"十五五"時期科技自立自強與數字主權建設的歷史背景下,量子計算已從純粹的科學探索,演進為國家戰略科技力量體系的關鍵構成,其發展水平直接決定我國在未來全球科技競爭格局中的主動權與話語權。
在人類科技史上,量子計算的出現堪稱一場顛覆性革命。它以量子力學原理為基石,通過量子比特的疊加與糾纏特性,突破了經典計算的算力瓶頸,為密碼破解、藥物研發、氣候模擬等復雜問題提供了全新解決方案。中研普華產業研究院在《2026-2030年中國量子計算行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告》中指出,量子計算不僅是下一代信息技術的戰略制高點,更是重塑全球科技競爭格局的核心變量。當前,全球量子計算行業正從實驗室走向產業化,市場規模持續擴張,技術路線加速收斂,應用場景不斷拓展,一個萬億級市場正在悄然成型。
一、市場發展現狀:技術突破與生態構建雙輪驅動
1.1 技術路線多元化競爭,超導與離子阱領跑
量子計算的技術路線呈現“百花齊放”的格局,超導、離子阱、光量子、中性原子、半導體等路徑各有千秋。其中,超導量子計算憑借與現有半導體工藝的兼容性,成為當前最主流的技術方向。谷歌、IBM等科技巨頭通過持續迭代,將量子比特數量提升至數百量級,并在糾錯技術上取得突破。例如,谷歌發布的超導量子芯片“Willow”,其T1時間接近100微秒,錯誤率降低兩倍,為擴展應用奠定了基礎。
離子阱技術則以高保真度和長退相干時間著稱。Quantinuum推出的56離子阱量子計算機H2-1,在量子體積指標上刷新紀錄,展示了其在構建可擴展量子計算機方面的潛力。盡管離子阱系統在工程化上面臨體積大、成本高的挑戰,但隨著微電子機械系統(MEMS)真空腔體和集成光波導技術的進步,小型化與成本下降路徑逐漸清晰。
1.2 政策與資本雙輪驅動,全球競爭格局初顯
量子計算已成為全球科技競爭的焦點,各國紛紛將其上升為國家戰略。美國通過《國家量子倡議法案》,計劃在未來十年投入數百億美元支持量子科技研發;歐盟“量子旗艦計劃”投入超10億歐元,推動量子技術在通信、計算、傳感等領域的應用;中國則將量子科技寫入“十四五”規劃,中央與地方財政累計投入超百億元,打造量子產業集群。
資本市場的熱情同樣高漲。全球量子計算領域融資規模持續攀升,初創企業如Rigetti、IonQ、Quantinuum等通過IPO或并購實現快速擴張。在中國,騰訊、阿里巴巴、華為等科技巨頭紛紛成立量子實驗室,加大研發投入;本源量子、圖靈量子等初創企業則在量子芯片、量子云平臺等領域取得突破,形成“巨頭引領+創新驅動”的產業格局。
二、市場規模:從萌芽到爆發的黃金十年
2.1 全球市場:從數十億到千億的跨越式增長
中研普華產業研究院預測,全球量子計算市場將迎來爆發式增長。當前,市場仍處于早期階段,主要參與者為科技巨頭和初創企業,產品以原型機和云服務為主。隨著技術成熟度的提升和應用場景的拓展,市場規模有望從2025年的數十億美元增長至2030年的千億美元量級,年復合增長率超過30%。
這一增長動力主要來自三個方面:一是硬件性能的持續提升,量子比特數量和糾錯能力的突破將推動量子計算機從實驗室走向商用;二是應用場景的豐富化,金融、醫療、材料科學等領域的商業化需求將釋放巨大市場空間;三是政策與資本的持續支持,全球范圍內的政府資助和企業投資將為產業發展提供強勁動力。
2.2 中國市場:后來居上的追趕與超越
中國量子計算市場起步較晚,但發展勢頭迅猛。中研普華產業研究院指出,中國在量子計算領域的科研投入和專利申請數量已位居世界前列,量子通信領域更是處于全球領先地位。在政策扶持和企業布局的雙重推動下,中國量子計算市場正從技術追趕階段邁向應用創新階段。
預計未來五年,中國量子計算市場規模將保持高速增長,成為全球市場的重要組成部分。
根據中研普華研究院撰寫的《2026-2030年中國量子計算行業市場前瞻與未來投資戰略分析報告》顯示:
三、產業鏈:從基礎研究到應用落地的全鏈條布局
3.1 上游:核心設備與材料的自主可控
量子計算產業鏈的上游涵蓋量子芯片、測控系統、稀釋制冷機、激光器等核心設備和材料。當前,中國在上游領域已取得顯著進展,但在部分關鍵環節仍依賴進口。例如,量子芯片制造所需的超凈間、光刻、蝕刻等設備,以及高精度激光系統,主要依賴國外供應商。
為突破“卡脖子”技術,中國正加大在上游領域的研發投入。本源量子、中科院微系統所等企業和科研機構在超導量子芯片、離子阱測控系統等領域取得突破,部分產品性能達到國際先進水平。同時,政府通過設立專項基金、建設國家級量子實驗室等方式,推動上游產業鏈的自主可控。
3.2 中游:整機制造與系統集成的競爭格局
中游環節包括量子計算機整機制造、系統集成和軟件開發。全球范圍內,量子計算機整機市場呈現“巨頭引領+初創企業創新”的格局。美國IBM、谷歌、英特爾等科技巨頭憑借技術積累和資金優勢,占據市場主導地位;中國本源量子、圖靈量子等企業則通過差異化競爭,在超導、光量子等領域形成特色優勢。
系統集成方面,量子計算機需將硬件、軟件和算法進行有機結合,打造出性能穩定、易于使用的產品。這一環節對企業的跨學科整合能力要求極高,目前全球僅有少數企業具備完整的技術棧。未來,隨著量子計算技術的普及,系統集成市場將迎來更多參與者,競爭格局將更加多元化。
3.3 下游:應用開發與云服務的生態構建
下游環節聚焦于量子計算的應用開發和云服務。應用開發需深入理解行業需求,開發出具有針對性的解決方案。例如,在金融領域,量子計算可用于優化投資組合和風險評估;在醫療領域,可加速藥物研發和基因測序。當前,下游市場仍處于早期探索階段,但金融、醫療、材料科學等領域的商業化需求已初步顯現。
云服務是量子計算普及的關鍵載體。通過云端部署,量子計算資源可實現網絡化共享,降低用戶使用門檻。全球范圍內,IBM Quantum Experience、華為云量子模擬器等平臺已向全球開放,吸引了大量開發者和科研機構。在中國,中國移動“天衍”、本源量子云平臺等本土化服務正在崛起,推動量子計算生態的繁榮。
中研普華產業研究院認為,量子計算行業正站在從技術突破到市場爆發的臨界點。未來十年,隨著技術路線的收斂、應用場景的拓展和生態體系的完善,量子計算將從實驗室走向千行百業,成為推動數字經濟高質量發展的新引擎。
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