量子科技加速发展，引领未来产业变革
思瀚产业研究院    2025-12-22

量子(quantum)是现代物理学中的核心概念。若某一物理量存在最小且不可再分割的基本单位，则该物理量被称为“量子化”，其最小单位即称为“量子”。“量子”一词源自拉丁语 quantus，意为“有多少”，表示“一定数量的某种物质”。这一概念最早由德国物理学家普朗克于 1900 年提出。他假设黑体辐射的能量并非连续分布，而是由能量基本单位的整数倍构成，从而成功解释了实验中观察到的黑体辐射现象。后续研究进一步发现，不仅能量呈现出这种不连续的离散化特征，角动量、自旋、电荷等其他物理量同样具有量子化性质。

自普朗克提出量子概念以来，经过爱因斯坦、玻尔、德布罗意、海森堡、薛定谔、狄拉克、玻恩等学者的贡献，20 世纪上半叶量子力学体系逐步建立并趋于完善。核心特征包括：

波粒二象性：是量子力学中最为奇特的特征之一，它表明微观粒子同时具有波动性和粒子性。

量子态叠加原理：微观体系的状态由希尔伯特空间中的态矢量来描述，并且可以表示为不同本征态的线性叠加。这意味着在未进行测量之前，微观粒子可以同时处于多个状态的叠加态中。

不确定性原理：由海森堡提出：微观粒子的位置与动量无法同时被精确测量。

量子纠缠：是一种发生在多粒子系统中的奇特现象，这些粒子之间形成了一种非定域关联态。处于纠缠态的粒子，无论它们在空间上相隔多远，对其中一个粒子的测量结果会瞬间影响到另一个粒子的状态，仿佛它们之间存在一种超越空间距离的“鬼魅般的超距作用”。

在量子力学诞生 100 周年之际，2025 年诺贝尔物理学奖颁发给了约翰·克拉克(JohnClarke)、米歇尔·H·德沃雷特(Michel H. Devoret)和约翰·M·马蒂尼斯(John M.Martinis)，以表彰他们在宏观系统量子隧道效应及能级量子化的开创性实验工作。

量子信息技术是植根于量子力学基本原理的革命性技术体系，其核心在于通过对原子、分子、光子等微观粒子量子态的精密调控，重构信息科学的基础范式。相较于经典信息技术，量子信息技术通过利用量子叠加、量子纠缠和量子隧穿等量子效应，超越了经典信息系统在信息容量、运算效率和测量精度等方面的理论极限。目前，量子信息技术主要分为量子计算、量子通信和量子测量三大支柱领域：

量子通信基于量子密钥分发等机制，实现理论上不可破解的安全通信模式，为未来的网络安全体系提供战略级基础。

量子计算致力于构建基于量子比特的计算体系，通过量子叠加实现指数级并行计算潜力，为大规模优化、材料设计、药物研发等提供可能性。

量子精密测量通过量子态的极高灵敏度提升测量精度，可应用于时间频率基准、重力测量、导航定位和地球物理探测等领域，显著突破传统仪器的精度限制。

总体来看，量子科技正在从基础研究阶段向工程化和产业化加速迈进。随着核心器件制造能力提升、算法体系不断丰富以及应用场景逐步清晰，量子科技有望成为推动未来信息产业变革、提升国家科技战略竞争力的重要技术支撑。

1、量子通信

量子通信利用量子叠加态或纠缠效应，并结合经典通信手段，实现量子密钥分发或量子信息传输，其安全性在理论协议层面可实现可证明保障。目前，量子通信主要基于量子密钥分发(QKD)与量子随机数发生器(QRNG)等方案展开技术与产品布局。量子保密通信技术已进入实用化阶段，新型协议研究和系统实验持续推进，样机产品研发与平台化服务探索不断演进。然而，实现规模化应用仍需进一步推动产品与服务的质量提升与成本下降。基于量子隐形传态、量子存储中继以及量子态转换等关键技术构建量子信息网络，被视为未来的重要发展方向。

从产业链结构看，量子通信主要涵盖上游核心器件与材料，中游核心设备、网络建设集成、保密网络运营、PQC 以及下游应用合作三大环节。

（1）全球规模

根据Global Market Insights 2025年7月发布的《Quantum Communications Market》，全球量子通信市场规模在 2024 年估计为 9.51 亿美元。预计该市场将从 2025 年的11 亿美元增长至 2034 年的 105 亿美元，年复合增长率约为 28.3%。亚太地区是增长最快的区域，主要受益于政府持续投入、新技术加速应用以及对网络安全需求的不断提升。

中国、日本、韩国和印度等国家纷纷推进基于 QKD 网络的国家级量子项目，其中中国在墨子号量子卫星和国家量子骨干网等大型工程中表现尤为突出。

按组件划分，量子通信市场包括硬件、软件与服务三大类，其中，硬件板块占比最大，约为 54%，预计至 2034 年复合增速将超过 26%；

按网络划分，市场细分为点对点网络、点对多点网络、网状网络、卫星网络和混合网络，其中，点对点网络占据约 51%的市场份额，预计其在 2025-2034 年间的复合增速将超过 27%；

按部署模式划分，量子通信可分为本地部署、云端部署和混合部署，由于本地部署在数据控制、安全性以及满足政府和国防等关键领域的合规要求方面具有显著优势，因此该模式预计将在整体市场中保持主导地位；

按终端应用划分，量子通信市场覆盖政府与国防、银行金融服务(BFSI)、医疗与生命科学、电信、能源与公用事业、科研与学术以及企业与商业等行业，其中，政府与国防领域预计将实现显著增长，主要驱动因素包括对超安全通信网络的需求上升以及各国加大对国家量子基础设施的投资力度。

当前量子通信行业的前七大主要企业包括 Toshiba、Thales、QuantumCTek Co.、IDQuantique、MagiQ Technologies、Qubitekk 和 KETS Quantum Security，在 2024年合计占据约 34%的市场份额。

（2）中国市场

量子通信在政策支持下，未来作为前沿技术，市场规模将保持高速增长。根据前瞻产业研究院发布的《2025-2030 年中国量子通信行业市场前瞻与投资策略分析报告》，2024 年中国量子通信市场规模为 10 亿元，2025-2030 年复合增长率为 52.3%。

2、量子计算

量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现并行计算，有望产生全新的计算范式，在处理复杂计算问题时展现指数级加速潜力，被视为未来计算能力跨越式发展的重要方向。目前，量子计算多种技术路线并行演进，原型机工程化研发加速推进，应用场景探索不断扩展，产业生态初步形成。基于量子纠错实现可支持大规模量子线路运行的逻辑量子比特，以及基于原型机在实际问题中的量子计算加速与量子优势性应用，是下一阶段需重点突破的两个发展方向。

量子纠错是保护量子比特免受环境噪声和自身退相干效应影响、提升逻辑门操作保真度，并最终实现大规模可容错通用量子计算的核心环节。在当前量子比特物理实现普遍存在噪声高、相干时间有限、操作误差不可避免的情况下，量子纠错的重要性尤为突出，它决定着量子计算能否从实验室走向工程化和规模化应用。量子纠错的基本理念借鉴了传统信息通信领域的纠错编码，通过引入冗余量子比特构建更高维的编码空间，使量子系统能够在不破坏量子态本身的前提下检测并识别计算过程中的错误类型，如比特翻转错误、相位翻转错误或两者同时发生的组合错误。随后，通过合适的纠错操作对这些错误进行纠正，从而抑制噪声对量子信息处理的影响，提升逻辑量子比特的可靠性。

量子计算软件是连接量子计算机与最终用户的关键桥梁。其核心作用在于对实际应用场景中的复杂计算问题进行建模与抽象，选择并适配相应的量子算法，并通过编译与优化生成量子硬件所需的控制与读出指令，从而与量子计算机硬件协同完成计算任务。此外，面向超导等技术路线的量子芯片电子设计自动化(EDA)软件，以及用于调度量子计算任务、管理硬件资源并实现异构/多源算力融合的系统管理软件，也是构成量子计算软件体系的重要组成部分。

（1） 全球规模

根据 iCV TA&K 发布的《2025 Global Quantum Computing Industry DevelopmentOutlook》，2024 年，全球量子计算产业规模预计达到 50.4 亿美元，2024-2030 年的复合年增长率将达 87.64%。2027 年，随着专用量子计算机在性能上取得突破，行业规模有望稳步扩大至 111.8 亿美元。2028-2035 年，得益于专用量子计算机在特定领域的广泛落地应用，以及通用量子计算机技术的持续进步，全球量子计算产业规模将快速扩张。预计到 2035 年，产业规模将达到 8077.5 亿美元。接近万亿美元的市场规模意味着量子计算将迈入全面成熟和商业化阶段，预示着其在未来各行业中将释放深远且持久的影响力。

根据 iCV TA&K 发布的《2025 Global Quantum Computing Industry DevelopmentOutlook》，2023 年全球量子计算行业融资规模为 15.46 亿美元，2024 年融资规模增长至 20.15 亿美元。2024 年全球量子计算投融资规模较 2023 年增长约 30.34%，显示出资本端对量子计算领域的关注度明显回升。

目前，量子计算机在全球范围内的主要应用领域仍集中于科学研究。大学、国家实验室以及科技企业是量子计算设备的主要采购者，他们通常将其用于探索量子计算机的工作机制、开展相关技术研发，或用于数学、物理、化学等基础学科的前沿研究。随着量子计算技术日益成熟并不断扩展至更多实际应用场景，科学研究在整体市场中的占比预计将逐步下降。尽管如此，科学研究市场的规模仍将持续增长。根据 iCVTA&K 发布的《2025 Global Quantum Computing Industry Development Outlook》，预计到 2035 年，量子计算在科学研究领域的应用规模将达到 83.5 亿美元，相比 2024年的 7000 万美元呈现爆发式增长态势。

（2）中国市场

根据 Grand View Horizon 发布的《China Quantum Computing Market Size &Outlook, 2025-2030》，2024 年中国量子计算市场实现收入 1.185 亿美元，预计到2030年将增长至4.10亿美元。2025-2030年，市场复合年增长率预计将达到23.5%。从细分结构来看，系统(Systems)是 2024 年最大的收入来源；而在预测期内，服务(Services)将成为增速最快、盈利能力最强的细分领域。按收入计算，中国在 2024 年占全球量子计算市场的 8.4%。在亚太地区，中国市场预计到 2030 年将在量子计算收入规模上位居区域首位。

3、量子精密测量

量子精密测量通过对外界物理量微小变化引起的量子态变化进行调控与观测，实现高精度传感测量，在精度、灵敏度与稳定性等核心指标上相较传统技术实现数量级提升。量子精密测量具有技术路线多元、应用场景广泛、战略价值突出的特征，其核心优势在于利用量子叠加、量子纠缠以及量子非经典关联等物理特性，实现对传统传感测量能力的指数级提升，从而显著增强测量的精度、灵敏度和分辨率等关键指标。

量子精密测量系统通过对原子、离子、光子等微观粒子体系的量子态进行制备、调控与观测，可对外部物理量变化进行更加精准、可靠且具备可溯源性的测量与感知。当前量子精密测量的主要技术路径包括冷原子干涉、核磁/顺磁共振、金刚石氮空位色心、无自旋交换弛豫(SERF)原子自旋技术，以及利用量子纠缠或压缩态实现的增强探测等。

量子测量能够覆盖的物理量种类极为丰富，包括频率、时间、重力场、加速度、角速度、磁场、电场、温度以及物质痕量检测等。凭借其在测量能力上的突破性优势，量子精密测量技术已在基础科研、国防军工、航空航天、定位导航、环境监测、生物医疗、资源勘探等多个行业领域展现出广泛的应用潜力与战略价值。随着量子精密测量各方向技术研究的深入推进，以及样机产品研发的持续加速，国内相关初创企业及配套应用企业数量已超过百家，产业链与产业生态初具规模，为商业化奠定了基础。从产业链结构来看，我国量子精密测量产业可分为上游核心器件与材料、中游系统设备研发制造和下游多行业应用三个主要环节：

上游环节涵盖激光器、微波源、探测器、高纯度同位素、原子气室等核心硬件，以及电子元器件、光学元件、射频组件、连接线缆等辅助器件，并配套低温、磁屏蔽、真空、隔振等环境保障系统，为整机设备的稳定性和灵敏度提供基础支撑；

中游主要由系统设备制造商构成，负责将科研成果工程化并形成样机产品。当前原子钟、原子重力仪等设备已进入初步商业化阶段；量子磁力计、光量子雷达等处于工程化攻关与应用试点阶段；量子关联成像、里德堡原子天线等仍处于原型机研发阶段，但在科研仪器、医疗仪器和国防装备等领域展现出显著潜力，有望率先实现产业化突破；

下游应用领域广泛，涵盖基础科研、国防军工、生物医疗、能源开发、工业制造、资源勘探及环境监测等行业，量子精密测量正逐步成为传统传感测量的重要补充与升级方案，未来随着性能优化与成本下降，有望形成更大规模的应用渗透。

尽管产业发展势头良好，但仍需关注若干现实挑战：部分量子精密测量技术仍处于实验室或原型机阶段，距离满足复杂工程场景需求仍有差距，需要产业界与学术界协同攻关；同时，量子精密测量的商业价值尚未完全显现，社会资本投入有限，对规模化商用形成制约。因此，需进一步加大公共研发资金支持力度，吸引创业投资参与，共同推动商业化与产业化进程的加速。

（1）全球规模

根据光子盒发布的《2025 全球量子传感产业发展展望》，从整体来看，量子精密测量产业规模呈持续扩张态势，预计将从 2024 年的 16.74 亿美元增长至 2035 年的 44.97亿美元，年均复合增长率达到 9.40%。各类量子精密测量仪器的市场份额均随着时间推移不断扩大，反映出量子精密测量技术在多行业应用中的巨大潜力以及市场需求的持续增长：

时频测量领域长期占据最大的市场份额。预计到 2035 年，量子时钟产业规模将达到 11.6 亿美元，年复合增长率为 5.47%。尽管该领域规模占比较高，但增速相对平稳，主要得益于量子时钟技术在国家授时、导航、通信等关键领域的基础性地位。

重力测量市场未来十年的扩张最为显著，到 2035年预计规模可达 10.9亿美元，年复合增长率为 17.19%。这一增长与量子重力仪在资源勘探、地质监测及能源开发中的重要价值密切相关，尤其是在矿产、石油和地下结构探测等场景中展现出的巨大应用潜力。

磁力测量领域同样是未来发展重点之一，技术体系相对成熟，应用基础广泛。预计到 2035 年其市场规模将达到 11.9 亿美元，年复合增长率为 8.11%，主要受益于在医学影像、科学研究、国防探测等领域的持续需求。 旋转测量、电场测量、温度测量和压力测量等细分方向的产业规模虽然相对较小，但增速同样不容忽视。这些技术主要受到特定工业、科研以及高精度感知需求的驱动，具备在专业化场景中实现突破的潜力。

（2）中国市场

近年来，我国在量子测量领域发展迅速，政策支持不断强化，科研投入持续增加，产业化进程显著提速。在基础研究方面，中国科学院等科研机构在量子传感器核心原理与关键技术突破上取得一系列重要成果，自主研制的高精度原子钟等设备已达到国际先进水平。同时，部分企业敏锐布局量子传感器产业链，积极推进技术工程化和应用落地。

从产业规模看，2024 年中国量子测量产业规模增至 21.4 亿元，同比增长超过 30%，在政策推动和市场需求增长双驱动下呈现加速扩张态势。近年来，国内从事量子测量技术产业化的企业快速涌现，整体产业化能力同步提升。

资本市场的活跃也进一步加速了行业发展。自 2025 年以来，中国已有多家量子测量企业获得融资，其中中科酷原于 2025 年 2 月与 7 月完成两轮融资；2025 年 5 月，国测量子完成 A 轮融资，投资方包括河北沿海产业投资基金、粤科金融与湖州经开集团。资本力量的加持，无疑为我国量子测量产业的规模化发展注入了更强动力。从量子精密测量行业的投融资企业地域分布来看，安徽省目前占比最高，约为 41%。

近年来，安徽合肥在量子科技领域持续领先，已率先构建覆盖量子计算、量子通信与量子精密测量的全链条产业生态，形成从基础研究、技术攻关到产业化应用的完整闭环。在以云飞路“量子大道”为核心的产业集聚区内，已汇聚上下游企业90 余家，其中国盾量子、本源量子、国仪量子等企业深耕合肥，通过分工协作、相互赋能，推动区域量子技术产业规模化发展。这一成熟完备的产业生态也吸引了大量投融资机构的持续关注。除安徽外，北京、浙江、湖北等省市的量子精密测量投融资活动同样活跃，但整体数量相对有限。

目前国内专门围绕量子精密测量布局的产业基金仍较少，与行业联系较为紧密的基金主要有 4 支。其中，合肥市共创接力创业投资基金作为安徽省首支 S 基金，已先后与科勒资本和上实盛世达成合作，重点投向集成电路、量子技术等关键产业链，并成功落地多笔投资项目。该基金同时开启了受让基金份额、合作设立二级 S 基金、直接投资等多元化运营模式，推动量子产业资本运作提速。总体来看，目前中国量子精密测量行业的兼并重组事件仍然较少，现有案例主要以横向并购为主。

（3）产业政策不断出台，产业发展动力强劲

近年来，我国政府不断出台政策，中央和地方不断加大投入力度，加快量子信息产业发展。从总体趋势看，我国量子信息产业政策正从顶层设计逐步走向关键技术攻关与应用场景落地。2025 年 3 月，第十四届全国人大三次会议审议《2025 年政府工作报告》，将量子科技纳入未来产业发展的重点领域，强调扩大科研投入，推动量子科技与生物科技、脑机智能等前沿技术协同演进，加快量子技术从科研突破走向产业化。

2025 年 6 月，市场监管总局与工业和信息化部联合发布《计量支撑产业创新生产力发展行动方案（2025-2030 年）》，聚焦量子计量和量子传感关键技术，推动量子传感器在温度、磁场、重力等方向的标准化、小型化与产业化应用，强调量子精密测量在工业、能源和国防领域的支撑作用。

2025 年 10 月，《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十五个五年规划的建议》中将量子通信、量子计算、量子精密测量纳入未来产业布局，提出构建多技术路线、探索商业模式、强化监管体系等要求，进一步从国家战略层面明确量子信息产业的长期发展方向。总体来看，政策内容从科研任务向市场应用逐步延展，覆盖关键技术突破、核心器件体系构建、产业链完善和应用推广，为我国量子信息产业形成系统化、全链条的发展路径提供了坚实支撑。