【四海读报】2025.8.29 量子计算专题

量子计算专题：下一代计算革命，关注核心设备环节

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报告在线阅读：20250829【MKList.com】机械行业研究：量子计算专题：下一代计算革命，关注核心设备环节 | 四海读报

量子计算产业链图谱

1. 一段话总结

国金证券2025年8月量子计算专题报告指出，量子计算凭借量子叠加原理（n个量子比特实现2ⁿ计算能力）有望打破算力瓶颈，超导路线（企业占比36%）为当前主流，海外巨头规划2030年实现百万量子比特；全球量子计算呈现中美欧三足鼎立（2024年市场占比29.7%/28.8%/25.3%），美国限制稀释制冷机等核心设备出口，国内通过政策支持（连续三年写入政府工作报告）与龙头股权整合（国盾量子控股权转中电信量子）推进自主可控；板块景气度显现拐点（25H1量羲技术/国盾量子量子计算收入7080万/5596万，分别+接近24年全年/+284%），上游核心设备稀释制冷机（国产最低温度10mK对标海外）与测控系统（可操控1000个量子比特）为关键方向，建议关注国盾量子、禾信仪器（拟收购量羲技术切入稀释制冷机），同时警惕研发不及预期、技术路线变动等风险。

2. 思维导图（mindmap）

3. 详细总结

一、报告基础信息

二、量子计算核心基础

（一）核心原理与优势

1. 量子比特与量子叠加
   量子计算机基础单位为量子比特，可处于|0>与|1>的任意叠加态，n个量子比特可同时处理2ⁿ个数据，算力呈指数级增长（经典计算机为线性增长），在药物研发、金融建模等复杂问题中具备显著优势。

2. 与经典计算机的差异

   对比维度	经典计算机	量子计算机
   计算单元	经典比特（0或1）	量子比特（0/1叠加态）
   算力增长	线性增长（依赖芯片工艺）	指数增长（依赖量子比特数量）
   核心优势	日常任务（浏览、数据处理）	复杂问题（药物研发、量子模拟）
   运行环境	室温，无需特殊环境	需超低温（10mK）、低噪声环境

（二）技术路线：超导路线为当前主流

全球量子计算存在多技术路线，超导路线因易于集成与扩展（适合大规模量子比特），成为企业首选，2024年采用该路线的企业占比达36%，其他路线特点如下：

（三）海外进展：2030年冲刺百万量子比特

海外巨头持续加码量子计算，核心目标为2030年左右实现百万量子比特规模，具体规划如下：

三、中美竞争与国内自主可控

（一）全球格局：中美欧三足鼎立

2024年全球量子计算市场规模50.4亿美元，北美（29.7%）、欧洲（28.8%）、中国（25.3%） 为核心区域，美国通过政策加码巩固优势，具体动作如下：

1. 美国政策：拨款+出口限制

   • 拨款升级：2025-2029年量子研发拨款从18亿美元上修至27亿美元，侧重实际应用；
   • 出口限制：2024年禁止向中国出口量子计算稀释制冷机及零配件，2023-2024年多次将中国量子企业列入实体清单。

2. 国内应对：政策+技术对标

   • 政策支持：量子科技连续三年（2023-2025）写入政府工作报告，2024年工信部等出台《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等政策；
   • 技术对标：国产量子计算机量子比特数基本对标海外，如“天衍504”（504比特）、“云蒙”（156比特），接近IBM、Google头部产品水平。

（二）商业化加速：国盾量子控股权整合

2025年1月，国盾量子大股东从科大控股变更为中电信量子集团（持股21.86%，表决权40.43%），中电信量子作为中国电信商业化平台，将打通量子计算硬件与市场渠道，加速国内商业化进程。

四、板块景气度与核心设备

（一）景气度拐点：收入与订单双高增

2025年上半年，量子计算核心企业收入与合同负债大幅增长，印证板块景气度拐点：

（二）上游核心设备：稀释制冷机与测控系统

量子计算上游占全产业链市场规模的40%（2024年），2030年有望达725.7亿美元，核心设备为稀释制冷机与测控系统：

1. 稀释制冷机：量子计算的“超低温心脏”

   • 功能：提供10mK（接近绝对零度）超低温环境，保护量子比特量子态；
   • 国产进展：国内量羲技术（市占率30.77%）、中电科16所等企业，最低制冷温度10mK对标海外龙头Bluefors（全球市占率70%），2024年中国已无法进口，自主可控刚需明确；
   • 市场规模：2024年中国稀释制冷机市场0.58亿美元（占全球16.3%），随量子计算扩张有望快速增长。

2. 测控系统：操作量子比特的“手”

   • 功能：类比经典计算机主板，实现量子比特的操控、读取与纠错；
   • 国产进展：国盾量子测控系统可操控1000个量子比特，对标海外是德科技；
   • 市场规模：2030年全球量子计算测控系统市场规模将达217.4亿美元，低温测控技术升级将进一步提升价值量。

五、投资建议与风险提示

（一）重点推荐企业

（二）风险提示

1. 量子计算机研发进展不及预期：容错量子计算机研发难度大，若2030年未达百万比特目标，将影响商业化；
2. 技术路线变动风险：若离子阱、光量子等路线突破，可能替代超导路线，冲击现有供应链；
3. 资金支持不及预期：量子计算依赖政策资金，若支持力度下降，将延缓产业推进。

4. 关键问题

问题1：当前量子计算的主流技术路线是什么？其成为主流的核心原因及国内企业的布局情况如何？

答案：
当前量子计算的主流技术路线是超导路线，2024年采用该路线的企业占比达36%，核心原因是易于设备集成与量子比特扩展——超导量子比特通过微波脉冲操控，可实现大规模集成，契合未来百万比特目标，而离子阱、光量子等路线存在扩展困难、光子丢失等问题。
国内企业中，国盾量子（参与“祖冲之三号”“天衍504”研发，提供200比特整机）、本源量子（“本源悟空”72比特）为核心玩家，其中“天衍504”量子比特数达504个，对标IBM Condor（1121比特）、Google Willow（105比特）等海外头部产品，技术水平逐步追平。

问题2：美国对中国量子计算领域的限制措施有哪些？国内如何通过自主可控应对，目前核心设备的国产替代进展如何？

答案：
美国的限制措施主要有两项：① 拨款升级：2025-2029年量子研发拨款从18亿美元增至27亿美元，强化自身技术优势；② 出口限制：2024年禁止向中国出口稀释制冷机及零配件，2023-2024年将22家中国量子相关企业列入实体清单。
国内通过“政策支持+技术攻关”推进自主可控：① 政策上，量子科技连续三年写入政府工作报告，工信部出台多项政策推动研发；② 核心设备替代方面，稀释制冷机（量羲技术市占率30.77%，最低温度10mK对标海外）、测控系统（国盾量子可操控1000个比特，对标是德科技）已实现关键参数对标，2024年稀释制冷机进口中断后，国产设备已成为国内量子计算项目的核心供应商。

问题3：量子计算板块景气度拐点的核心证据是什么？上游核心设备（稀释制冷机、测控系统）的市场空间及投资逻辑如何？

答案：
板块景气度拐点的核心证据是核心企业收入与订单双高增：25H1国盾量子量子计算收入5596万元（+284%），量羲技术收入7080万元（接近2024年全年），同时两家企业合同负债较24年底大幅增长，反映下游需求快速释放。
上游核心设备的市场空间及投资逻辑如下：① 稀释制冷机：2024年中国市场0.58亿美元（占全球16.3%），随量子计算上游2030年达725.7亿美元，叠加进口替代，国内企业（量羲技术、中电科16所）有望受益；② 测控系统：2030年全球市场规模217.4亿美元，国产设备已实现1000比特操控能力，国盾量子、本源量子等企业将直接受益于国内量子计算机量产需求，且低温测控技术升级将进一步打开价值空间。

问题4：稀释制冷机和测控系统的技术难点分别是什么？

一、稀释制冷机的技术难点

1. 超低温稳定性控制：需长期维持10mK（仅比绝对零度高0.01℃）的极低温环境，而制冷过程中氦-3与氦-4混合工质的相分离效率、热交换器的传热均匀性易受环境扰动，可能导致温度波动，影响量子比特稳定性。例如，混合室冷板温度若波动超过1mK，可能引发量子态坍缩，当前国产设备虽能达到10mK最低温度，但长期运行稳定性仍需优化。
2. 高制冷量与低漏热平衡：量子比特数量增加会提升热负荷，需稀释制冷机提供更高制冷量（如海外Bluefors设备可达1000μW@100mK），但同时要减少外部热量漏入（如通过真空腔、多层绝热结构）。国产设备在制冷量上已接近海外（量羲技术>400μW@100mK），但漏热控制仍有差距，可能导致制冷效率下降。
3. 核心部件国产化替代：设备中的银粉烧结换热器、高精度真空泵等核心部件曾依赖进口，虽国内已实现部分替代，但部件的长期可靠性（如连续运行寿命、故障率）仍需验证，例如国产真空泵的极限真空度与海外Oxford Instruments产品相比存在小幅差距。

二、测控系统的技术难点

1. 多量子比特协同操控：随着量子比特数量向千级、万级扩展（如国盾量子可操控1000个比特），需同步实现对每个比特的精准操控（微波脉冲频率、幅度控制），但比特间的串扰（信号相互干扰）、延迟（指令传输滞后）会导致操控精度下降。例如，操控1000个比特时，若串扰率超过0.1%，可能引发计算错误，当前国产系统需进一步优化信号隔离技术。
2. 低温环境适配：量子比特工作在10mK超低温，而传统测控设备多在室温运行，低温与室温间的信号传输会引入噪声、热量（可能破坏超低温环境）。未来测控系统需向低温化演进（如将部分模块集成至制冷机冷板），但低温下电子元件的性能稳定性（如放大器增益、探测器灵敏度）仍是技术瓶颈。
3. 量子纠错技术融合：测控系统需实时读取量子比特状态并进行纠错（补偿量子态坍缩），但纠错算法需与硬件深度协同，例如通过快速反馈调整操控参数。当前国产系统虽具备基础纠错功能，但纠错速度（需微秒级响应）、纠错效率（降低错误率至10⁻⁶以下）仍落后于海外是德科技等龙头，难以满足容错量子计算需求。