通信行业新质生产力系列报告：量子信息技术乘风起，加速产业链发展变革-240529-长城证券-44页_3mb

报告摘要

量子信息技术是量子力学与信息科学的交叉领域，主要包含量子通信、量子计算和量子测量三大方向。该技术基于量子叠加、量子纠缠和不可克隆性等原理，具有信息传输与处理的独特优势。当前，各国在量子信息领域加快布局，中国在基础科学和系统研发方面发展迅速，成为与美欧并驾齐驱的竞争者。

量子通信：处于保密通信的第一阶段，已建成天地一体的量子密钥分发网络，技术应用包括量子密钥分发、量子隐形传态、量子安全直接通信和量子数字签名。其中，量子密钥分发已有较多应用案例，量子隐形传态取得学术突破，而量子安全直接通信和量子数字签名仍处于研究阶段。
量子计算：主要分为人造粒子路线（如超导和硅半导体）与天然粒子路线（如离子阱、光量子和中性原子）。人造粒子路线在比特扩展方面有优势，天然粒子路线则在相干时间和逻辑门精度方面表现更优。中国在量子计算领域已取得显著进展，如“祖冲之二号”和“悟源”等。
量子测量：应用于量子时频同步、量子重力测试、量子磁场测量等领域，具备高精度和高可靠性。

发展现状：中国已建成基于光纤的量子骨干网和城域网，并发射量子通信卫星，初步形成广域网量子密钥分发网络。
市场规模：根据Coherent Market Insights数据，预计2030年全球量子通信产业规模将达到78.5亿美元；2025年全球QKD市场规模预计为35.04亿美元。
技术分类：
- 制备测量模式：技术成熟且已实用。
- 纠缠测量模式：设备要求最低，技术难度最高。
主要技术：
- 量子密钥分发（QKD）：通过量子态传输和经典通信实现密钥协商，可检测窃听。
- 量子隐形传态：借助经典通信实现量子态传输，不能超越光速。
- 量子安全直接通信：直接传输秘密信息，无需预先生成密钥。

技术路线：
- 超导路线：利用约瑟夫森结实现量子比特，具有较高的保真度和门操控速度。
- 离子阱路线：利用激光和微波操控带电离子，具有较长的相干时间和高操控精度。
- 硅半导体路线：利用电子自旋或核自旋实现量子比特，与经典集成电路兼容性好。
- 光量子路线：利用光子进行量子计算，具有环境友好、能耗低、可兼容量子通信等优势。
- 中性原子路线：利用里德堡态实现原子间的强相互作用，具有长相干时间、可控相互作用和良好的扩展性。
发展阶段：
1. 实现量子优越性：需要约50个量子比特，如IBM和中国科大已实现。
2. 专用量子模拟机：用于组合优化、量子化学等特定问题。
3. 可编程通用量子计算机：需实现可扩展性和量子纠错，是未来发展的目标。
市场预测：IDC预测，2022年量子计算销售额为11亿美元，2027年达到76亿美元；2023-2027年投资将以11.5%的复合年增长率增长，预计2027年达164亿美元。