量子产业恰少年

现行最强大的超级计算机“富岳”（Fugaku）耗时1万年的问题，量子计算机解决只需200秒。其超强算力，将重塑科技及产业未来。量子科技，已成为大国资本博弈的下一个角力场。

产业化潜力最大的量子通信、量子计算和量子测量领域，巨头已悉数入场。中国量子产业的发展，以科研机构和高校为主导，中科大及其所在地安徽省力拔头筹，成功打造“量子大道”，孵化了国盾量子、国仪量子、本源量子、问天量子等多家初创公司；安徽省首只量子科学产业发展基金，资金总规模100亿元。美国则以20.49亿美元的累计投资总额位居全球第一，初创企业喷涌而出。

量子计算，更是巨头必争之地。谷歌的悬铃木和中科大的九章，已成唯二实现“量子优越性”的量子计算原型机。

全球超过280家量子技术创业公司中，量子计算硬件公司最多，达89家。美国的谷歌、IBM、微软、霍尼韦尔皆重金押注于此，其全栈式开发、开放式创新模式各领风骚；中国的阿里巴巴、百度、腾讯、华为已从量子计算云平台入手。本源量子等初创公司，则从量子计算机、操作系统、应用程序开发，到云平台搭建、社区运营，与IBM等巨头同台竞技，在超导、半导体、离子阱等不同技术路线上进行全栈式开发，并时刻保持敏锐商业触觉，以免出局。

对本土公司而言，难点痛点如人才匮乏、经典计算机时期集成电路产业落后所带来的瓶颈，仍难以忽略。

2020年成为量子技术投资爆发的节点，全球投资总额跳升3倍至9.2亿美元，各国开始探索量子技术在金融、制药、AI等领域的现实应用。目前，仅量子计算领域，全球创业公司已有80多家。

未来，一旦量子计算的超强算力在实业领域落地，将彻底改变众多产业的发展格局。据波士顿咨询公司预测，到2030年，量子计算市场规模有望达到500多亿美元，发展空间广阔。

而当下，量子计算的商业模式和产业前景，在各大科技巨头和初创公司的探索、演绎和推进下，似乎逐渐变得有迹可循，制药、金融、材料研发、AI等多个产业开始描绘融入量子计算后的蓝图：通过量子计算，摩根大通能获得投资组合优化服务；初创数字保险公司能更精准地进行风险定价；制药公司能找到治疗阿尔茨海默症的方法；环保咨询公司能提出突破性的碳捕捉解决方案……

目前，全球关于量子科技的格局比拼中，中国量子通信产业走在了前面，而量子计算领域的前沿研究、样机研制和应用推广与欧美存在较大差距。在量子计算这个奔腾的赛道上，全球产业发展格局如何？中国领头企业选择了何种成长模式？其与美国等领先企业差距在哪儿，发展的主要掣肘是什么？

第二次量子革命，开启大国科技博弈新赛道

作为不可分割的最小能量单位，量子的世界令人着迷。

比如，按照爱因斯坦的说法，两个互相纠缠的粒子之间有一种“鬼魅般的超距作用”，即使处于两个不同的星球，只要一个粒子被操作而发生变化，另一个粒子也会相应变化。这个谜之现象，叫做量子纠缠。

薛定谔则用猫描述了另一现象，量子叠加：猫所处的死与活的叠加态，是量子力学中的普遍事件。

自从1900年量子力学的大厦开始构建，我们的世界便多了一种奇妙的表达。由此开启的第一次量子革命，催生了半导体、激光、核磁共振、卫星定位等技术，衍生的手机、电脑、互联网等应用，都为我们今天广泛享用。

20世纪90年代以来，科学家对光子、原子等微观粒子进行主动的精确操纵，又将我们带到了第二次量子革命的风口。

比如，借助量子纠缠效应，实现量子通信：通过操纵一个粒子，引起与之纠缠的其他粒子的状态变化，完成任意距离的两点之间的信息同步传送，并不被破解。2016年，中国发射了世界首颗量子科学实验卫星“墨子号”，成为量子太空竞赛的领跑者。

再如，借助量子叠加、纠缠等原理，进行量子计算与储存：给传统计算机的基础运算单位比特，加上量子态，那么，量子比特就拥有了量子叠加的状态，它可以是0，也可以是1，通过并行处理，可以获得超越经典计算机的强大算力，实现“量子优越性”，又称“量子霸权（Quantum Supremacy）”。

2019年，IBM发布全球首款商用量子计算原型机；谷歌刊登“实现量子霸权”的论文，宣布研制出了拥有53个超导量子比特的量子计算原型机“悬铃木”（Sycamore），可以在200秒内运行超级计算机“顶点”（Summit）耗时1万年才能完成的计算。这两大标志性事件，将量子计算推向了一个新高潮。

图1： 近18年全球量子技术新增风险投资总额

图2： 2002-2020年各国量子技术累计风险投资总额

图3： 量子技术创业公司数量排名前十的国家

2020年12月，中国科学技术大学潘建伟团队与中科院上海微系统所、国家并行计算机工程技术研究中心合作，成功构建76个光子的量子计算原型机“九章”，求解数学算法高斯玻色取样只需200秒。这一突破使我国成为全球第二个实现“量子优越性”的国家。

可以说，相比AI、云计算、5G等，量子科技是21世纪最值得期待的底层技术，更是未来大国科技博弈最大的变量之一。2020年10月，中央政治局就量子科技研究和应用前景举行了集体学习，时任清华大学副校长的中国科学院院士薛其坤进行讲解。

任何能够重构产业链的科技，都备受政府重视。如今，各国纷纷加强量子领域的“军备竞赛”。光子盒数据显示，全球国家量子倡议基金管理的资金合计高达222.68亿美元，其中，中国对量子技术领域的拨款计划达100亿美元（含未来投入）；其次是德国，其财政拨款为31.18亿美元。欧盟委员会宣布的量子技术旗舰计划，投资规模达10亿欧元。值得一提的是，作为这一计划的一部分，2018年在巴黎成立的Quantonation，也是全球第一家专注量子领域的风险投资基金。

正如当年，红杉作为第一家机构投资了苹果、谷歌、思科等众多创新型公司，把握了互联网时代的脉搏，Quantonation则为量子信息时代而生。其投资经常从实验室阶段开始，并分布在四个领域：量子通信、量子计算、量子传感和深层物理；两年多时间已投资了12家量子技术公司，包括Pasqal、Orqa Computing、Multiverse和Kets等。

在技术发展、政策重视的加持下，量子技术已开始走出实验室，探索在各领域的现实应用，量子计算、量子通信和量子测量三大领域的投资与创业迅速升温。尤其是量子计算，处于产业化应用的前夜。

全球量子技术投资额跳升3倍，资本角逐创业公司

量子科技的投资，有三个重要节点：2002年，2014年和2020年。

据光子盒统计， 2002年时，量子领域产业投资总额仅3000万美元。

经过12年的潜行，2014年，全球资本进入大规模投入期，量子科技创业公司开始井喷。数据显示，2017-2019年量子科技市场的当年新增投资额，相较2014-2016年又翻了两番，且每年均在2亿美元以上，其中，2017年达到3.3亿美元，是前3年投资的总和。

2020年成为量子技术投资爆发的新节点，当年新增投资额跳升3倍，至9.2亿美元（图1）。2002-2020年，全球累计投资总额达到22.26亿美元。

具体来看，在累计投资总额前十的国家中，欧美国家占大多数。美国以明显优势位居第一，投资总额达到20.49亿美元，占到全球9成以上。这主要源于谷歌、IBM、微软、霍尼韦尔等企业在过去数年的持续大规模投入。

而中国的投资总额仅为2319万美元，位居第九，不仅与美国有较大差距，甚至不到加拿大的1/10（图2）。这与中国在技术领域的领先，颇不匹配。

与投资爆发相伴随的，是全球量子技术领域的创业蓬勃发展、巨头相继切入（图3）。光子盒统计数据显示，目前，全球量子技术创业公司超过280家，其中，关于量子计算机硬件的公司最多，总共有89家。

整体来看，美国以80家量子技术公司的规模遥遥领先，其中，除了IBM、谷歌等巨头，还包括一批在量子计算、量子通信等各细分领域耕耘的初创公司：包括专注于超冷原子量子技术的ColdQuanta、专注于离子阱量子技术的IonQ、专注于光量子技术的PsiQuantum、专注于研发量子计算机软硬件的Rigetti Computing，以及基于超导技术研发全栈量子计算的Quantum Circuits（QCI）。在量子应用方面，有为量子计算机提供企业应用的QC Ware公司，有专注于分子模拟的云量子工具的Qsimulate，还有为商业开发量子软件和算法的Zapata Computing（表1）。

中国有13家公司介入量子技术领域，阿里巴巴（09988.HK）、百度（BIDU.O）、腾讯控股（00700.HK）、华为以及台积电（TSM.NYSE）等巨头悉数入场，于2015年开始成立研究所、实验室（表2）。目前，百度、华为、阿里巴巴均已推出各自的量子计算云平台，分别是量易伏、HiQ、阿里云量子开发平台（AC-QDP）。

国内的初创公司，除了已上市的国盾量子（688027），还包括本源量子、启科量子、问天量子等（表3）。

国盾量子的前身，是2009年成立的科大国盾。在量子通信产业化道路上走了10年后，其于2020年7月9日登陆科创板，更名为国盾量子。

表1：布局量子技术的美国公司

表2：国内科技巨头的量子技术布局