量子產(chǎn)業(yè)能否淘到一桶金？

量子市場(chǎng)是否即將迎來(lái)一個(gè)明媚的春天？這是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，它涉及多個(gè)維度：

量子技術(shù)涵蓋計(jì)算、通信、傳感和計(jì)時(shí)，量子計(jì)算在模擬、優(yōu)化和人工智能（AI）中發(fā)揮著關(guān)鍵作用。雖然研發(fā)工作和投資主要針對(duì)量子計(jì)算，但人們對(duì)量子網(wǎng)絡(luò)和超靈敏傳感器的興趣也越來(lái)越大。

從全球量子技術(shù)市場(chǎng)來(lái)看，量子計(jì)算、量子通信和量子精密測(cè)量等領(lǐng)域正在迅速發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進(jìn)步和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，預(yù)計(jì)市場(chǎng)規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長(zhǎng)。特別是在量子密碼市場(chǎng)方面，預(yù)計(jì)將有巨大的增長(zhǎng)機(jī)會(huì)；同時(shí)，量子通信和量子測(cè)量市場(chǎng)也有望實(shí)現(xiàn)顯著增長(zhǎng)。

近年來(lái)，各國(guó)政府對(duì)量子科技的發(fā)展給予了高度重視和政策支持。例如，中國(guó)政府出臺(tái)了多項(xiàng)政策鼓勵(lì)量子通信行業(yè)的發(fā)展與創(chuàng)新。

盡管近期全球?qū)α孔蛹夹g(shù)領(lǐng)域的私人投資有所下降，但政府投資仍然穩(wěn)健。全球多數(shù)領(lǐng)先國(guó)家都已制定量子戰(zhàn)略，政府投資總額達(dá)到了相當(dāng)可觀的數(shù)額。

盡管量子市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮?，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)成熟度、市場(chǎng)接受度以及與傳統(tǒng)技術(shù)的競(jìng)爭(zhēng)等。

從以下兩家權(quán)威市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)對(duì)量子技術(shù)市場(chǎng)的分析預(yù)測(cè)，可以讓我們嗅出這一新興領(lǐng)域的一些端倪。

什么是量子計(jì)算機(jī)？

量子計(jì)算機(jī)是一類遵循量子力學(xué)規(guī)律進(jìn)行高速數(shù)學(xué)和邏輯運(yùn)算、存儲(chǔ)及處理量子信息的物理裝置。它利用量子物理特性進(jìn)行計(jì)算，有可能超越現(xiàn)有計(jì)算機(jī)硬件或經(jīng)典計(jì)算機(jī)的能力。理論上，它能夠更快地解決現(xiàn)有問(wèn)題，或者找到經(jīng)典計(jì)算機(jī)在合理時(shí)間內(nèi)根本無(wú)法解決的問(wèn)題的解決方案。

更強(qiáng)大、更快的計(jì)算機(jī)，尤其是用于優(yōu)化問(wèn)題的計(jì)算機(jī)，有著廣泛的應(yīng)用。量子計(jì)算機(jī)被譽(yù)為有望解決氣候變化、能源短缺和糧食危機(jī)、藥物發(fā)現(xiàn)和癌癥治療等問(wèn)題的工具。

盡管有一些是炒作，但量子計(jì)算確實(shí)有可能顛覆現(xiàn)有的計(jì)算生態(tài)系統(tǒng)，有助于解決復(fù)雜的模擬、優(yōu)化和統(tǒng)計(jì)建模（預(yù)測(cè)）難題。不過(guò)，它不太可能取代許多通用問(wèn)題（如文字處理和互聯(lián)網(wǎng)瀏覽）的現(xiàn)有解決方案。

按行業(yè)劃分，在一些領(lǐng)域中已經(jīng)出現(xiàn)了追求量子計(jì)算的一些早期采用者，涵蓋航空航天、汽車、化學(xué)/制藥和金融。

在商業(yè)模式方面，長(zhǎng)期看量子計(jì)算機(jī)與現(xiàn)有超級(jí)計(jì)算機(jī)相當(dāng)。硬件提供商提供通過(guò)云訪問(wèn)的技術(shù)，硬件和云提供商收取一定比例的使用費(fèi)。一些用戶可能會(huì)購(gòu)買硬件，但就像超級(jí)計(jì)算機(jī)一樣，考慮到昂貴的價(jià)格且體積龐大、基礎(chǔ)設(shè)施復(fù)雜，云訪問(wèn)模式可能會(huì)占主導(dǎo)地位。

事實(shí)上，目前可用的硬件還處于非常早期的階段，尚未表現(xiàn)出經(jīng)典的性能。一些功能已經(jīng)上云，用戶可以購(gòu)買訪問(wèn)權(quán)限，主要是幫助用戶開發(fā)用例，以期改進(jìn)硬件，并作為教育/研究工具。

值得一提的是，一些汽車制造商一直在追求電池化學(xué)的量子計(jì)算，迄今為止，該行業(yè)的主要應(yīng)用包括電池化學(xué)、自主性、物流和流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算。針對(duì)電池化學(xué)應(yīng)用的開發(fā)最為活躍，美國(guó)、德國(guó)和韓國(guó)汽車制造商都在投資。隨著電動(dòng)化需求的增長(zhǎng)，電池化學(xué)開發(fā)的熱度最高。這也得益于量子化學(xué)用于藥物發(fā)現(xiàn)的互補(bǔ)技術(shù)發(fā)展，汽車行業(yè)正在利用大型制藥公司開發(fā)的專有技術(shù)。

權(quán)威機(jī)構(gòu)對(duì)市場(chǎng)的研判

Yole Group

Yole Group預(yù)計(jì)，量子技術(shù)市場(chǎng)規(guī)模將從2024年的8.38億美元增長(zhǎng)到2029年的18.32億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為17%。量子計(jì)算將在2030年后占據(jù)主導(dǎo)地位，2034年飆升至33.24億美元，主要由QaaS（量子即服務(wù)）推動(dòng)。

技術(shù)上，未來(lái)可能有多種方法共存，一些量子位技術(shù)在繼續(xù)爭(zhēng)奪優(yōu)勢(shì)地位。每年都有新玩家出現(xiàn)，不久的將來(lái)將實(shí)現(xiàn)一些商業(yè)用例，以把握2030年23億美元的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。

Yole Group光子與傳感首席分析師Eric Mounier博士表示：“2029年量子計(jì)算硬件和QaaS將大幅增長(zhǎng)，分別達(dá)到4.38億美元和5.28億美元。到2050年，全球量子計(jì)算市值將超過(guò)1000億美元。

量子通信則由QKD（量子密鑰分發(fā)）和QRNG（準(zhǔn)隨機(jī)數(shù)發(fā)生器）推動(dòng)，預(yù)計(jì)2029年市場(chǎng)將為2.49億美元。盡管量子傳感處于小眾地位，但它提供了各種參數(shù)的精確測(cè)量能力，預(yù)計(jì)市值將達(dá)到6.17億美元?！?/p>

IDTechEx

IDTechEx預(yù)計(jì)，2024-2044年，隨著時(shí)間推移，伴隨不斷發(fā)展的能力和云訪問(wèn)商業(yè)模式，量子計(jì)算總目標(biāo)市場(chǎng)或轉(zhuǎn)化為硬件銷售。預(yù)計(jì)到2034年，整個(gè)硬件市場(chǎng)將增長(zhǎng)到8億美元，復(fù)合年增長(zhǎng)率為30%。

這一增長(zhǎng)將由制藥、電池化學(xué)、多變量物流、車輛自主性、準(zhǔn)確的資產(chǎn)定價(jià)、航空航天和金融機(jī)構(gòu)的早期采用者推動(dòng)，導(dǎo)致量子計(jì)算機(jī)在主機(jī)托管數(shù)據(jù)中心和私人網(wǎng)絡(luò)中的安裝增加。

競(jìng)爭(zhēng)的量子計(jì)算技術(shù)

量子位是量子計(jì)算的基本單元，會(huì)以各種形式表現(xiàn)出來(lái)，包括原子，如捕獲離子（IonQ、Quantinum、AQT等公司）、冷原子（Pasqal、Infleption、Atom Computing等），還有銣和銫以及超導(dǎo)體和光子（如PsiQ）。

事實(shí)上，量子計(jì)算機(jī)利用不同的量子位進(jìn)行計(jì)算，每個(gè)量子位都有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。目前，沒(méi)有一個(gè)量子位平臺(tái)占據(jù)主導(dǎo)地位，這表明未來(lái)的系統(tǒng)可能會(huì)集成多種量子位。

量子模擬器是一種計(jì)算機(jī)模擬系統(tǒng)，可以模擬量子系統(tǒng)的行為，而量子退火器（計(jì)算機(jī)）旨在優(yōu)化低能量狀態(tài)。通用量子計(jì)算機(jī)通過(guò)量子門執(zhí)行所有算法，但受限于量子噪聲。具有未校正量子位的NISQ（中等規(guī)模噪聲量子）器件管理的電路深度有限，但一些努力正在提升其性能。以邏輯量子位為特征的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)將徹底改變計(jì)算方式。最終，NISQ器件有望在特定任務(wù)上超越超級(jí)計(jì)算機(jī)。

上述兩家市場(chǎng)研究公司都認(rèn)為，量子位技術(shù)具有多樣性，不同方法之間存在著競(jìng)爭(zhēng)。

IDTechEx認(rèn)為，競(jìng)爭(zhēng)的量子計(jì)算技術(shù)架構(gòu)包括：超導(dǎo)、硅自旋、光子、捕獲離子、中性原子、金剛石缺陷、拓?fù)淞孔游缓屯嘶稹＿@些相互競(jìng)爭(zhēng)的量子計(jì)算技術(shù)需要在量子位數(shù)、相干時(shí)間和保真度等關(guān)鍵基準(zhǔn)方面加以比較，以評(píng)估整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的可擴(kuò)展性，包括量子位初始化、操作和讀出的硬件需求。

Yole則認(rèn)為，未來(lái)?yè)碛斜姸辔锢砹孔游缓?00多個(gè)邏輯量子位的容錯(cuò)量子計(jì)算機(jī)將重新定義量子計(jì)算。量子加速器的功能類似于量子計(jì)算機(jī)，通過(guò)執(zhí)行變分算法來(lái)補(bǔ)充超級(jí)計(jì)算機(jī)或HPC（高性能計(jì)算），其中經(jīng)典部分（classical part）為量子加速器準(zhǔn)備數(shù)據(jù)，有效充當(dāng)HPC系統(tǒng)的加速器，并對(duì)量子算法的批量加載和多次執(zhí)行進(jìn)行緊密集成。

使用超導(dǎo)體作為量子位是最早商業(yè)化的量子計(jì)算方法之一，主要由IBM開發(fā)。這些組件在非常低的溫度下工作，從本質(zhì)上減少了噪聲源。因此，其主要挑戰(zhàn)之一是冷卻基礎(chǔ)設(shè)施的成本、空間和功率。

超導(dǎo)量子位可以使用與經(jīng)典硅基硬件相同的微制造工藝制造。超導(dǎo)量子位的結(jié)構(gòu)和電路設(shè)計(jì)各不相同，但大多數(shù)都基于諧振器或振蕩器。

全球量子物理研究已持續(xù)幾十年，近年來(lái)出現(xiàn)了多家尋求將其技術(shù)商業(yè)化的初創(chuàng)企業(yè)，創(chuàng)造了一個(gè)推動(dòng)創(chuàng)新的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，使量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)進(jìn)入了關(guān)鍵發(fā)展階段。

一場(chǎng)超級(jí)馬拉松

量子計(jì)算賽道是一場(chǎng)超級(jí)馬拉松，而非短跑。2011年，該行業(yè)由老牌經(jīng)典計(jì)算公司IBM主導(dǎo)，它希望將量子功能添加到其產(chǎn)品組合中。目前，量子生態(tài)系統(tǒng)正在通過(guò)研究項(xiàng)目合作、專利組合、初創(chuàng)公司創(chuàng)建和半導(dǎo)體供應(yīng)商/設(shè)備制造商的參與逐步成熟和加強(qiáng)，但合作伙伴關(guān)系仍然非常重要，因?yàn)橹挥猩贁?shù)公司可以同時(shí)追求不同的量子位研發(fā)方法。

全球公共和私人對(duì)量子技術(shù)的投資很多，迄今為止有300億美元（公共）加上40億美元（私人）。當(dāng)量子硬件計(jì)算準(zhǔn)備就緒時(shí)，QaaS將快速增長(zhǎng)。大多數(shù)投資（約75%）用于量子計(jì)算硬件，因?yàn)榇笠?guī)模投資是其發(fā)展所必需的；其余部分主要用于系統(tǒng)和應(yīng)用軟件。此外，一些公司正從私人融資轉(zhuǎn)向IPO、并購(gòu)和分拆創(chuàng)建。然而，首次IPO并不成功，因?yàn)榱孔蛹夹g(shù)預(yù)計(jì)不會(huì)有短期收入。

未來(lái)，量子計(jì)算機(jī)要想取得成功，仍然需要在SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本）上繼續(xù)努力。盡管量子技術(shù)是一項(xiàng)長(zhǎng)期投資，但投資時(shí)間就在今天。這是因?yàn)樗袨榱孔娱_發(fā)的技術(shù)（光子學(xué)、低溫學(xué)、射頻、先進(jìn)封裝、控制電子等）也將在量子計(jì)算之外找到新的機(jī)會(huì)。

IDTechEx指出，量子計(jì)算行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈，也推動(dòng)了創(chuàng)新。量子計(jì)算機(jī)藍(lán)圖包括：量子位、初始化、操作和讀出。盡管制造量子計(jì)算機(jī)有多種技術(shù)方法，但仍有一些基本要求。

在評(píng)估量子計(jì)算機(jī)的商業(yè)潛力時(shí)，所有元素的成本、材料要求、可擴(kuò)展性和性能都很關(guān)鍵。許多公司正在尋求開發(fā)僅滿足其中一種硬件需求的組件，在某些情況下，這些硬件需求與量子位類型無(wú)關(guān)。

綜上所述，從技術(shù)發(fā)展、市場(chǎng)規(guī)模與增長(zhǎng)、政策支持與投資以及挑戰(zhàn)與機(jī)遇等多個(gè)方面來(lái)看，量子市場(chǎng)確實(shí)展現(xiàn)出了明媚春天的跡象。然而，這也需要考慮到市場(chǎng)發(fā)展的不確定性和潛在風(fēng)險(xiǎn)，以便做出更為全面和準(zhǔn)確的判斷。