一、行业概述
量子信息行业是指利用量子力学的基本原理（如叠加态、纠缠态和量子态测量）进行信息处理和传输的科学与技术领域。该行业涉及研发和应用基于量子力学的新型计算、通信和安全技术，旨在突破传统信息技术的性能瓶颈，提升计算速度、通信安全性和测量精度。量子信息技术的三个主要应用领域是量子通信、量子计算和量子传感与测量。
量子计算是以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉登原理实现并行计算，能够在某些集散复杂问题上提供指数级加速。 量子计算主要分类两大类：第一是以超导和硅半导为代表的人造粒子路线，第二是以离子阱、光量子和中性原子为代表的天然粒子路线。人造粒子路线可重用半导体集成电路制造工艺，在比特数量扩展方面有一定的优势，但是在提升逻辑门精度等指标方面受到基础材料和加工工艺等限制。天然粒子具有长相干时间和高逻辑门精度等优势。
二、行业PEST分析
1、政策
中国量子信息行业发展的政策背景以国家战略和科技创新驱动为核心，政府通过发布多项政策文件和专项规划，支持量子信息技术的研究与产业化。国家在“十三五”和“十四五”规划中明确将量子信息技术列为重点发展领域，并设立重大科技专项，推动量子通信网络和量子计算机的研发。同时，政策鼓励产学研协同创新，提供资金支持和人才培养，力求在全球量子信息技术竞争中占据领先地位。
2、经济
数字经济的发展推动了信息技术基础设施的建设，包括高速互联网、云计算和大数据中心等。这些基础设施为量子信息技术的研究和应用提供了坚实的支撑，特别是在量子计算需要大量数据处理和存储的情况下，先进的数字基础设施尤为重要。量子信息技术，如量子计算和量子通信，能够提供比传统技术更高效的解决方案和更安全的通信方式，满足数字经济对高性能计算和信息安全的需求。同时算力总规模的上涨也为量子信息行业的发展打下了扎实的技术基础。提升的算力使得复杂的量子计算任务得以更高效地处理，加速了量子算法的研发和应用验证。
3、社会
中国网络安全行业市场规模的上涨对量子信息行业产生了积极影响。随着网络安全需求的增加，量子信息技术，尤其是量子通信和量子密码学，成为保障信息安全的关键技术。量子通信提供的超高安全性和量子密码学的无条件安全性，能够有效应对传统加密技术的挑战，满足日益严格的安全需求。这种需求推动了对量子信息技术的投资和研发，加快了量子安全技术的商业化进程，并促进了量子信息行业的技术创新和市场拓展，从而推动了中国在全球网络安全领域的竞争力提升。
4、技术
随着量子信息技术的不断进步，企业和研究机构积极开展技术研发，推动量子计算、量子通信和量子密码学等领域的创新。专利申请量的增加表明，相关技术的突破和应用正不断涌现，其中2021年中国量子信息行专利申请量达到顶峰。
注：2024年数据截止至2024年7月31日
量子计算硬件技术路线中，超导路线专利数量占比超过50%，光量子和中性原子路线技术创新热度高于离子阱和硅半导体。量子通信领域中量子密钥分发技术专利占比超过70%，器件、设备等系统研发类专利数量众多，量子信息网络技术成熟度不足，相关专利尚未大量涌现。
相关报告：华经产业研究院发布的《2024-2030年中国量子信息行业市场发展监测及投资战略咨询报告》
三、行业产业链
1、产业链结构
行业产业链上游包括量子计算、量子通信和量子精密测量的基础技术和组件的研发和制造，如稀释制冷机、低温组件、芯片、光源、敏感元器件等。这些组件和技术为中游和下游提供了必需的硬件和技术支持。中游为集中在量子信息技术的核心设备和系统的开发和生产，包括超导原型机、量子密钥分发设备、量子时钟等。这些设备和系统是实现量子计算、量子通信和量子测量功能的核心。产业链下游包括量子信息技术的应用和服务，如云计算、金融、国防、通信、工业制造等领域。这一环节将量子信息技术实际应用于各个行业，推动了量子技术的商业化和普及。
2、产业链上游
中国DSP（数字信号处理）芯片行业市场规模近年来显著增长，主要受益于5G通信、人工智能、物联网和智能制造等新兴技术和应用的快速发展。2023年中国DSP芯片行业市场规模约为175.26亿元。随着这些领域对高性能信号处理需求的增加，DSP芯片的市场需求不断上升。同时，国内厂商在技术研发和产业链布局上的投入增加，也促进了本土DSP芯片市场规模的扩大。
中国DSP芯片的应用结构主要集中在通信领域，占比达56.10%，其次是仪表仪器领域，占比24.79%。消费电子及自动控制领域占比13.10%，而军事及航天航空领域占比最少，为6.01%。DSP芯片的性能提升可以为量子信息技术提供更强大的计算能力，尤其在量子算法的模拟和优化过程中，能加速计算过程，提高效率。量子通信和量子测量中涉及大量的信号处理需求，DSP芯片的进步可以显著提升信号处理的速度和准确性，优化量子信息的传输和测量精度。
5G通信、数据中心、光纤网络和消费电子产品等领域对光电子器件的需求不断增加，刺激了生产的扩张。光电子技术的持续创新和进步推动了生产效率的提高，使得光电子器件的制造成本降低，产量得以增加。2024年1-6月，中国光电子器件行业产量约为9173.4亿只。高质量光电子器件的供应可以提高量子通信系统的性能和可靠性，增强量子密钥分发（QKD）等应用的安全性和稳定性。光电子器件在量子计算中的应用，可以提升量子计算机的计算能力和精度，加速量子计算技术的发展。
有源器件在全球光电子器件市场中占据了绝大部分份额，这类器件包括激光器、光放大器、光探测器和发光二极管（LED）等，它们在通信、消费电子、工业控制和医疗设备等多个领域都有广泛应用。虽然无源器件占比相对较小，但它们在光电子系统中同样起着至关重要的作用。这类器件包括光纤连接器、分路器、光栅和滤波器等，主要用于光信号的传输、分配和管理。
3、产业链下游
量子信息行业的产业链下游应用领域广泛，涵盖了国防、金融、通信、医疗、工业、科学研究和交通运输等多个关键领域。量子技术在这些领域的应用，不仅能够显著提升各行业的技术水平和效率，还能够推动新兴应用和市场的发展。
四、行业发展现状
1、量子通信
全球量子通信行业市场规模近年来迅速扩大，量子通信以其无法被破解的加密特性，成为保障未来信息安全的重要技术，尤其在金融、国防、通信等关键领域具有广泛应用前景。随着技术的不断进步和市场需求的增长，全球量子通信市场规模将进一步扩展，并推动相关技术和应用的快速发展。
量子密钥分发（QKD）网络的建设和商用进展带动行业取得显著成就。未来，随着5G、数据中心和物联网等新兴应用的驱动，中国量子通信市场规模预计将继续扩大，进一步巩固其在全球市场中的领先地位。中国量子通信行业市场规模近年来迅速增长，已成为全球领先的市场之一。行业市场规模由2019年的425亿元增至2022年的709亿元，年均复合增长率为17.3%。
中国量子通信行业的专利申请量近年来呈现快速增长趋势，反映出该领域的技术创新活跃和研发投入力度加大。特别是在QKD和量子卫星通信等关键技术领域，中国企业和科研机构积极布局，申请了大量专利，涵盖了从基础研究到应用技术的各个方面。这不仅增强了中国在量子通信领域的技术竞争力，也为行业的持续发展奠定了坚实的知识产权基础。
北京中创为南京量子通信技术有限公司以149项的量子通信专利申请数，排名第一。其次，国开启科量子技术有限公司、湖北凯乐量子通信光电科技有限公司的量子通信专利申请数量分别为104项、95项。中创为（成都）量子通信技术有限公司、浙江神州量子网络科技有限公司以29项的专利申请数量并列第十名。
2、量子计算
全球量子计算行业市场规模近年来呈现迅速增长的趋势，受益于通用量子计算机的技术进步及专用量子计算机在特定领域的广泛运用市场规模持续快速扩张。量子计算具有解决经典计算难以处理的复杂问题的潜力，广泛应用于金融、医药、材料科学、人工智能等领域。尽管目前仍处于早期发展阶段，但随着硬件性能的提升和算法的优化，全球量子计算市场规模预计将在未来几年持续扩大，成为科技和产业的重要增长点。全球量子计算市场呈现出动态变化的趋势，欧美及中国地区量子计算市场发展迅速，欧洲与中国未来份额有望持续提升。
应用探索在化学、金融、人工智能等多个领域广泛开展，产业生态初步形成。量子计算产业规模扩大，技术继续攀升，量超融合趋势明显，国际电信巨头也逐渐关注并加入到量子算力布局中。
在 NISQ 时代，硬件投入仍然是市场的主力，2021 年硬件市场占比达 93%；但预计至 2025 年会迅速降至 70%，届时软件和应用合计占到 30%。从趋势上看，随着量子计算的发展，软件研发和初步应用会逐渐势大，到 EQC 时代，软件与应用合计预计占市场 72%左右。
3、量子精密测量
量子精密测量产品和技术主要的应用方向有国防军事、航天探索、航空工业、计量测量、科学研究、生物检测等，其产业的市场规模主要包含了量子时间测量量子磁场测量、量子重力测量、以及其他量子精密测量仪器。
量子精密测量市场的主要参与者在欧美地区，研究基础深厚，占据核心地位。当前全球主要供应商集中在北美(主要是美国)比约为47%；其次是欧洲(主要是西欧国家和俄罗斯)，占比约为28%；然后是亚太(日本、韩国、中国、澳大利亚、新加坡。
量子精密测量行业市场结构由多个细分市场组成，主要包括量子重力测量设备、量子科研和工业仪器、高精度量子时钟以及量子磁测量技术等。这些细分市场依托于先进的量子物理原理，服务于科研、工业、医疗、地质勘探和国防等关键领域，提供超高精度的测量解决方案。
4、投融资情况
近年来，我国量子信息产业当前技术成熟度整体较低，量子信息行业投融资事件较少，但总体呈现上涨态势。
量子信息技术领域，软件和硬件是吸引投资的主要方向，量子计算也是一个重要的投资焦点，同时使能技术和其他相关领域也获得了一定程度的投资关注。
五、行业市场竞争
1、竞争格局
中国量子信息行业的市场竞争格局呈现出高度集中、技术驱动、创新活跃的特点。另外，中国量子信息行业市场格局较为复杂，量子信息技术涵盖量子计算、量子通信、量子精密测量等多个领域，不同领域之间的竞争格局有所不同。行业进入壁垒较高，量子信息技术的复杂性和高技术要求使得新进入者面临巨大的技术挑战。
中国量子信息行业市场竞争格局可分为四个梯队，第一梯队为外资企业、第二梯队为中国本土领先企业，第三梯队为具有一定研发能力，但规模较小的企业，第四梯队为规模较小、成立时间较短、但具有创新潜力和特定技术专长的初创企业或中小企业。
2、重点企业——国盾量子
主要业务分为量子保密通信产品及相关技术服务、量子计算及测量仪器设备两大板块。国盾量子在QKD技术方面处于国际领先地位，已成功实现了多条量子保密通信干线的建设，如京沪干线。
国盾量子在量子信息的多个领域都有涉足。量子通信和量子计算虽然目前占比较小，但作为前沿技术，公司在这些领域持续进行研发投入，以期在未来实现技术突破和市场扩张。
3、重点企业——亨通光电
亨通光电始终坚持自主创新，在5G光纤通信、量子保密通信、光模块、海洋超高压输电、海上风电工程与运营等领域拥有行业领先技术。公司持有问天量子信息70%股权。自主研发的产品涵盖量子密钥分发设备系列、量子密码通信应用设备系列、量子及其衍生技术核心仪器系列、量子信息安全产品系列、商用密码产品系列、量子密码教学科研设备系列、量子密码网络运维保障产品系列。
4、SWOT分析
中国量子信息行业在政策支持、科研实力和市场规模方面具备显著优势，但面临技术复杂度高、人才短缺和国际竞争等挑战。通过加强国际合作、跨学科应用和产业生态建设，可以抓住发展的机遇，进一步推动量子信息技术的创新和产业化，同时需应对技术壁垒、知识产权争端和市场不确定性等潜在威胁。
六、发展趋势
1、运营商积极布局，量子通信和安全应用备受重视
中国运营商积极布局量子通信和安全应用，致力于利用量子信息技术提升通信网络的安全性和可靠性。这些布局不仅推动了量子通信技术的商业化进程，还加强了信息传输的安全保障，特别在金融、政府和军事等对信息安全要求极高的领域备受重视。通过与科研机构和高科技企业合作，运营商在量子密钥分发（QKD）和量子安全通信网络建设方面取得了显著进展，进一步巩固了中国在全球量子通信领域的领先地位。
这张图片概述了中国在量子通信领域的三项重大进展：1) 实现了每秒8000个量子隐形传态，通信距离500至1400公里，置信度超过99.7%；2) “墨子号”卫星与地面站建立量子密钥分发，通信距离635至1200公里，传输效率远高于地面光纤；3) “墨子号”实现了1200公里两个地面站之间的远距离量子纠缠分发。这些成就展示了中国在量子通信技术上的领先地位。
2、量子计算云平台、应用探索不断
量子云平台推动量子计算商业化，因硬件未成熟且成本高，无法满足个人用户本地部署需求。量子云服务通过云计算平台提供量子计算能力，用户可通过互联网访问量子计算资源。平台综合量子计算与云计算优势，成为量子计算科普教育、算法开发和应用创新的重要试验床。
3、量子精密测量多点开花，小规模定制化仍是主流
量子精密测量利用量子资源和效应，实现超越经典方法的测量精度，是多学科交叉的综合技术。其原理是通过测量外界物理量（如电磁场、温度、压力）对微观粒子量子态的影响，提取参数信息。一般过程包括制备初始量子态、感知参数并得到末态、测量末态提取参数信息，利用量子资源提高测量精度。
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