量子计算：后摩尔定律时代算力新纪元

随着“摩尔定律”逐渐失效，出现明显的“单元算力”瓶颈，量子计算经过长达半个多世纪的技术积累和迭代后开始正式登上舞台，有望突破经典物理极限，开启算力新纪元。国际上，全球30余个国家已布局量子计算产业，技术竞争格局呈现中、美、欧三足鼎立态势，尖端技术突破和技术自主性成为战略竞争焦点，引发社会各界的广泛关注。

本文旨在分析当前国内外的量子计算发展态势，梳理量子计算赛道的产业投资机会，量子计算整机、上游零部件、下游软件应用等领域均存在可重点跟进的细分赛道。

量子计算产业现状和发展趋势

量子计算行业现状：量子实用化探索期

量子计算是一种基于量子力学原理（叠加、纠缠、干涉）调控信息处理单元的新型计算范式，核心是利用量子比特（qubit）替代经典比特，从而借助量子纠缠建立非经典关联，运用量子干涉放大正确结果概率，在特定问题（如大数分解、量子模拟、组合优化）上获得相对于经典计算机的指数级或多项式级加速。量子计算相对于经典计算具备以下优势特点：

信息单元：经典计算机使用经典比特，其状态是确定的0或1；量子计算机使用量子比特，如同旋转的硬币，能以叠加态α|0⟩+ β|1⟩的形式同时蕴含两种状态，其中α、β的模平方代表测量量子态时坍缩到|0⟩或|1⟩的概率；

状态空间：N 个经典比特只能表示 N位信息；N个量子比特协同工作时，可通过量子叠加态实现并行处理2N个状态，其信息容量随比特数指数增长，这意味着仅300量子比特的计算空间容量就已超过宇宙原子总数；

处理模式：经典计算机无论CPU的串行计算或GPU的并行计算，都是对不同的数据块进行独立或并行的确定性操作，量子计算机利用量子叠加实现量子并行，一次操作可作用于2ᴺ个数据的叠加态上；

输出结果：经典计算的结果是确定性的，而量子计算的结果是概率性的，需要通过多次测量和统计分析来获得；

图1：（a）经典比特与量子比特对比示意图 （b）量子计算流程示意图

自1980年保罗·贝尼奥夫首次提出“量子图灵机”概念开始，量子计算已经历经四个关键阶段：

1980—1994年理论奠基期，费曼提出量子计算概念，Shor算法展现量子优越性潜力；

1994—2018年技术探索期，贝尔实验室的计算机科学家Grover 提出了Grover算法，超导、离子阱、光量子等技术路线开始并行发展，D-Wave推出首台商用量子退火机；

2018—2023年NISQ时代（指含噪声中等规模量子计算机，由John Preskill于2018年提出，中等规模是指量子比特数量在 100 ~1000，含噪声是指量子比特的保真度受到内外因素影响还不能够用于稳定计算），谷歌53个量子比特的“悬铃木”处理器首次实现了“量子优越性”，国家实验室“祖冲之三号”实现量子优越性验证；

2024年至今进入含噪声中等规模量子实用化探索期，重点突破量子纠错、逻辑比特演示与行业应用；预计到2027年实现百级以上逻辑比特的节点跨越，进入含纠错的实用量子计算阶段，加速迈向FTQC（通用容错量子计算机）。

按照普遍的发展路线图规划，目前主要的技术趋势为：1）持续扩展量子比特规模，实现百级、千级、万级跨越；2）纠错、容错技术进一步发展；3）量子计算（模拟）应用解决部分实际问题。

量子比特的物理实现方式有很多种，产业界主要以超导、离子阱、光量子、中性原子、半导体（量子点）、NV（金刚石氮空位）色心、拓扑量子等为物理实现途径。其中前五种路线为当前量子计算领域的主流技术路线。

超导路线利用超导体－绝缘体－超导体（S-I-S）构成的约瑟夫森结，形成非谐振子能级结构，最低两个能级作为量子比特（|0⟩和|1⟩态），通过微波脉冲实现量子门操作。主要有Google、IBM、Rigetti、IQM（芬兰）及中国的国盾量子、本源量子、逻辑比特、量旋量子等公司走该路线。

离子阱路线利用射频电磁场（保罗阱）或静电场（彭宁阱）囚禁离子（如Ca⁺、Yb⁺、Ba⁺），离子的内部能级（超精细结构或塞曼子能级）作为量子比特，通过激光或微波操控离子内态。主要有Quantinuum、IONQ、Oxford Ionics（英，已被IONQ收购）、AQT（奥地利）以及中国的华翊量子、幺正量子、国仪量子等公司走该路线。

中性原子路线利用光镊（高度聚焦激光）捕获中性原子（如Rb、Cs）形成二维甚至三维阵列，原子的基态超精细能级作为量子比特，通过激光激发至里德堡态，利用里德堡阻塞效应实现原子间相互作用和纠缠门。主要有Atom Computing（美）、QuEra、Infleqtion（美）、PASQAL（法）及中国的中科酷原、两仪万象、中器无量等公司走该路线

光量子路线利用光子的偏振态（水平/垂直）、路径态（两条光纤）或时间-bin态（不同时隙）编码量子比特。通过线性光学元件（分束器、波片、相位调制器）实现量子门。主要有Psiquantum、Xanadu（加拿大）以及中国的图灵量子、玻色量子、硅臻量子等公司走该路线

硅基半导体利用在半导体异质结（如GaAs/AlGaAs或Si/SiGe）中通过门电极静电约束形成量子点，囚禁单个电子，利用电子自旋向上/向下作为量子比特。通过电脉冲调控自旋态，利用交换相互作用实现双比特门。主要有Intel、Diraq（澳大利亚）、‌SemiQon（芬兰）等国际公司走该路线。

超导、离子阱、光量子路线发展较早，中性原子路线是近几年的“黑马”。当前每条路线并行发展，具有各自的鲜明特征，尚未呈现任何一条路线有技术全面收敛的趋势。

图2：量子计算五大主流技术路线的特点（云岫资本整理）

量子计算的发展趋势：量子纠错和超级算力

量子纠错成为竞争高地

物理量子比特是信息的原始载体，但非常脆弱，容易受到温度、硬件中其他电子系统的串扰、测量误差等环境因素影响，也很容易退相干导致过程丢失。为了保护存储在量子比特中的信息，可以将大量不可靠的物理量子比特以特定方式组合构成抗干扰能力强的量子逻辑比特：如果某个量子比特出现故障并导致误差，其他量子比特可以帮助保护系统，这一过程称为量子纠错，可以大幅降低量子计算的错误率。一台具备实际应用价值、能够运行复杂算法的通用量子计算机，构成量子门的基本单元应是量子逻辑比特。

上述量子物理比特的纠错过程，可以通过特殊的编码方式实现。当下应用比较成熟的Surface Code（表面码），就是将逻辑量子比特编码在二维晶格的多物理比特上（码距d=3，5，7...），通过X型和Z型stabilizer测量检测比特翻转和相位翻转错误。这种编码方式借助量子体系的拓扑特性完成量子信息的编码与存储，此类多比特体系的拓扑量子态对局域扰动不敏感，具备优异的量子信息容错特性。

图3：量子纠错表面码与纠错阈值（来源：论文《量子计算机技术发展综述》）

要实现有效的量子编码，还需满足一项基本条件——物理比特的错误率需跨过“容错阈值”，若物理错误率〉阈值，则“越纠越错”；若物理错误率〈阈值，才会实现“越纠越对”。目前在全球范围内仅有美国Quantinuum、Google、QuEra及中国的中科大潘院士团队、深圳量子研究院俞大鹏院士团队实现容错阈值突破，跨过了扩展量子比特数量增益量子逻辑比特性能的临界点。量子纠错成为扩展量子比特规模和量子优越性验证之后，又一个技术竞争的制高点。

Quantinuum（美）：2024年4月，基于H2-1离子阱处理器（56物理量子比特），首次突破两比特保真度99.9%的“纠错阈值”，利用表面码+晶格手术技术，创建4个逻辑量子比特，逻辑错误率比物理量子比特低800倍；

Google：2024年12月，Google发布新一代量子芯片Willow，采用 105 个超导量子比特，利用表面码方式，将编码网格从 3×3 扩展到 5×5、7×7，实现随物理比特数增加逻辑误差率指数级下降的效果，在全球范围内首次实现量子超导芯片的纠错正向收益；

QuEra（美）：2025年，演示了96个逻辑量子比特的集成容错架构，证明逻辑错误率随系统规模扩大而降低（低于阈值性能），并首次实现跨versal算法容错（AFT），将纠错时间开销降低10-100倍；

国家实验室潘建伟/朱晓波团队：2025年，基于107比特“祖冲之3.2号”处理器，采用更为高效的“全微波控制”方式，实现码距为7的表面码逻辑比特，逻辑错误率随码距增加显著下降；

深圳量子研究院俞大鹏院士团队：在国际上首次利用离散变量编码的逻辑量子比特，延长量子信息的存储时间超过了不纠错物理系统的上限，突破了盈亏平衡点。

除了量子纠错技术本身之外，更加高效的纠错编码也同样备受关注。现今主流的Surface Code容错效果很好但存在开销（物理比特：逻辑比特比100:1~1000:1）大的显著问题，造成更大规模的逻辑比特扩展性限制。因此业界也在不断探索新的编码纠错方式，其他如qLDPC（低密度奇偶校验码）、Bosonic Code（玻色子编码）、Color Code（颜色码）、Concatenated Code（级联码）等相对低开销的高效率编码方式也处于研究或向工程应用过渡的发展阶段。

量子计算与经典算力结合提供超级算力

量子计算作为一种新范式的算力，正从理论探索走向解决实际问题的应用阶段，虽然在一些特定问题上可以实现量子霸权，但由于量子计算机测量时间、保真度以及可扩展性的约束，未来更有可能会先行走向量子－经典混合计算，它通过将计算任务在量子处理器QPU与经典处理器CPU/GPU之间进行合理分配，以最大化发挥当前硬件的潜力。2025年10月，NVIDIA 通过创投平台先后投资三家量子计算初创公司之后，宣布推出 NVIDIA NVQLink™，这是一种开放式系统架构，可将 GPU 计算的极致性能与量子处理器紧密结合，以构建量子－经典混合计算架构的量子超级计算机。这种新型架构为经典计算和量子计算找到了平衡点，为未来真正的“量超融合”提供了一种可行的范式，正如NVIDIA打造的加速量子超级计算机，通过NVQLink开放架构将量子处理器与AI超级计算整合，实现低延迟、高吞吐量的协同计算，这类实践也验证了异构系统的价值。该新型架构同样由一个统一的作业调度器和编程模型进行管理，允许单个应用程序在不同类型的处理器之间协同调度任务，旨在将量子算力赋能给最大规模的科学与工程计算。

图4：NVAQC 如何改变量子计算（来源：NVIDIA官网）

量子计算的产业格局

量子计算企业全球分布

在全球范围内，当前量子计算产业呈现以中国、美国、欧洲为主要阵地，加拿大、澳洲、日韩等地追赶布局的竞争态势。根据中国信通院数据，量子计算领域欧美企业数量超过200家，全球占比接近三分之二，产业生态高度集中。其中美国的产业生态最丰富，技术全面领先，代表性企业有IBM、谷歌、微软、IONQ、Quantinuum、Rigetti、PsiQuantum等巨头公司；中国的量子计算通过产学研深度融合，布局亦全面开花，已有本源量子、国盾量子、国仪量子、华翊量子、图灵量子等不同路线的知名量子计算机研发公司；欧洲地区各国代表性公司有IQM（芬兰）、Pasqal（法国）、Oxford Ionics（英国）等。预计未来5—10年量子计算将逐步实现商用落地，也让当前的全球产业竞争更具战略意义。

政策支持

量子计算作为未来科技的重要产业之一，国际上多个国家和地区组织给予了重点产业政策支持。美国是世界上最早布局发展量子信息技术的国家，2018年底签署《国家量子法案》，计划5年内斥资12.75亿美元开展量子信息科技研究，从战略规划、体制机制和研发应用等多个层面进行了充分布局；欧盟在量子科技方面的政策规划起始于20世纪90年代，随着“欧洲量子技术旗舰计划”的推进，在量子计算等多个方向持续发力；英国致力于成为量子信息技术研究的全球领先国家，将量子技术提升至影响未来国家创新力和国际竞争力的重要战略地位，这些国家和组织均已将量子计算产业列入国家战略层面。在中国，量子计算、AI、可控核聚变等前沿科技产业更是受到地缘政治影响，成为技术制高点竞争的核心产业。2026年国务院总理李强在十四届全国人大常委会第四次会议上做政府工作报告，“连续7次”提及量子科技。从顶层设计逐渐具体到关键技术突破和应用场景落地，中央已陆续出台多个支持量子信息产业的相关政策。地区上，安徽、山东、福建、四川、广东、上海、湖北、湖南、北京、江苏、浙江等多地近些年也纷纷响应出台了相关产业支持政策。

表1：中国顶层设计关于量子科技的政策文件（云岫资本整理）

市场空间

量子计算属于前沿未来产业，具备广阔的商业化想象空间。根据iCV TA&K 的数据，2024年全球量子计算产业规模为50.37亿美元，预计2027年产业规模将达111.75亿美元，2030年超过200亿美元，2035 年的规模将达到 8117 亿美元。2027年被业内认为是早期容错量子计算机实现初步商业化的拐点，市场预期将正式进入爆发式增长阶段。

图5：全球量子计算市场规模（来源：iCV TA&K 数据）

国内量子计算产业链

量子计算的上下游生态正处于高速发展中，但尚未形成成熟稳定的产业格局，产业链路上以硬件整机、软件和应用供应商及云平台企业为核心，主要包括：

上游：低温环境（稀释制冷机、低温组件）、真空系统、测控系统、光学部件（激光器、光路模组、光学探测器）、量子芯片制造等；

中游：量子计算机整机系统、量子芯片、系统软件算法、云平台服务等

下游：科研、金融、生物医药、材料化工、AI、国防安全等场景化应用

在顶层政策支持和关键技术不断攻克下，我国的量子计算产业链路已经初具完整体系，整机能力更是达到全球第一梯队。其中一些依赖进口的关键部件国产化率也在不断提升，下游应用也随着底层硬件发展逐渐丰富。

图6：中国量子计算行业图谱（云岫资本整理）

量子计算投资方向

生态已成：中国量子计算赛道投融资保持高景气度

根据ICV TA&K数据，2020年至2023年，全球量子计算总融资金额高达59.8亿美元，2024年全球融资总额为20.15亿美元，同比增长30%。2025年开始，全年量子计算热度逐渐升温，全年公开的融资消息超过50亿美元，较2024年呈现爆发式增长，且这一热度已延续至2026年。投资方向以量子计算机整机为主，延伸到上游零部件和下游软件应用的全产业链路。

表2：2025－至今国内量子计算产业链融资事件汇总（来源：公开消息整理，数据收集截止到3月12日）

价值核心：持续捕捉量子计算整机系统新晋独角兽

量子计算机能够实现超越任何现有及未来经典超级计算机的指数级性能提升，是量子计算赛道技术最难，也最有可能产生万亿市值企业的产业链价值核心。目前量子计算机的每条技术路线在不同技术维度存在明显优劣势，尚未出现明确收敛的技术方向，整机系统均处于多向探索的产品研发阶段，大部分整机系统厂商都在以容错为目标前行，距离真正的商业化应用仍有一些距离。除了通用量子计算机整机之外，也有少数企业专注于研发面向特定应用领域的专用量子计算机，探索一些量子计算的场景化应用，不过从长远来看，也存在一些局限性。

图7：量子计算机器（来源：D-WAVE、天元、国仪官网）

量子云平台及量子模拟应用是量子计算整机厂商第二业务曲线。NISQ时代的量子计算机可用于一些容忍错误的量子模拟应用，例如量子化学模拟生物、医药、材料、能源等，量子规划优化机器学习、路径搜索、组合排列等。量子计算云平台是量子计算机与云计算结合的技术，主要有两种业务模式。一种是全栈模式，典型代表是IBM和Google，采取垂直整合策略，自主设计和制造从量子处理器、控制硬件到上层SDK。IBM作为全球最早布局量子计算的公司之一，围绕其超导量子计算机和开源软件开发套件Qiskit发展出了较完整的软+硬生态系统，其量子计算云平台“IBMQNetwork”已吸引超过20万的开发者和研究人员注册使用，占据了量子计算云平台领先位置。另一种是聚合模式，代表是亚马逊公司和微软公司，作为第三方通过与多家硬件供应商合作实现底层量子算力的异构整合，为用户提供对多种不同类型量子比特技术的同时访问权限。我国量子计算云平台以量子计算公司主导的全栈构建模式为主。中国移动采用聚合模式构建了量子计算云生态，并自研了WuYue Quantum开源软件开发工具。

图8：中国移动五岳量子云平台（来源：移动云官网）

量子计算机行业的投资建议：国内超导、离子阱、光量子、中性原子仍是投资主线，可以附加关注各路线有明显差异化或者如拓扑、半导体等补充路线的优质创业公司。就量子云平台和模拟应用而言，目前国内都高度依赖整机公司的开发能力或者由中国移动、百度、腾讯等运营商或科技巨头生态参与者，这部分的投资机会应当与整机系统的投资保持一致。考察具体某一家量子计算公司是否值得投资，建议关注全球技术竞争态势下的技术路线、整机及云平台能力、团队配置、科研院所背景、工程化能力、商业化思维、政策课题资源、融资能力等多个维度。

表3：量子计算整机系统投资逻辑梳理（云岫资本整理）

机会凸显：具备巨大商业潜力的量子计算机上游核心零部件

由于量子计算产业处于以整机为核心的产业初期，一方面缺少成规模的标准化产品需求，另一方面下游整机公司也在尽可能地自给自足，上游整体上呈现成熟供应商稀少的格局。对于高价值量、高技术壁垒、且存在国外技术封锁的核心部件，正在逐步形成成熟的供应商体系，如提供量子窄线宽激光器的频准激光；提供国产极低温稀释制冷机的知冷低温、量曦技术；提供核心测控系统的中微达信、芯跳科技。我们认为，随着国内量子计算产业进一步发展，将不断催生多个环节上的零部件产业机会，应当给予充分的投资关注。为便于产业研究，将上游零部件划分为以下几大类：

低温环境：量子计算机的稳定运行需依赖极低温与超低噪声的特殊环境，因此需要通过制冷系统、真空系统等精密设备的协同运作来保障。其中，稀释制冷机作为关键部件，能够提供10mk以下的极低温极低噪环境，是超导、半导体、拓扑等路线量子计算机的核心设备，长期被国际厂商垄断并曾面临出口限制。投资建议关注国产替代机会，尤其关键技术指标突破国外封锁、达到国际一流水平的创业公司。

测控系统：量子计算测控系统是实现量子比特操控、读取和纠错的核心设备，其核心使命是通过高保真度量子门操作、高效纠错编码与高速反馈控制，确保含噪量子计算机的可靠运行。其中，固态量子体系测控设备适用超导和半导体量子比特的测控；非固态量子体系测控设备适用离子阱、中性原子量子比特的测控。值得一提的是，测控系统除了为整机容错计算提供支撑之外，未来会成为量子QPU与经典CPU/GPU算力融合的核心连接部件。投资建议关注多路线布局，具备行业级模块化、标准化能力独立第三方企业。

光学部件：在光量子、离子阱、中性原子等以自然粒子作为量子比特路线中，各种光学部件起到了十分关键作用。包括光路系统、窄线宽激光器、光学微腔、电光调制器、超表面透镜、单光子探测器、多光子纠缠源等产品。其中窄线宽激光器作为高价值产品，2023年全球市场规模约6.4亿美元，预计2030年达11.1亿美元。其中外腔激光器作为核心细分类型，同时在量子计算、量子通信、原子钟等前沿领域有不可替代的应用价值，具备高技术壁垒。投资建议关注高用量、高技术壁垒、高价值量且其他工业场景可规模化复用的公司。

芯片制备：量子计算核心计算单元芯片化是每条技术路线的发展趋势，其芯片设计环节由中游整机公司主导，上游主要有量子芯片EDA、工艺代工、芯片封测、芯片产线设备等供应商。由于不同技术路线的量子芯片制备对于现有半导体工艺的复用程度不同，存在全新的微纳工艺设计和定制化设备需求。随着量子比特规模的不断扩展，对制造工艺提出了三重核心要求：精密化加工能力、高良率生产体系及可规模化成本控制。投资建议关注1）较为成熟、具备IDM能力的超导路线芯片流片产线的新型核心设备；2）其他路线在芯片化过程中，逐步稳定的新型工艺平台。

生态闭环：量子计算前沿商业化应用的探索者

量子计算应用是证明量子计算机工程化可行的关键。虽然短时间内还不能应用成熟通用量子计算机去像经典计算机一样去跑任意程序，但基于更大规模的量子门和量子线路，已经可以运行多种量子算法，包括Shor、Grover、Deutsch-Jozsa、Simon、QAOA、VQE、HHL等。这些量子算法可被应用于金融、国防安全（密码学）、药物研发、材料化学、人工智能、供应链与交通物流等多个领域，解决如高频交易模型训练、量子密钥分发、高温超导机制解析、药物复杂分子设计、电网实时调度、量子化学模拟等高复杂度的实际问题。

表4：部分知名量子算法（云岫资本整理）

随着量子计算机、量子模拟机、量子退火机、量子－经典混合计算等底层量子计算硬件的进一步发展，更多量子软件算法的创业公司将构成量子计算应用重要的生态环节。投资建议关注能够软－硬－场景结合，懂理论、懂整机、懂算法、懂场景的量子应用软件创业公司，鉴于目前国内相关标的相对稀缺和底层硬件用于解决实际问题能力产生场景收入的应用有限，可以优先关注未来具备普适应用的量子算法开发能力强或者贴近市场潜力大的一大类算法应用的创业公司。

小结

量子计算正从实验室加速走向产业化，将带领全人类开启算力新纪元。中国在这场量子科技发展的浪潮中，凭借自主可控的技术体系与全球最大的公共投入，有望在这一颠覆性赛道中持续领跑。我们也将见证其中的创业公司一路披荆斩棘，成为万亿级市场潜力赛道的新巨头。云岫资本长期看好量子计算赛道，深入产业链上下游观察并挖掘高投资价值标的，深度陪伴产业成长。自2019年起就持续在服务量子计算行业内的代表性企业，有多个成功的案例，我们亦欢迎关注量子计算赛道的投资机构、研究机构和新兴创业团队与我们联系交流，共话蓝图。助力科技，改变世界。

参考资料：

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[7]2025 Global Quantum Computing Industry Development Outlook[R]. ICV TA&K,2025

本文来自微信公众号 “云岫资本”（ID：winsoulcapital），作者：云岫资本，36氪经授权发布。