计算机行业专题研究：九章问世，我国在量子计算领域实现对美国的反超_13页_1mb

九章问世，我国在量子计算领域实现对美国的反超

核心内容概述

本文由中原证券分析师唐月撰写，重点分析了我国在量子信息领域的重要进展，特别是“九章”量子计算原型机的发布，标志着我国在量子计算领域实现了对美国的反超。同时，文章探讨了量子信息的发展现状、未来趋势及潜在风险，强调了国家在该领域的战略布局和科研投入。

主要观点

• 技术突破：2020年12月4日，中科大潘建伟、陆朝阳团队在《科学》上发表论文，宣布成功构建76个光子的“九章”量子计算原型机，实现高斯玻色取样问题的快速求解，其速度比当前最快的超级计算机“富岳”快一百万亿倍，比Google的“悬铃木”快一百亿倍，标志着我国在量子计算领域实现“量子霸权”。
• 量子霸权的定义：量子霸权是指量子计算机在解决特定计算问题时，相较于经典计算机具有指数级的计算优势。九章的成果证明了量子计算优越性不依赖于样本数量，克服了Google实验中的局限。
• 量子信息领域的发展阶段：量子计算的发展分为三个阶段：实现量子霸权、开发专用量子模拟机、构建可编程通用量子计算机。目前我国处于第一阶段，第二阶段和第三阶段仍需大量技术突破。
• 量子信息的应用现状：目前量子信息的落地应用主要集中在量子通信领域，如量子密钥分发（QKD）和量子保密通信网络建设，而量子计算仍处于理论验证和原型机阶段，尚未具备广泛的实用价值。
• 国家战略支持：中国高层持续关注量子科技发展，将量子信息列为“十四五”科技创新七大重点之一。同时，国家正在推进量子信息科学国家实验室建设，预计投资千亿元，一期工程将在2020年底竣工。
• 行业发展趋势：量子计算机短期内不会替代经典计算机，而是作为其补充。因此，各国仍持续投入E级超算研发，以争夺“算力”制高点。
• 科研团队贡献：潘建伟及其团队在量子通信和量子计算领域取得多项突破，成为我国在该领域的重要代表，未来有望在诺贝尔奖评选中取得重要进展。

关键信息

技术突破

• “九章”是全球首个实现“量子霸权”的量子计算原型机，具备76个光子。
• 通过高斯玻色取样问题的求解，其计算速度比超级计算机快上万亿倍。
• 九章的成果在学术界获得广泛认可，被认为是对Google“悬铃木”实验的有力补充。

量子信息发展现状

• 量子信息分为三大类：量子计算、量子通信、量子测量。
• 量子通信领域，我国处于全球领先地位，已建成多条量子通信干线，并计划建设全球化的量子保密通信网络。
• 量子计算仍处于原型机和理论验证阶段，尚未形成成熟应用。

国家战略与投资

• 我国计划到2030年建成全球化的广域量子保密通信网络，并构建“量子互联网”。
• 量子信息科学国家实验室正在建设，涉及合肥、上海、北京等地，一期投资70亿元，预计2020年底竣工。
• 国家长期投入将达到千亿元，显示对量子科技的高度重视。

量子通信项目

• 国家广域量子骨干网：总长度约3.5万公里，一期工程投资7.78亿元，建设期三年。
• 山东“齐鲁干线”：计划三年内分两期建设，满足京津冀、长三角及海外重要城市间的量子通信需求。
• 安徽“江淮量子网”：由国盾量子与中国电信合作建设，覆盖安徽省16个地市。
• 广东粤港澳量子通信骨干网：计划与国家广域量子网络对接，探索量子互联网建设。
• 国防领域量子通信项目：国盾量子已获得相关科研类订单，未来可能列装并带来持续性订单。

卫星建设

• 我国计划发射多颗卫星，组成天地一体化的量子通信网络。
• 不同轨道卫星的性能指标各有差异，低轨道卫星覆盖范围较小，而同步轨道卫星覆盖范围广，但地影区面积概率低。

科研成就与奖项

• 潘建伟及其团队在量子通信和量子计算领域多次获得国际奖项，包括菲涅尔奖、克利夫兰奖、伍德奖、墨子量子奖等。
• 团队在2016年获得国家自然科学奖一等奖，表彰其在多光子纠缠及干涉度量方面的贡献。

未来看点

• 量子信息科学国家实验室：将推动我国量子科技发展，成为国家科技创新的重要支撑。
• 量子通信网络建设：包括国家骨干网、地方干线和卫星星座，目标是构建安全、高效的量子通信体系。
• 潘建伟团队的国际影响力：随着科研成果的积累，有望成为未来诺贝尔奖的有力竞争者。

风险提示

• 量子信息产业发展进度不及预期，可能影响技术转化和商业化进程。

投资评级

• 行业投资评级：强于大市，预计未来6个月内行业指数相对大盘涨幅将超过10%。
• 公司投资评级：
  • 买入：公司相对大盘涨幅预计超过15%；
  • 增持：涨幅在5%至15%之间；
  • 观望：涨幅在-5%至5%之间；
  • 卖出：跌幅超过5%。

总结

“九章”的问世标志着我国在量子计算领域实现了对美国的反超，成为继美国之后第二个实现“量子霸权”的国家。尽管量子计算短期内不会替代经典计算机，但其作为补充的潜力巨大。随着国家对量子信息领域的持续投入，包括重大科研项目、卫星星座建设和国家实验室建设，我国在该领域的发展前景广阔。然而，量子信息产业仍面临技术转化和商业化方面的挑战，需警惕发展进度不及预期的风险。