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相关文件提出前瞻布局未来产业,推动量子科技、生物制造、氢能和核聚变能、脑机接口、具身智能、第六代移动通信等成为新的经济增长点,这些产业蓄势发力,未来10年将再造一个中国高技术产业。#量子科技
昨晚的新闻联播也报道了,国盾量子副总裁周总作为列席代表参加重要会议,并在采访中发言:在十五五规划当中,看到量子科技放到了新的经济增长点的角度进行推动。
量子科技是指基于量子力学原理进行研发和应用的一系列前沿技术的总称。作为未来产业发展的重要方向,量子科技主要包含量子计算、量子通信和量子精密测量三个主要方向。
(资料来源:前瞻产业研究院,国金证券研究所)
量子计算是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。量子计算的核心在于利用量子力学的基本原理(如叠加性、量子纠缠和量子干涉)来进行信息处理。
与经典计算机使用的比特(bit)不同,量子计算机使用量子比特(qubit)。量子比特是一种抽象的数学对象,可以处于|0>和|1>的叠加态,而不仅是一个确定的0或1。
量子比特可以由捕获的离子、光子、人造原子或真实的原子等进行物理表示。例如可以通过电子的自旋表示,一个电子的自旋可以向上(对应于|0>)或向下(对应于|1>),但它也可以是两者的叠加。相较于经典图灵机,量子图灵机本质就是在于用自旋为1/2的量子叠加态来替代(0、1)的二进制逻辑。量子计算机的运算通过量子门(Quantum Gate)来操控量子比特的状态,并最终通过测量获得计算结果。
(资料来源:中国计算机学会,AWS,The Affluent Society,浙商证券研究所)
目前发现有三类量子算法优于已有的经典算法。第一类是基于傅里叶变换的量子算法,它是广泛运用于经典算法的工具。Deutsoh-Jozsa算法是这类算法的一个例子,Shor的素因子分解算法和离散对数算法也是如此;第二类算法是量子搜索算法;第三类算法是量子模拟,它利用量子计算机模拟量子系统,这些算法在解决特定问题时均展现出优于经典计算机的表现。
(资料来源:浙商证券研究所)
在量子计算领域,美国领先,中国位列第一梯队。美国在量子计算产业链上游稍有短板,中游与下游领先。中国在中游取得各项技术突破,但在下游应用生态方面略有逊色。
(资料来源:信通院,浙商证券研究所)
量子通信是利用量子力学原理对量子态进行操控的一种通信形式,是迄今唯一被严格证明无条件安全的通信方式。量子通信所依赖的信息载体是量子态,由于量子具备测量坍缩的特点,因此窃听者对量子通信进行的任何观测行为都会对量子态造成改变,从而通信的双方就能够迅速察觉到窃听行为,及时终止通信,并在之后根据需要更改信道。
量子密钥分发本质是利用量子的不可复制性以及测量的随机性来生成量子密钥,当双方确认密钥安全性后,可基于经过密钥加密后的数据在网络上进行常规传输。随着量子计算技术的快速发展,RSA等传统加密方法面临被强算力破解的风险,量子密钥分发技术有望先于量子计算率先布局。目前,量子密钥分发(QKD)技术已经实现初步商用。
(资料来源:国盾量子招股书,浙商证券研究所)
量子隐形传态是一种可实现量子态完全传输的技术,它可将量子A的量子态传输给远处与其纠缠的量子B,使其量子态与原来的A完全一致,代价是A原本的量子态被改变。量子隐形传态利用了量子纠缠原理,可实现超距作用,但由于传态过程中要借助常规信息传输,因此实际无法超越光速。
从长期看,量子隐形传态提供了远距离传输的想象空间:如果能够将一处物体的量子态全部复制传输到另一处,那么就相当于远距离实现了物体的传递。但目前的量子隐形传态传输能力有限,要真正实现复杂量子物理系统的完整态传输,并把它应用于可扩展的量子信息技术,量子隐形传态就需要走向多体、多终端、多自由度、高维度和远距离。
(资料来源:中国物理学会,厦门大学,浙商证券研究所)
量子精密测量旨在利用量子资源和效应,实现超越经典方法的测量精度,是原子物理、物理光学、电子技术、控制技术等多学科交叉融合的综合技术。
量子精密测量的基本原理是:外界的电磁场、温度、压力等物理量因素会改变电子、光子、声子等微观粒子的量子态,对这些变化后的量子态进行测量,从而实现对外界物理量的测量。
(资料来源:iCV Tank,光子盒,浙商证券研究所)
量子精密测量的实用化产品是量子传感器。目前主要的量子传感器技术体系包括冷原子干涉、离子井、金刚石氮空位(NV)色心、超导电路、原子蒸汽。
(资料来源:iCV Tank,光子盒,浙商证券研究所)
量子时钟、量子重力仪&梯度计、量子磁力计有望成为2035年市场规模最大的3个应用,预计市场规模可达到12.0、10.7、10.0亿美元。
国盾量子:量子科技全链条布局的领军企业,业务覆盖量子通信、量子计算与量子测量三大核心领域;深度参与“京沪干线”等国家级重大项目。
神州信息:聚焦金融领域量子技术落地,已为20余家银行部署量子加密系统,并深度参与央行数字货币的加密测试工作。
格尔软件:通过控股子公司专攻抗量子密码技术研发,凭借过硬的技术实力成为央行数字货币加密系统的核心供应商。
亨通光电:全球首创量子密钥与光通信同纤传输技术,且成功完成海底量子通信跨洋测试,打破国外技术垄断。
科大国创:通过参股国仪量子(量子测量龙头)与九章量子(光量子计算领军企业),深度布局量子产业链上游;量子技术赋能下的电力预测误差降低18%。
中科曙光:与本源量子展开深度合作,联合研发量子-经典混合服务器,推动量子计算与传统计算的融合应用。
腾景科技:量子计算核心器件供应商,为“九章”系列光量子计算机提供关键光学元件。
华工科技:在量子器件制造领域具备全球竞争力,是全球唯一能够量产量子点激光器芯片的企业;公司研发的车载量子陀螺仪计划于2025年实现量产,并成功切入华为智能驾驶供应链。
来源:策金说
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