量子產(chǎn)業(yè)能否淘到一桶金？

量子市場是否即將迎來一個明媚的春天？這是一個復雜的問題，它涉及多個維度：

量子技術(shù)涵蓋計算、通信、傳感和計時，量子計算在模擬、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量子計算，但人們對量子網(wǎng)絡和超靈敏傳感器的興趣也越來越大。

從全球量子技術(shù)市場來看，量子計算、量子通信和量子精密測量等領(lǐng)域正在迅速發(fā)展。隨著技術(shù)的不斷進步和應用領(lǐng)域的拓展，預計市場規(guī)模將繼續(xù)保持高速增長。特別是在量子密碼市場方面，預計將有巨大的增長機會；同時，量子通信和量子測量市場也有望實現(xiàn)顯著增長。

近年來，各國政府對量子科技的發(fā)展給予了高度重視和政策支持。例如，中國政府出臺了多項政策鼓勵量子通信行業(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)先國家都已制定量子戰(zhàn)略，政府投資總額達到了相當可觀的數(shù)額。

盡管量子市場發(fā)展?jié)摿薮?，但仍面臨一些挑戰(zhàn)，如技術(shù)成熟度、市場接受度以及與傳統(tǒng)技術(shù)的競爭等。

從以下兩家權(quán)威市場研究機構(gòu)對量子技術(shù)市場的分析預測，可以讓我們嗅出這一新興領(lǐng)域的一些端倪。

什么是量子計算機？

量子計算機是一類遵循量子力學規(guī)律進行高速數(shù)學和邏輯運算、存儲及處理量子信息的物理裝置。它利用量子物理特性進行計算，有可能超越現(xiàn)有計算機硬件或經(jīng)典計算機的能力。理論上，它能夠更快地解決現(xiàn)有問題，或者找到經(jīng)典計算機在合理時間內(nèi)根本無法解決的問題的解決方案。

更強大、更快的計算機，尤其是用于優(yōu)化問題的計算機，有著廣泛的應用。量子計算機被譽為有望解決氣候變化、能源短缺和糧食危機、藥物發(fā)現(xiàn)和癌癥治療等問題的工具。

盡管有一些是炒作，但量子計算確實有可能顛覆現(xiàn)有的計算生態(tài)系統(tǒng)，有助于解決復雜的模擬、優(yōu)化和統(tǒng)計建模（預測）難題。不過，它不太可能取代許多通用問題（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)了追求量子計算的一些早期采用者，涵蓋航空航天、汽車、化學/制藥和金融。

在商業(yè)模式方面，長期看量子計算機與現(xiàn)有超級計算機相當。硬件提供商提供通過云訪問的技術(shù)，硬件和云提供商收取一定比例的使用費。一些用戶可能會購買硬件，但就像超級計算機一樣，考慮到昂貴的價格且體積龐大、基礎設施復雜，云訪問模式可能會占主導地位。

事實上，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，用戶可以購買訪問權(quán)限，主要是幫助用戶開發(fā)用例，以期改進硬件，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的量子計算，迄今為止，該行業(yè)的主要應用包括電池化學、自主性、物流和流體動力學計算。針對電池化學應用的開發(fā)最為活躍，美國、德國和韓國汽車制造商都在投資。隨著電動化需求的增長，電池化學開發(fā)的熱度最高。這也得益于量子化學用于藥物發(fā)現(xiàn)的互補技術(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)威機構(gòu)對市場的研判

Yole Group

Yole Group預計，量子技術(shù)市場規(guī)模將從2024年的8.38億美元增長到2029年的18.32億美元，復合年增長率為17%。量子計算將在2030年后占據(jù)主導地位，2034年飆升至33.24億美元，主要由QaaS（量子即服務）推動。

技術(shù)上，未來可能有多種方法共存，一些量子位技術(shù)在繼續(xù)爭奪優(yōu)勢地位。每年都有新玩家出現(xiàn)，不久的將來將實現(xiàn)一些商業(yè)用例，以把握2030年23億美元的市場機會。

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

量子通信則由QKD（量子密鑰分發(fā)）和QRNG（準隨機數(shù)發(fā)生器）推動，預計2029年市場將為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)的精確測量能力，預計市值將達到6.17億美元?！?/p>

IDTechEx

IDTechEx預計，2024-2044年，隨著時間推移，伴隨不斷發(fā)展的能力和云訪問商業(yè)模式，量子計算總目標市場或轉(zhuǎn)化為硬件銷售。預計到2034年，整個硬件市場將增長到8億美元，復合年增長率為30%。

這一增長將由制藥、電池化學、多變量物流、車輛自主性、準確的資產(chǎn)定價、航空航天和金融機構(gòu)的早期采用者推動，導致量子計算機在主機托管數(shù)據(jù)中心和私人網(wǎng)絡中的安裝增加。

競爭的量子計算技術(shù)

量子位是量子計算的基本單元，會以各種形式表現(xiàn)出來，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體和光子（如PsiQ）。

事實上，量子計算機利用不同的量子位進行計算，每個量子位都有其優(yōu)點和缺點。目前，沒有一個量子位平臺占據(jù)主導地位，這表明未來的系統(tǒng)可能會集成多種量子位。

量子模擬器是一種計算機模擬系統(tǒng)，可以模擬量子系統(tǒng)的行為，而量子退火器（計算機）旨在優(yōu)化低能量狀態(tài)。通用量子計算機通過量子門執(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量子計算機將徹底改變計算方式。最終，NISQ器件有望在特定任務上超越超級計算機。

上述兩家市場研究公司都認為，量子位技術(shù)具有多樣性，不同方法之間存在著競爭。

IDTechEx認為，競爭的量子計算技術(shù)架構(gòu)包括：超導、硅自旋、光子、捕獲離子、中性原子、金剛石缺陷、拓撲量子位和退火。這些相互競爭的量子計算技術(shù)需要在量子位數(shù)、相干時間和保真度等關(guān)鍵基準方面加以比較，以評估整個計算機系統(tǒng)的可擴展性，包括量子位初始化、操作和讀出的硬件需求。

Yole則認為，未來擁有眾多物理量子位和100多個邏輯量子位的容錯量子計算機將重新定義量子計算。量子加速器的功能類似于量子計算機，通過執(zhí)行變分算法來補充超級計算機或HPC（高性能計算），其中經(jīng)典部分（classical part）為量子加速器準備數(shù)據(jù)，有效充當HPC系統(tǒng)的加速器，并對量子算法的批量加載和多次執(zhí)行進行緊密集成。

使用超導體作為量子位是最早商業(yè)化的量子計算方法之一，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)之一是冷卻基礎設施的成本、空間和功率。

超導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。超導量子位的結(jié)構(gòu)和電路設計各不相同，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)造了一個推動創(chuàng)新的競爭環(huán)境，使量子計算產(chǎn)業(yè)進入了關(guān)鍵發(fā)展階段。

一場超級馬拉松

量子計算賽道是一場超級馬拉松，而非短跑。2011年，該行業(yè)由老牌經(jīng)典計算公司IBM主導，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)正在通過研究項目合作、專利組合、初創(chuàng)公司創(chuàng)建和半導體供應商/設備制造商的參與逐步成熟和加強，但合作伙伴關(guān)系仍然非常重要，因為只有少數(shù)公司可以同時追求不同的量子位研發(fā)方法。

全球公共和私人對量子技術(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）。當量子硬件計算準備就緒時，QaaS將快速增長。大多數(shù)投資（約75%）用于量子計算硬件，因為大規(guī)模投資是其發(fā)展所必需的；其余部分主要用于系統(tǒng)和應用軟件。此外，一些公司正從私人融資轉(zhuǎn)向IPO、并購和分拆創(chuàng)建。然而，首次IPO并不成功，因為量子技術(shù)預計不會有短期收入。

未來，量子計算機要想取得成功，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)是一項長期投資，但投資時間就在今天。這是因為所有為量子開發(fā)的技術(shù)（光子學、低溫學、射頻、先進封裝、控制電子等）也將在量子計算之外找到新的機會。

IDTechEx指出，量子計算行業(yè)的競爭越來越激烈，也推動了創(chuàng)新。量子計算機藍圖包括：量子位、初始化、操作和讀出。盡管制造量子計算機有多種技術(shù)方法，但仍有一些基本要求。

在評估量子計算機的商業(yè)潛力時，所有元素的成本、材料要求、可擴展性和性能都很關(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關(guān)。

綜上所述，從技術(shù)發(fā)展、市場規(guī)模與增長、政策支持與投資以及挑戰(zhàn)與機遇等多個方面來看，量子市場確實展現(xiàn)出了明媚春天的跡象。然而，這也需要考慮到市場發(fā)展的不確定性和潛在風險，以便做出更為全面和準確的判斷。