量子科技：见微知著、革故鼎新-国投证券-2024.7.15-133页.pdf

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1、本报告版权属于国投证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。1 20242024 年年 0707 月月 1 15 5 日日 计算机计算机 行业深度分析行业深度分析 量子科技：见微知著、革故鼎新量子科技：见微知著、革故鼎新 证券研究报告证券研究报告 投资评级投资评级 领先大市领先大市-A A 维持维持评级评级 首选股票首选股票 目标价（元）目标价（元）评级评级 行业表现行业表现 资料来源：Wind 资讯 升幅升幅%1M1M 3M3M 12M12M 相对收益相对收益 -2.7-11.7-26.5 绝对收益绝对收益 -7.4-15.1-38.1 赵阳赵阳 分析师分析师 SAC 执业证书编号：S145

2、0522040001 夏瀛韬夏瀛韬 分析师分析师 SAC 执业证书编号：S1450521120006 袁子翔袁子翔 分析师分析师 SAC 执业证书编号：S1450523050001 相关报告相关报告 科技自立自强，聚焦泛信创攻关和前沿领域探索 2024-07-01 华为 HDC 2024 开幕，纯血鸿蒙+盘古大模型联袂亮相 2024-06-23 Copilot PC 和 AI phone 双剑齐发，端侧 AI 渗透率拐点将至 2024-06-17 车路协同迎来密集催化，关注路侧、商用车、自动驾驶三条主线 2024-06-10 AIPC 进展加速，WoA 未来可期 2024-06-03 量子科技

3、：未来科技的颠覆式创新，新质生产力的重要方向量子科技：未来科技的颠覆式创新，新质生产力的重要方向 两次量子革命带来颠覆式的科技创新。两次量子革命带来颠覆式的科技创新。第一次量子革命发明与发展了原子能、激光、超导、晶体管、核磁共振成像等基于量子力学效应的信息技术，第二次量子革命基于操控微观粒子的叠加、纠缠等行为，进行信息获取、处理和传输，产生颠覆性的科技创新。当前量子科技产业主要包括量子计算、量子通信、量子测量、抗量子密码四大研究领域。量子科技成为新质生产力重要方向，有望迎来政策支持。量子科技成为新质生产力重要方向，有望迎来政策支持。2024 年两会政府工作报告在“加快发展新质生产力”中，提出“

4、制定未来产业发展计划，开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区”。3 月 29 日，国务院国资委遴选确定首批新质生产力的启航企业名单，重点布局了人工智能、量子信息和生物医药领域。5 月 10 日，李强总理来到中科院量子信息与科技创新研究院，再次体现政府的重视，量子科技产业有望成为新质生产力重要方向。积极布局量子计算、量子通信、抗量子密码三条投资主线积极布局量子计算、量子通信、抗量子密码三条投资主线 量子计算：算力产业的颠覆式创新，未来科技的锋利之矛量子计算：算力产业的颠覆式创新，未来科技的锋利之矛。量子计算机的量子比特利用量子叠加态原理实现处理信息量的指数级增长，以 Shor 算

5、法为例，可以在 20 万个错误率在 0.1%的量子物理比特上在 8 个小时内破解 2048 位的RSA 密码，而用经典计算机则需要几百年的时间进行破解。从产业链来看从产业链来看，量子计算芯片、稀释制冷机和室温测控系统成为量子计算机主要组成部分。根据ICV 的报告，2023 年全球量子计算产业规模达到 47 亿美元，2023 至 2028 年的年平均增长率（CAGR）达到 44.8%，有望实现高速增长。建议关注：建议关注：量子计算整体解决方案提供商【国盾量子】、量子测控系统提供商【普源精电】等。量子通信：量子技术实现密钥分发，信息安全的坚固之盾。量子通信：量子技术实现密钥分发，信息安全的坚固之盾

6、。基于传统 RSA 算法的密钥分发和数字签名技术，在量子计算时代存在较大的安全风险。量子保密通信将经典密钥转换成量子形态的密钥，利用量子不可复制、纠缠等物理特性，实现密钥分发过程的绝对安全。从产业链来看从产业链来看，量子密钥分发设备（QKD）成为行业的核心设备，上游包括芯片+光源+单光子探测器+量子随机数发生器，下游主要在政府、金融、电力等关基行业率先落地。从建设进度来看从建设进度来看，中国已经形成骨干网-城域网-空天一体的三步走发展战略，当前已经建成长度超过 1万公里的广域量子保密通信一期骨干网，未来城域网和空天一体网络建设有望加速。建议关注：建议关注：QKD 设备商【国盾量子】、系统集成商

7、【神州信息】等。抗量子密码：密码原理的底层创新，应对量子攻击的新型方案。抗量子密码：密码原理的底层创新，应对量子攻击的新型方案。抗量子密码（PQC）是能够抵抗量子计算对现有密码算法攻击的新一代密码算法。从产业进展来看，美国 NIST 将于今年夏季发布第一版的抗量子密码算法标准，从而开启美国抗量子密码迁移的路线图，预计美国对于软件/固件签名和传统网络设备的迁移将在 2030 年前完成。建议关注：建议关注：密码厂商【吉大正元、信安世纪、格尔软件、三未信安】等。风险提示：风险提示：政策推进不及预期；技术突破不及预期；商业化落地不及预期。-44%-34%-24%-14%-4%6%16%26%36%20

8、23-072023-112024-032024-07计算机计算机沪深沪深300300行业深度分析行业深度分析/计算机计算机 本报告版权属于国投证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。2 内容目录内容目录 1.两次量子革命引领技术发展，新质生产力带来政策催化.8 1.1.技术：两次量子革命带来颠覆式技术创新.8 1.2.政策：全球积极布局，国内外政策齐发力.11 1.3.产业：四大研究领域共创新需求.26 2.量子计算：算力产业的颠覆式创新，未来科技的锋利之矛.38 2.1.量子计算原理：量子比特实现量子优越性.38 2.2.量子计算机：从 NISQ 向 FTQC 迈进，技术路线较为多元.45

9、 2.3.量子计算机结构：量子芯片、稀释制冷机和测控系统是核心.54 2.4.量子计算应用：产业百花齐放，量子云平台构筑量超融合算力网.60 2.5.量子计算展望：科技巨头明确发展路线图.70 3.量子通信：量子技术实现密钥分发，信息安全的坚固之盾.74 3.1.量子通信原理：利用量子技术实现密钥分发.74 3.2.量子通信产业链：QKD 是核心设备，关基行业率先落地.77 3.3.全球量子通信产业：美国和欧盟积极布局.84 3.4.国内量子通信产业：三步走战略实现全覆盖.88 3.5.量子隐形传态：未来量子互联网的核心技术.93 4.抗量子密码：密码原理的底层创新，应对量子攻击的新型方案.9

10、5 4.1.量子计算对加密构成威胁，抗量子密码应运而生.95 4.2.全球积极布局抗量子密码，标准即将发布.98 4.3.抗量子密码迁移进程逐渐开启，产业蓄势待发.106 5.相关标的梳理.109 5.1.国盾量子.109 5.2.国芯科技.111 5.3.普源精电.112 5.4.科华数据.113 5.5.中国长城.114 5.6.IonQ.115 5.7.Regetti Computing.116 5.8.D-Wave Quantum.117 5.9.神州信息.118 5.10.浙江东方.119 5.11.光迅科技.120 5.12.亨通光电.121 5.13.迪普科技.122 5.14.

11、金卡智能.123 5.15.科大讯飞.124 5.16.格尔软件.125 5.17.信安世纪.126 5.18.吉大正元.127 5.19.三未信安.128 5.20.电科网安.129 5.21.浩丰科技.130 5.22.科大国创.131 行业深度分析行业深度分析/计算机计算机 本报告版权属于国投证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。3 图表目录图表目录 图 1.量子科技产业整体发展历程梳理.9 图 2.量子计算机逐渐从理论走向实现.10 图 3.美国量子信息技术实施机构及组织架构.13 图 4.量子科学生态系统三大支柱.14 图 5.三大研发机构资金规划情况.14 图 6.美国 NQI

12、 法案颁布后的 QIS 量子战略总体联邦预算（百万美元）.14 图 7.按项目组成领域划分的美国量子信息科学研发情况.16 图 8.国家自然科学基金委员会对 QIS 研究中心的规模投资.16 图 9.欧盟量子宣言成员国和组织数量分布.18 图 10.量子旗舰计划构建欧洲量子生态.20 图 11.欧洲量子技术部署方向.21 图 12.量子科技产业分类.26 图 13.量子信息四大领域的原理特性，发展定位及应用场景.27 图 14.全球量子计算产业规模（2021-2035）（单位：十亿美元）.28 图 15.全球量子计算上游产业规模（2030&2035）（单位：十亿美元）.28 图 16.全球量子

13、计算下游应用占比.29 图 17.全球量子计算下游应用未来价值展望.30 图 18.全球量子通信市场规模预测（2021-2030）.30 图 19.全球量子精密测量市场规模预测（2019-2029E）（单位：百万美元）.31 图 20.全球量子精密测量市场份额预测（按产品技术领域划分）.31 图 21.全球抗量子密码产业规模预测（2023-2030E，单位：十亿美元）.32 图 22.全球量子信息科研论文数量年度变化趋势.32 图 23.全球量子信息专利申请数量年度变化趋势.32 图 24.量子计算领域科研论文数量前十位国家情况.33 图 25.量子通信领域科研论文数量前十位国家情况.33 图

14、 26.量子测量领域科研论文数量前十位国家情况.33 图 27.后量子加密领域科研论文数量前十位国家情况.33 图 28.量子信息领域不同技术方向专利数量对比.34 图 29.量子信息三大领域各国专利申请占比情况（截至 2022 年 9 月）.34 图 30.量子信息全球企业.34 图 31.量子信息各领域企业数量.35 图 32.量子信息企业国家分布情况.35 图 33.量子计算领域科技公司和初创企业分布.36 图 34.量子信息领域企业投融资事件数量与金额变化趋势.37 图 35.经典比特和量子比特的区别.38 图 36.用布洛赫球表示的量子比特.39 图 37.几种量子逻辑门的矩阵和布洛

15、赫球表示.39 图 38.简单的量子电路实例.40 图 39.Deutsch-Jozsa 算法的量子电路.40 图 40.Shor 算法的量子电路.42 图 41.量子计算机的不同物理实现方案.43 图 42.经典电流示意图和超导电流示意图.43 图 43.振荡电路及能级图.44 图 44.约瑟夫森结示意图与 SEM 扫描图.44 行业深度分析行业深度分析/计算机计算机 本报告版权属于国投证券股份有限公司，各项声明请参见报告尾页。4 图 45.电荷、通量、相位三种超导量子比特.44 图 46.Transmon 量子比特及其电路示意图.44 图 47.量子计算发展生命周期图.45 图 48.量子

16、计算机主要技术路线和参与公司.47 图 49.超导量子计算机示意图.47 图 50.超导量子计算技术.47 图 51.离子阱芯片.49 图 52.离子阱技术示意图.49 图 53.光量子光学装置.50 图 54.光量子技术.50 图 55.硅半导体技术示意图.51 图 56.中性原子技术原理.51 图 57.影响量子体积的因素.52 图 58.超导量子计算机及核心系统.54 图 59.稀释制冷机原理示意图.54 图 60.2022-2030 年全球稀释制冷机市场规模（10 亿美元）.55 图 61.全球稀释制冷机主要供应商.55 图 62.国产稀释制冷机.55 图 63.2022-2030 年全球量子计算上游产业规模（10 亿美元）.56 图 64.一个具有 5 比特的超导量子芯片.56 图 65.空桥结构示意图.56 图 66.IBM 433 量子比特处理器 Ospery.57 图 67.IBM 超导量子计算机技术迭代图.57 图 68.微波信号可以对量子比特进行控制.57 图 69.本源量子 32 位测控一体机.57 图 70.两比特超导量子计算操控系统电路模型简视图.58 图 7