”與“量子風險價值計量算法”,相關參數明顯優于國外同類產品,實現了國內量子金融算法 0 的突破 新華財經 本源量子 新華財經 App 上線共同發布的“量子金融應用”產品 光大科技 玻色量子、北京量子信息科學研究院 量子計算投資組合產品:天工經世量子計算量化策略平臺 資料來源:量子金融白皮書(2022 年 本源量子),華
62、泰研究 制藥制藥:量子計算賦能制藥各個環節,更高效且精準量子計算賦能制藥各個環節,更高效且精準 量子計算賦能制藥各個環節,更高效且精準。量子計算賦能制藥各個環節,更高效且精準。藥物研發的起點是靶點識別,分子結構預測是其中的重要內容。對于傳統的計算機輔助藥物設計(CADD)和新興的 AI 輔助藥物設計(AIDD)而言,由于算力限制和缺乏數據支撐,很難得到動態、精確的構造過程。以蛋白質結構預測為例,在缺乏實驗數據時,Alphafold 可以通過比較序列相似性預測得到蛋白結構,但卻無法得到蛋白在體內的動態變化過程。而量子計算可以利用從頭計算法,模擬氨基酸之間、分子同環境之間的相互作用,得到較為精確的
63、蛋白靶點的結構變化。藥物研發中期主要聚焦于藥品的化學表現和分子設計,需要大量運算模擬,是量子計算未來可重點切入的市場。目前量子計算在制藥領域應用的大部分工作就是研發中期的篩選化合物和化合物的結構優化。在藥物研發后期的臨床試驗環節,量子計算能更準確地模擬藥物在人體內的吸收、分布、代謝和排泄過程,可以避免人類作為測試載體。藥物研發的投入高、周期長,根據麥肯錫數據,新藥從開始研發到推向市場平均需要二十億美元和十年以上的時間,而量子計算可以賦能制藥各個環節,使目標識別、藥物設計和毒性測試不再依賴試驗和錯誤,大幅提升效率和精準性。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。18 電子電子
64、 圖表圖表19:相關公司在量子計算的制藥應用進展相關公司在量子計算的制藥應用進展 資料來源:光子盒,IBM、本源量子、Quantimuum、Qu&Co、PhoreMost 官網,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。19 電子電子 軟件、算法和云服務發展到哪里軟件、算法和云服務發展到哪里 對于實際問題的解決,需要協同硬件與軟件、算法和云服務的發展。對于實際問題的解決,需要協同硬件與軟件、算法和云服務的發展。與經典計算機一致,量子計算機生態需圍繞操作系統、編譯軟件、開發工具和應用算法與軟件而存在。從各國量子計算機系統軟件、量子算法和量子軟件技術發展水平上來看,20
65、22 年美國相關技術和應用仍然遙遙領先,而中國、日本、加拿大則緊隨其后。1)量子軟件:糾錯技術是系統軟件的主要進展之一,硬件廠商也均發布各自編譯軟件,未來社區開源發展將成為主流模式。2)量子算法:可加速某些計算問題的解決,并降低基礎設施的成本。3)量子云平臺:可應用于量子研究、量子教學和量子開發等領域,推動量子技術的發展和應用。量子軟件量子軟件 量子軟件是構成量子計算系統的關鍵環節,目前主流量子計算機采用經典量子軟件是構成量子計算系統的關鍵環節,目前主流量子計算機采用經典+量子混合體系。量子混合體系。硬件是量子計算應用的基礎,但解決實際問題離不開軟件的發展。量子計算軟件系統可以分為三層:基礎層
66、軟件主要作用是實現量子算法的運行,同時提供對量子芯片運行維護服務的支持,與硬件緊密相關,是量子計算軟件技術的發展核心;開發層軟件提供了研究量子算法、開發量子應用的工具鏈體系,包含了眾多量子編程語言和量子軟件開發工具;應用層軟件是量子技術走向應用的關鍵,通過算法和應用程序匹配行業需求,解決特定領域問題。當前的量子計算機是從經典計算機體系中衍生出來的,主流的商業化量子計算機采用“混合量子/經典”層來加速計算。在量子軟件系統架構上,應用層和開發層的軟件都是在經典計算機中實現和運行的,而位于基礎層的軟件主要用于維護和驅動量子芯片及其附屬糾錯和測控系統的運行。圖表圖表20:量子計算軟件系統量子計算軟件系
67、統 資料來源:趙勇杰,吳偉.量子軟件與量子云J.信息通信技術與政策,2020(7):49-57、華泰研究 量子算法量子算法 量子算法可加速某些計算問題的量子算法可加速某些計算問題的解決,并降低基礎設施的成本。解決,并降低基礎設施的成本。量子算法是運行在量子計算現實模型上的一套邏輯程序。量子算法設計的核心在于利用干涉現象,通過線性酉算子操控量子態演化,使目標態概率最大。根據量子算法運行的物理環境,量子算法可以分類為以下 3 類:1)純量子算法:)純量子算法:運行在量子計算機或其模擬環境中的算法;2)量子)量子-經典經典混合算法:混合算法:核心部分由量子計算機計算,其他部分由經典計算機運行的算法,
68、又稱變分量子算法;3)量子衍生算法:)量子衍生算法:一種借用量子力學思想來增強的經典算法,無需在量子計算機上運行。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。20 電子電子 圖表圖表21:量子算法分類量子算法分類 資料來源:AIoT 物聯網研究院,華泰研究 Shor 算法、算法、Grover 算法和算法和 HHL 算法不斷加速解決計算問題,未來或有望進一步助力機算法不斷加速解決計算問題,未來或有望進一步助力機器學習、人工智能等技術突破。器學習、人工智能等技術突破。在量子算法研究上,Shor 算法(質因數分解算法)、Grove 算法和 HHL 算法為三大里程碑式算法。1)1992
69、 年提出的 Deutsch-Jozsa 量子算法是量子并行計算理論的基石,其演示了量子計算的優越性,Shor 算法即是以此為基礎。2)1994 年貝爾實驗室的 Shor 提出利用量子計算機自身的并行運算能力,在可企及的時間內將一個大的整數分解為若干質數乘積,用以破解 RSA 加密。3)1996 年貝爾實驗室的 Grover 提出量子搜索算法,用以從大量未分類的個體中,快速尋找出某特定個體;例如,對于 100 萬條的路線搜索,量子計算機僅需 1000 次即可完成。4)2008 年,麻省理工學院的三位學者聯合開發了一種求解線性系統的量子算法,例如在一個 NN 的矩陣中,若采用高斯消元法可在 O(N
70、3)時間內求解,HHL 算法則可以在 O(log2N)時間內求解,從而達到加速的目的。由于線性系統是很多科學家和工程領域的核心,因此,HHL 算法或將是未來能夠在機器學習、人工智能科技得以突破的關鍵性技術。量子云平臺量子云平臺 量子云平臺成為量子計算商業化進程的有力助推。量子云平臺成為量子計算商業化進程的有力助推。由于量子計算機硬件尚不成熟,占用空間大、制造成本昂貴、環境要求嚴苛、維護難度高、無法滿足個人用戶本地部署的要求,近年來量子計算云平臺逐漸成為量子計算算力輸出的主要形式。量子云服務是指通過云計算平臺提供的量子計算能力,使個人或企業用戶在無需自己擁有物理量子計算機的情況下可以通過互聯網訪
71、問量子計算資源。具體來說,下游用戶通過客戶端操縱云端經典計算機,計算任務轉化為量子計算控制/測量指令,并在量子計算機中完成計算操作并通過測量返回計算結果。綜合了量子計算與云計算優勢的量子云平臺已經成為量子計算科普教育、算法開發以及應用創新的試驗床,將長期持續助力量子計算的商業化進程。三類量子云平臺,采用者的選擇從三類量子云平臺,采用者的選擇從 Q-SaaS 向向 Q-PaaS 和和 Q-IaaS 轉變。轉變。量子云平臺服務類型分為量子基礎設施即服務(Quantum Infrastructure as a Service,Q-IaaS)、量子平臺即服務(Quantum Platform as a
72、 Service,Q-PaaS)和量子軟件即服務(Quantum Software as a Service,Q-SaaS)。Q-IaaS 將量子計算機的硬件及配套設施在量子計算云平臺上提供給用戶,用戶可以低成本調用量子計算機、量子計算模擬器、經典服務器、存儲器等硬件而無需對其進行維護。這類平臺主要面向底層開發和科學研究人員。Q-PaaS將量子計算相關基礎設施和中間件組成的開發平臺在量子計算云平臺上提供給用戶,用戶可以在云平臺上進行特定的軟件開發。Q-SaaS 將打包好的應用服務方案在量子計算云平臺上提供給用戶,主要面向大型企業。沒有人真正知道什么樣的量子硬件戰略會勝出,因此早期采用者通常會尋
73、求最大程度上不依賴硬件的平臺,即 Q-SaaS 或 Q-PaaS。目前大部分量子云平臺的服務以 Q-SaaS 為主,因為使用它的技術壁壘不高,大多數企業可以通過和 Q-SaaS 的合作開發并完善適合自身的軟件。預計隨著量子開發人員增長和量子硬件的完善,采用者會由于保障數據安全和差異化戰略等因素,完成由選擇 Q-SaaS 到 Q-PaaS 和 Q-IaaS 服務的逐漸轉變。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。21 電子電子 圖表圖表22:量子計算云平臺功能框架圖量子計算云平臺功能框架圖 資料來源:中國信通院,華泰研究 量子計算云平臺服務提供商多元化發展,競爭與合作并存。量
74、子計算云平臺服務提供商多元化發展,競爭與合作并存。目前云平臺供應商主要分為兩類,第一類供應商自身參與量子計算硬件的研發,將自研的量子計算機等硬件放在云平臺,典型企業包括 IONQ、PASQAL、Rigetti、本源量子等;第二類供應商則接入其他公司的量子計算硬件或軟件系統,提供云平臺供用戶使用,典型企業包括 Microsoft、Amazon、Strangeworks 等。也有一些企業兩者能力兼具,比如最早于 2016 年就推出商業化量子計算云平臺的 IBM,除了能夠調用 AQT、IONQ 等量子計算硬件資源,還自研多款超導量子計算芯片。圖表圖表23:國內外代表性企業國內外代表性企業/組織量子云
75、平臺組織量子云平臺/軟件發展概況軟件發展概況 公司公司 云平臺云平臺/軟件軟件 提供優化服務(提供優化服務(egeg:在線開發、外接服務在線開發、外接服務等)等)超導量子超導量子比特比特 離子阱離子阱 光量子比特光量子比特 中性原子中性原子 量子退火機量子退火機 IBM Q Experience IBM Qiskit 谷歌谷歌 OpenFermion-Cirq&TensorFlow Quantum D-wave Leap Amazon Amazon Braket Amazon Qatalyst Microsoft Azure Quantum Xanadu Xanadu Quantum Clou
76、d Honeywell QuTech Quantum Inspire Strangworks 華為華為 HiQ 本源本源 百度百度 量脈&量槳&量易伏 騰訊騰訊 SiMhub 阿里巴巴阿里巴巴 太章 量旋量旋 金牛座 北京量子院北京量子院 Quafu 量子創新研究院量子創新研究院 量子計算云平臺 國盾量子國盾量子 “祖沖之號”量子計算云平臺 資料來源:中國信通院、各公司官網,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。22 電子電子 相較于直接使用量子計算機,云平臺使用成本更低。相較于直接使用量子計算機,云平臺使用成本更低。量子計算機由于價格昂貴且制造難度較大,并未向
77、公眾廣泛提供。The Verge 曾在 2017 年向 D-Wave 購買了 2000Q 量子計算機,花費約 1500 萬美元。IQM 近期發布了一臺預裝有 5 量子比特的超導量子計算機,售價不到 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算服務解決方案。其中,微軟定價主要采用 Azure Quantum 額度模式,根據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 Amazon AWS Braket 的定價包括任務和執行兩個部分,每次任務的價格對所有 QPU 都是相同的,為 0.3美元一次,每次執行的價格取決于所使用的
78、QPU 類型,價格區間在 0.00035-0.03 美元/一次。假設一位科學家使用 Amazon Braket 在 Rigetti 量子計算機上運行量子機器學習算法。這個作業包括 50 次迭代,每次迭代有 2 個任務,每個任務有 100 次執行。那么運行此作業的最低價格為 50 次迭代 x 2 次任務 x 0.30 美元/任務+50 次迭代 x 2 次任務 x 100 次執行 x 0.00035 美元/次,總計 33.5 美元。圖表圖表24:微軟和微軟和 AWS 量子云平臺定價量子云平臺定價 資料來源:微軟官網、AWS 官網、華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀
79、。23 電子電子 附錄:量子計算相關公司進展附錄:量子計算相關公司進展 IBM(IBM US)IBM 是全球最早布局量子計算的公司之一,超導量子技術領域始終遙遙領先,目前正在開是全球最早布局量子計算的公司之一,超導量子技術領域始終遙遙領先,目前正在開創以量子為中心的超級計算機時代。創以量子為中心的超級計算機時代。2001 年,IBM 先后在 5 位 NMR 量子計算機、7 位NMR 量子計算機上成功運行了 Shor 量子算法,這是人類首次在硬件上實現 Shor 算法。2016 年,隨著量子計算云平臺 IBM Q Experience 的問世,IBM 成為全球第一個推出量子云服務的公司。2019
80、 年 1 月,在國際消費電子展上,IBM 推出了“世界上第一個專為科學和商業用途設計的集成通用近似量子計算系統”Q System One,該高度集成的模塊化系統的推出,意味著通用超導量子計算機開始走出實驗室。2020 年 9 月,IBM 首次發布量子技術路線圖,并據此分別在 2021 年、2022 年和 2023 年相繼推出“鷹”(Eagle)、“魚鷹”(Osprey)和“神鷹”中性原子,2023 年可實現 1121 個量子比特的量子計算機“神鷹”是全球迄今最大的量子計算機。此外,2022 年 9 月 IBM 將當時世界上最大的稀釋制冷機“黃金眼”(Goldeneye)冷卻到工作溫度(25 m
81、K)。2023 年 IBM 量子峰會,IBM副總裁兼 IBM 研究員杰伊甘貝塔認為量子計算正在到達拐點。展望未來,IBM 認為計算的未來是以量子為中心的超級計算機,其中 QPU、CPU 和 GPU 都在一起工作以加速計算。圖表圖表25:IBM 量子計算路線發展圖量子計算路線發展圖 注:為 IBM 已完成的部分 資料來源:IBM 官網,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。24 電子電子 Google(GOOGL US)谷歌量子計算技術持續保持全球領先,量子比特數的增加與量子糾錯協同推進。谷歌量子計算技術持續保持全球領先,量子比特數的增加與量子糾錯協同推進。201
82、2 年成立專門的量子實驗室。2014 年谷歌招募了加州大學圣塔芭芭拉分校 John Martinis 團隊以在量子計算方面發力。2019 年,超導量子計算機“懸鈴木”問世,John Martinis 團隊一舉將“量子計算優越性”變為現實,在該量子計算機上進行了 53 比特、20 層的量子隨機線路采樣,200 秒可進行 100 萬次采樣,最終結果的保真度有 0.224%。2020 年 9 月,谷歌發布了量子計算路線圖,并預計在 2029 年前實現包含 100 萬個物理量子比特、具備糾錯能力的計算機。2021 年谷歌基于“懸鈴木”實現了量子計算錯誤抑制的指數級增長。2022 年 7 月,谷歌突破了
83、量子糾錯的盈虧平衡點,首次實現量子計算機的錯誤率隨著比特數增加而降低,證明了超導量子比特系統的性能足以克服增加量子比特數量帶來的額外錯誤。2023 年 8 月,谷歌 Chrome 瀏覽器宣布部署抗量子密碼??傮w而言,在谷歌量子計算發展的路線規劃中,量子比特數的增加和量子糾錯是協同推進的。圖表圖表26:谷歌量子計算路線發展圖谷歌量子計算路線發展圖 注:M 為里程碑(Milestone)資料來源:Google Quantum AI,華泰研究 IONQ(IONQ US)IONQ:離子阱量子計算巨頭,:離子阱量子計算巨頭,商業化進程較快商業化進程較快。IONQ 是馬里蘭大學量子計算的核心人物 Chri
84、s Monroe 于 2016 年同 Jungsang Kim 一起組建的量子計算公司,并于 2021 年 10月成功上市,主要聚焦于離子阱量子計算。2018 年 12 月,IONQ 公布了兩個新型離子阱量子計算機,它具有 160 個存儲量子比特和 79 個量子比特;2023 年 5 月,IONQ 宣布,其量子計算機 IONQ Aria 系列的最新旗艦量子系統,正式在 AWS 量子計算云平臺 Amazon Braket 上線,其算法量子比特(AQ)高達 25,是當前世界上較強大的商用量子計算機之一;目前,IONQ 性能最高的量子計算系統 IONQ Forte 擁有 32 個量子比特和 29個算
85、法量子比特(AQ)。2023 年量子世界大會上,IONQ 發布 Forte Enterprise 和 Tempo 的 2 臺企業級機架式系統,計劃于 2024 和 2025 年實現 35 和 64 量子比特。根據 INOQ管理層公告宣布,24 年 1 月 Forte Enterprise 系統已經實現 35 量子比特。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。25 電子電子 圖表圖表27:IONQ 量子計算路線發展圖量子計算路線發展圖 注 1:算法量子比特定義為典型算法的有效量子比特數 注 2:2025-26 年采用 16:1 糾錯編碼;注 3:2027-28 年采用 32:
86、1 糾錯編碼 資料來源:ICV,華泰研究 IONQ 積極構建開放技術生態。積極構建開放技術生態。目前 IONQ 可通過三大云平臺AWS 的 Amazon Braket、微軟的 Azure Quantum 和谷歌的 Cloud Marketplace 進行訪問;與此同時,IONQ 擴展量子計算技術的應用領域,并與現代汽車、空中客車和埃森哲等行業領袖以及美國空軍研究實驗室(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突破,還在于將量子計算帶入更多的領域,推動科學、工程和商業應用的前進。Atom Computing(未上市)(未上市)Atom Computing 有
87、望基于中性原子技術于有望基于中性原子技術于 2024 年推出全球首臺年推出全球首臺 1225 量子比特計算機。量子比特計算機。Atom Computing 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建核自旋量子比特的公司。Atom Computing 認為,原子具有獨特的性質,使其有可能擴展大量量子比特,從而可以在相對較長的時間內保持量子態;量子態保持的時間越長越好,因為它能讓計算機運行更復雜的問題這也為糾錯提供了更多時間。Atom Computing 第一代基于門的量子計算機平臺 Phoenix,它使用了 100 個光學捕獲量子比特。2023 年 10 月,公司發布公告
88、稱,2024 年將推出 1225 個站點的原子陣列(目前填充了 1180 個量子比特)的量子計算平臺。Intel(INTL US)英特爾技術轉向硅基自旋量子,目前已實現英特爾技術轉向硅基自旋量子,目前已實現 12 量子比特。量子比特。芯片巨頭英特爾于 2017 年成功測試 17 位量子超導計算芯片,并于 2018 年的 CES 上高調宣布已經成功設計、制造和交付 49 量子比特(量子位)的超導測試芯片 Tangle Lake。但此后英特爾將技術轉向硅基自旋量子比特領域。英特爾指出,相比超導量子比特,硅基自旋量子比特有著顯著優勢,例如每個量子比特的裸片面積縮小了幾個數量級。這在英特爾的最新研究成
89、果中得到了驗證:在 2021 年 11 月實現了在單個 300mm 的硅晶圓上集成了超過 10,000 個硅基自旋量子比特陣列。2023 年,英特爾發布包含 12 個硅自旋量子比特的全新量子芯片 Tunnel Falls,該芯片是英特爾迄今為止研發的最先進的硅自旋量子比特芯片。此外,基于制造 Tunnel Falls 的經驗,英特爾已經開始研發下一代量子芯片,公司預計將于 2024 年推出。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。26 電子電子 Rigetti(RGTI US)Rigetti 已實現已實現 84 量子比特多芯片量子比特多芯片 Ankaa-1,2025 年計劃
90、突破年計劃突破 1000+量子比特。量子比特。Rigetti成立于 2013 年,自 2017 年以來一直在云上運行量子計算機,并于 2022 年 3 月通過SPAC 在納斯達克上市。Rigetti 是全棧量子計算的先驅,并擁有量子計算平臺 QCS。目前,公司已推出單芯片 Aspen-X、多芯片 Aspen-M-X、多芯片 Ankaa-1 等多顆超導量子產品,并于 23 年 12 月推出 84 量子比特的 Ankaa-2 系統,未來還將繼續開發 84 比特的 Ankaa-3 系統。此外,根據 Rigetti 于 2022 年 5 月發布的 QPU 路線圖,在推出 84 量子比特處理器后 Rig
91、etti 計劃推出 336 量子比特處理器 Lyra,該處理器有 4 個 Ankaa 芯片組裝于一個載體襯底上;并且分別計劃在 2025 年和 2027 年推出 1000+和 4000+量子比特的 QPU。圖表圖表28:Rigetti 量子計算路線發展圖量子計算路線發展圖 資料來源:Rigetti,華泰研究 Rigetti 自建量子晶圓廠以自用或為其他機構代工。自建量子晶圓廠以自用或為其他機構代工。Rigetti 的制造策略與其他大多數量子創業公司的競爭對手截然不同。從早期起,他們就決定建立自己的晶圓廠來制造芯片,而非依賴于大學的無塵室或試圖與像 GlobalFoundries 這樣的大型半導
92、體代工廠合作。因此,于 2017 年 5 月,Rigetti 在弗里蒙特開設了業界首個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 周內完成設計;而若選擇外部半導體代工廠,預計需要 22-40 周以上的時間。目前 Rigetti 不僅為自己制造器件,而且還為費米實驗室、美國空軍研究實驗室(AFRL)和普渡大學制造器件,2023 年 9 月 Rigetti 宣布與美國空軍研究實驗室(AFRL)信息局簽訂了一份為期五年的不定期交付、不定數量(IDIQ)合同,為其研究人員提供量子代工服務。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。27 電
93、子電子 NVIDIA(NVDA US)英偉達積極推出量子計算與經典計算交互產品。英偉達積極推出量子計算與經典計算交互產品。英偉達于 GTC 2022 開發者大會推出用于加速量子計算的 cuQuantum 軟件開發包,并在同期積極開發量子編譯器 nvq+以用于量子計算機與經典計算機的交互。2022 年 7 月,英偉達發布統一計算平臺NVIDIA 量子優化設備架構(QODA),以加快在人工智能(AI)、高性能計算(HPC)、醫療、金融和其他學科的量子研發突破。GTC 2023 開發者大會,英偉達發布全球首個 GPU 加速的量子計算系統 NVIDIA DGX Quantum,該系統有助于集成量子處理
94、單元與經典處理單元,其結合了 NVIDIA Grace Hopper 超級芯片和 the Quantum Machines OPX+控制系統,從而以最高性能運行混合算法、量子糾錯、校準和控制;此外,DGX Quantum 使用 PCIe Gen5 互連在 GPU 和 QPU 之間以提供亞微秒級的低延遲,進而加速 QPU 相干時間內的量子糾錯等基本工作負載。圖表圖表30:DGX Quantum 概念圖概念圖 圖表圖表31:經典計算與量子計算延遲對比圖經典計算與量子計算延遲對比圖 資料來源:英偉達官網,華泰研究 資料來源:英偉達官網,華泰研究 圖表圖表29:Rigetti 的量子晶圓廠內部圖的量子
95、晶圓廠內部圖 資料來源:Rigetti,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。28 電子電子 CUDA QUANTUM 社區不斷擴大,助力數字中心加速計算或為未來趨勢。社區不斷擴大,助力數字中心加速計算或為未來趨勢。SC23 大會上,英偉達公司高性能計算和超大規模數據中心業務副總裁伊恩巴克表示過去兩年時間內英偉達量子計算平臺已經積累了 120 多家合作伙伴。CUDA Quantum 是一個用于 CPU、GPU 和量子計算機(也稱為 QPU)編程的平臺,英偉達與其合作者主要基于該平臺。目前,英偉達已經與 Anyon Systems、Atom Computing、I
96、ONQ、ORCA Computing、Oxford Quantum Circuits、羅爾斯-羅伊斯和 QuEra 合作,將 CUDA Quantum 整合到他們的平臺中;量子軟件公司 Agnostiq 和 QMware,多個超級計算中心,如國家先進工業科技研究所、IT 科學中心(CSC)和國家超級計算應用中心(NCSA)、尤利希超級計算機中心(FZJ)也正與英偉達合作。此外,伊恩巴克還表示量子計算未來的趨勢在于數據中心規模的加速計算與英偉達全棧式創新相結合。D-wave(QBTS US)D-wave 是量子信息產業的先行者。是量子信息產業的先行者。2011 年,D-wave 成為第一家租賃、
97、交付和安裝量子退火系統的公司;2017 年,D-wave 成為第一家在量子計算機上實現早期復雜優化應用的公司,大眾汽車將該應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時量子訪問的公司,目前公司繼續通過基于云的產品為其客戶提供服務;2020 年,D-wave 成為第一家提供混合求解器服務的公司,通過將量子退火和經典資源結合在一起運行多達 100 萬變量的問題,并于同年提供了 5000 量子比特系統;2022 年 6 月,D-Wave發布 7000 量子比特 Advantage2 系統的原型機;2023 年 11 月,D-Wave 證明其Advantage2 退火量子
98、計算實驗原型成功實現了量子糾錯(QEM)。Quantinuum(霍尼韋爾劍橋量子)(未上市)(霍尼韋爾劍橋量子)(未上市)Quantinuum 將將一流軟硬件相結合,加速量子計算技術發展。一流軟硬件相結合,加速量子計算技術發展。Quantinuum 于 2021 年在霍尼韋爾收購英國量子公司劍橋量子后,從國防承包商巨頭霍尼韋爾分離出來,開始建造量子計算機。2021 年 3 月、7 月和 12 月,霍尼韋爾 SystemModelH1 分別通過 512、1024 和 2048 量子體積的基準測試,持續保持當時的量子體積的世界記錄。而劍橋量子公司方面,2021 年 10 月,發布世界上第一個用于量
99、子自然語言處理(QNLP)的工具包和庫lambeq;12 月,利用霍尼韋爾 SystemH1 量子計算機也創建了隨機數,并推出世界上第一個量子計算驅動的加密密鑰生成平臺。2023 年,Quantinuum 宣布推出量子計算系統 H2,其聲稱該系統是有史以來最精確的量子計算機,并利用該系統創造了非阿貝爾任意子,目前 H2 為 32 量子比特。圖表圖表32:NVIDIA量子計算業務合作伙伴量子計算業務合作伙伴 資料來源:NVIDIA,華泰研究 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。29 電子電子 本源量子(未上市)本源量子(未上市)本源量子:國內量子計算龍頭企業,布局兼具超導
100、量子與硅量子技術。本源量子:國內量子計算龍頭企業,布局兼具超導量子與硅量子技術。本源量子 2017 年成立于合肥市高新區,團隊技術起源于中科院量子信息重點實驗室,創始人為中國科學院院士郭光燦和中國科學技術大學教授郭國平;2021 年 9 月發布未來五年量子計算技術規劃路線圖,規劃至 2025 年將實現 1024 量子比特;2022 年 1 月宣布自主建設的兩大實驗室正式啟用,并將覆蓋從量子芯片到量子計算整機軟硬件的全棧式開發。本源量子是中國首家可交付量子計算機工程機的公司,是國內目前唯一同時開展超導量子計算與硅基半導體量子計算工程化的團隊,本源量子已先后推出了 6 比特超導量子芯片夸父 KF
101、C6-100、24 比特超導量子芯片夸父 KF C24-100、64 比特超導量子芯片 KF C64-200、72 比特超導量子芯片 KF C72-300,以及第二代硅基自旋二比特量子芯片玄微 XW S2-200,其中第三代自主超導量子芯片“悟空芯”(夸父 KF C72-300)于 24 年 1 月 6 日上線,是目前中國最先進的可編程、可交付超導量子計算機。到 4 月 8 日,“本源悟空”先后被 117 個國家(地區)用戶訪問超 534 萬次,并成功完成 16.8 萬個全球量子計算任務。圖表圖表33:本源量子計算技術路線規劃圖本源量子計算技術路線規劃圖 資料來源:本源量子、華泰研究 國盾量子
102、(國盾量子(688027 CH)國盾量子:產品矩陣逐漸完善,量子計算占比上升。國盾量子:產品矩陣逐漸完善,量子計算占比上升。國盾量子前身為安徽量子通信技術有限公司,起源于中國科學技術大學的量子信息研究團隊,早期主要從事量子保密通信產品及相關信息技術服務業務。近年來在公司在量子計算及測量儀器設備以產學研深度合作方式推動科技成果轉移轉化,完成了量子計算原型機整機搭建與銷售,搭建了量子計算云平臺,以及飛秒激光頻率梳、原子重力儀等量子測量產品的導入,有序推進生態建設?,F如今公司產品覆蓋量子信息技術的量子計算、量子通信和量子測量三大領域,2023 年三大業務營收占比分別為 55%/29%/11%。3 月
103、 12 日國盾量子發布公告關于 2024 年度向特定對象發行 A 股股票預案,中國電信旗下中電信量子集團斥資 19 億元入股國盾量子,持有的股份比例為 23.08%,擁有 41.36%的股份表決權,本次發行完成后,中電信量子集團將成為公司控股股東,國務院國資委將成為公司實際控制人,強強合作將有利于國盾量子推動量子信息技術產業化發展。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。30 電子電子 國儀量子(未上市)國儀量子(未上市)國儀量子成立于 2016 年 12 月,源于中國科學技術大學,是國內第一家以量子精密測量為核心技術的國家高新技術企業,主要從事量子精密測量、量子計算和高端
104、科學儀器等技術和相關產品的研制、生產與銷售。公司秉承“為國造儀”的理念,積極為解決“卡脖子”問題貢獻力量,陸續研制并發布了國際首臺量子鉆石原子力顯微鏡、金剛石量子計算教學機,國內首臺商用脈沖式電子順磁共振譜儀、場發射掃描電子顯微鏡;發布了量子測控系列產品鎖相放大器、任意波形發生器,比表面吸附系列產品比表面及孔徑分析儀、高溫高壓氣體吸附儀等 20 余款新產品,以上多款儀器突破國際禁運,在關鍵性能指標上實現了超越。公司產品已經交付到清華大學、上海第九人民醫院、華為公司等數百家客戶,并在德國、美國、以色列等國家完成海外交付。公司同時致力于用量子技術賦能各行各業,已經在石油勘探、生命科學、先進材料、電
105、力電網等領域實現了示范應用。風險提示風險提示 量子技術發展不及預期:量子技術發展不及預期:量子科學正處于起步階段,技術路線選擇較多且較為復雜,一旦相關公司在技術研發上出現失誤,將耽誤產品迭代進展,甚至影響公司在行業中的競爭力。行業競爭加劇,下游場景難以落地行業競爭加劇,下游場景難以落地:目前量子技術初創公司數量陸續增加,且頭部大廠也在加大研發投入,若整體競爭加劇或行業內公司未能找到合適的商業落地機會,將面臨較大壓力。免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。31 電子電子 免責免責聲明聲明 分析師聲明分析師聲明 本人,黃樂平、張皓怡、陳鈺,茲證明本報告所表達的觀點準確地反映了
106、分析師對標的證券或發行人的個人意見;彼以往、現在或未來并無就其研究報告所提供的具體建議或所表迖的意見直接或間接收取任何報酬。一般聲明及披露一般聲明及披露 本報告由華泰證券股份有限公司(已具備中國證監會批準的證券投資咨詢業務資格,以下簡稱“本公司”)制作。本報告所載資料是僅供接收人的嚴格保密資料。本報告僅供本公司及其客戶和其關聯機構使用。本公司不因接收人收到本報告而視其為客戶。本報告基于本公司認為可靠的、已公開的信息編制,但本公司及其關聯機構(以下統稱為“華泰”)對該等信息的準確性及完整性不作任何保證。本報告所載的意見、評估及預測僅反映報告發布當日的觀點和判斷。在不同時期,華泰可能會發出與本報告
107、所載意見、評估及預測不一致的研究報告。同時,本報告所指的證券或投資標的的價格、價值及投資收入可能會波動。以往表現并不能指引未來,未來回報并不能得到保證,并存在損失本金的可能。華泰不保證本報告所含信息保持在最新狀態。華泰對本報告所含信息可在不發出通知的情形下做出修改,投資者應當自行關注相應的更新或修改。本公司不是 FINRA 的注冊會員,其研究分析師亦沒有注冊為 FINRA 的研究分析師/不具有 FINRA 分析師的注冊資格。華泰力求報告內容客觀、公正,但本報告所載的觀點、結論和建議僅供參考,不構成購買或出售所述證券的要約或招攬。該等觀點、建議并未考慮到個別投資者的具體投資目的、財務狀況以及特定
108、需求,在任何時候均不構成對客戶私人投資建議。投資者應當充分考慮自身特定狀況,并完整理解和使用本報告內容,不應視本報告為做出投資決策的唯一因素。對依據或者使用本報告所造成的一切后果,華泰及作者均不承擔任何法律責任。任何形式的分享證券投資收益或者分擔證券投資損失的書面或口頭承諾均為無效。除非另行說明,本報告中所引用的關于業績的數據代表過往表現,過往的業績表現不應作為日后回報的預示。華泰不承諾也不保證任何預示的回報會得以實現,分析中所做的預測可能是基于相應的假設,任何假設的變化可能會顯著影響所預測的回報。華泰及作者在自身所知情的范圍內,與本報告所指的證券或投資標的不存在法律禁止的利害關系。在法律許可
109、的情況下,華泰可能會持有報告中提到的公司所發行的證券頭寸并進行交易,為該公司提供投資銀行、財務顧問或者金融產品等相關服務或向該公司招攬業務。華泰的銷售人員、交易人員或其他專業人士可能會依據不同假設和標準、采用不同的分析方法而口頭或書面發表與本報告意見及建議不一致的市場評論和/或交易觀點。華泰沒有將此意見及建議向報告所有接收者進行更新的義務。華泰的資產管理部門、自營部門以及其他投資業務部門可能獨立做出與本報告中的意見或建議不一致的投資決策。投資者應當考慮到華泰及/或其相關人員可能存在影響本報告觀點客觀性的潛在利益沖突。投資者請勿將本報告視為投資或其他決定的唯一信賴依據。有關該方面的具體披露請參照
110、本報告尾部。本報告并非意圖發送、發布給在當地法律或監管規則下不允許向其發送、發布的機構或人員,也并非意圖發送、發布給因可得到、使用本報告的行為而使華泰違反或受制于當地法律或監管規則的機構或人員。本報告版權僅為本公司所有。未經本公司書面許可,任何機構或個人不得以翻版、復制、發表、引用或再次分發他人(無論整份或部分)等任何形式侵犯本公司版權。如征得本公司同意進行引用、刊發的,需在允許的范圍內使用,并需在使用前獲取獨立的法律意見,以確定該引用、刊發符合當地適用法規的要求,同時注明出處為“華泰證券研究所”,且不得對本報告進行任何有悖原意的引用、刪節和修改。本公司保留追究相關責任的權利。所有本報告中使用
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113、營公司的分析師不具有美國金融監管(FINRA)分析師的注冊資格,可能不屬于華泰證券(美國)有限公司的關聯人員,因此可能不受 FINRA 關于分析師與標的公司溝通、公開露面和所持交易證券的限制。華泰證券(美國)有限公司是華泰國際金融控股有限公司的全資子公司,后者為華泰證券股份有限公司的全資子公司。任何直接從華泰證券(美國)有限公司收到此報告并希望就本報告所述任何證券進行交易的人士,應通過華泰證券(美國)有限公司進行交易。美國美國-重要監管披露重要監管披露 分析師黃樂平、張皓怡、陳鈺本人及相關人士并不擔任本報告所提及的標的證券或發行人的高級人員、董事或顧問。分析師及相關人士與本報告所提及的標的證券
114、或發行人并無任何相關財務利益。本披露中所提及的“相關人士”包括 FINRA 定義下分析師的家庭成員。分析師根據華泰證券的整體收入和盈利能力獲得薪酬,包括源自公司投資銀行業務的收入。華泰證券股份有限公司、其子公司和/或其聯營公司,及/或不時會以自身或代理形式向客戶出售及購買華泰證券研究所覆蓋公司的證券/衍生工具,包括股票及債券(包括衍生品)華泰證券研究所覆蓋公司的證券/衍生工具,包括股票及債券(包括衍生品)。華泰證券股份有限公司、其子公司和/或其聯營公司,及/或其高級管理層、董事和雇員可能會持有本報告中所提到的任何證券(或任何相關投資)頭寸,并可能不時進行增持或減持該證券(或投資)。因此,投資者
115、應該意識到可能存在利益沖突。新加坡新加坡 華泰證券(新加坡)有限公司持有新加坡金融管理局頒發的資本市場服務許可證,可從事資本市場產品交易,包括證券、集體投資計劃中的單位、交易所交易的衍生品合約和場外衍生品合約,并且是財務顧問法規定的豁免財務顧問,就投資產品向他人提供建議,包括發布或公布研究分析或研究報告。華泰證券(新加坡)有限公司可能會根據財務顧問條例第 32C 條的規定分發其在華泰內的外國附屬公司各自制作的信息/研究。本報告僅供認可投資者、專家投資者或機構投資者使用,華泰證券(新加坡)有限公司不對本報告內容承擔法律責任。如果您是非預期接收者,請您立即通知并直接將本報告返回給華泰證券(新加坡)
116、有限公司。本報告的新加坡接收者應聯系您的華泰證券(新加坡)有限公司關系經理或客戶主管,了解來自或與所分發的信息相關的事宜。評級說明評級說明 投資評級基于分析師對報告發布日后 6 至 12 個月內行業或公司回報潛力(含此期間的股息回報)相對基準表現的預期(A 股市場基準為滬深 300 指數,香港市場基準為恒生指數,美國市場基準為標普 500 指數,臺灣市場基準為臺灣加權指數,日本市場基準為日經 225 指數),具體如下:行業評級行業評級 增持:增持:預計行業股票指數超越基準 中性:中性:預計行業股票指數基本與基準持平 減持:減持:預計行業股票指數明顯弱于基準 公司評級公司評級 買入:買入:預計股
117、價超越基準 15%以上 增持:增持:預計股價超越基準 5%15%持有:持有:預計股價相對基準波動在-15%5%之間 賣出:賣出:預計股價弱于基準 15%以上 暫停評級:暫停評級:已暫停評級、目標價及預測,以遵守適用法規及/或公司政策 無評級:無評級:股票不在常規研究覆蓋范圍內。投資者不應期待華泰提供該等證券及/或公司相關的持續或補充信息 免責聲明和披露以及分析師聲明是報告的一部分,請務必一起閱讀。33 電子電子 法律實體法律實體披露披露 中國中國:華泰證券股份有限公司具有中國證監會核準的“證券投資咨詢”業務資格,經營許可證編號為:91320000704041011J 香港香港:華泰金融控股(香
118、港)有限公司具有香港證監會核準的“就證券提供意見”業務資格,經營許可證編號為:AOK809 美國美國:華泰證券(美國)有限公司為美國金融業監管局(FINRA)成員,具有在美國開展經紀交易商業務的資格,經營業務許可編號為:CRD#:298809/SEC#:8-70231 新加坡:新加坡:華泰證券(新加坡)有限公司具有新加坡金融管理局頒發的資本市場服務許可證,并且是豁免財務顧問。公司注冊號:202233398E 華泰證券股份有限公司華泰證券股份有限公司 南京南京 北京北京 南京市建鄴區江東中路 228號華泰證券廣場 1號樓/郵政編碼:210019 北京市西城區太平橋大街豐盛胡同 28號太平洋保險大
119、廈 A座 18層/郵政編碼:100032 電話:86 25 83389999/傳真:86 25 83387521 電話:86 10 63211166/傳真:86 10 63211275 電子郵件:ht- 電子郵件:ht- 深圳深圳 上海上海 深圳市福田區益田路 5999號基金大廈 10樓/郵政編碼:518017 上海市浦東新區東方路 18號保利廣場 E棟 23樓/郵政編碼:200120 電話:86 755 82493932/傳真:86 755 82492062 電話:86 21 28972098/傳真:86 21 28972068 電子郵件:ht- 電子郵件:ht- 華泰金融控股(香港)有限公
120、司華泰金融控股(香港)有限公司 香港中環皇后大道中 99 號中環中心 53 樓 電話:+852-3658-6000/傳真:+852-2567-6123 電子郵件: http:/.hk 華泰證券華泰證券(美國美國)有限公司有限公司 美國紐約公園大道 280 號 21 樓東(紐約 10017)電話:+212-763-8160/傳真:+917-725-9702 電子郵件:Huataihtsc- http:/www.htsc- 華泰證券(新加坡)有限公司華泰證券(新加坡)有限公司 濱海灣金融中心 1 號大廈,#08-02,新加坡 018981 電話:+65 68603600 傳真:+65 65091183 版權所有2024年華泰證券股份有限公司