中投网2026-09-11 08:33 来源：中投顾问产业研究大脑
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核心观点：量子科技产业链的价值分布呈现“上游卡脖子、中游拼集成、下游拓场景”的特征。当前国产替代最紧迫的环节在上游核心部件，而中游整机竞争决定技术路线的主导权，下游应用生态尚在培育中。理解这三层架构的分工、现状与差异，才能真正看清中国量子科技产业发展的重心所在。
一、上游核心部件
如果把量子计算机看作一座城市，那么上游核心部件就是这座城市的“水电气网”——没有它们，再宏伟的建筑也无法运转。上游产业链主要涵盖极低温环境（稀释制冷机）、精密测控系统、核心光子/芯片组件三个领域。欧美企业在这些领域起步早、积累深，长期占据主导地位。中国企业在外部技术封锁的“倒逼”下，近年来实现了从“0到1”的突破，国产化进程明显加速。
（一）稀释制冷机
稀释制冷机是超导量子计算路线的核心基础设施。它的任务是为量子芯片提供接近绝对零度（10mK级）的极低温环境，以维持量子比特的相干性。一台稀释制冷机的原理说起来很绕，但你只需要知道一件事：没有它，超导量子计算机就没法工作。它被称为量子时代的“工业冰箱”，其核心价值在于能够长时间稳定维持接近绝对零度的环境，是超导量子比特保持相干性的必要条件。
全球市场格局与禁运冲击。据ICV数据，2024年全球10mK级稀释制冷机市场规模约3.54亿美元。从地区分布看，欧洲以约1.47亿美元（占比41.5%）占据全球首位，北美约1.15亿美元（占比32.5%）紧随其后，中国约0.58亿美元（占比16.4%）位居第三。芬兰Bluefors和英国Oxford Instruments凭借与IBM、谷歌等头部企业的深度联合研发，主导全球市场。
这对中国来说意味着什么？2021年、2022年，中国分别进口了60台、53台稀释制冷机；2023年，根据市场公开数据，仅中标成交4台进口稀释制冷机；2024年，中国已经彻底无法进口稀释制冷机。从一年五六十台到完全断供，这种断崖式下跌对国内超导量子计算研发的冲击可想而知。需要说明的是，ICV数据中“中国约0.58亿美元”主要反映国产稀释制冷机的销售规模及禁运前已签订单的交付，2024年新增进口已基本归零。
国产化进展：从“跟跑”到“并跑”。外部封锁反而加速了国产替代。据公开报道，中科院物理研究所于2021年成功研制国内首套10mK无液氦稀释制冷机，打破国外垄断。目前国内主要竞争者包括量羲技术、合肥知冷、国盾量子、本源量子、中电科十六所、中船鹏力等。值得一提的是，本源量子自主研发的本源SL400稀释制冷机已实现国产化交付。2025年12月，全国首个《无液氦稀释制冷机》国家标准（GB/T 46756-2025）正式发布，将于2026年7月1日起实施，标志着国产稀释制冷机从“能用”进入“有标可依”的产业化阶段。
仍面临的挑战。国产设备虽已实现整机突破，但核心技术仍有关键瓶颈。据行业报告，脉冲管冷头、高精度温度传感器、氦-3气体等关键部件仍依赖进口，国产替代品在精度和稳定性方面尚有差距。此外，国内企业多“单打独斗”，缺乏如Bluefors与IBM那样的深度协同研发模式。
图表：中国稀释制冷机市场格局及国产化进程
数据来源：ICV、银河证券、中投产业研究院
（二）量子测控系统、单光子探测器与其他核心部件
量子测控系统是量子计算机的“神经中枢”，承担着量子芯片精密信号生成、采集与控制的核心职能。2025年5月，本源量子推出支持500+量子比特的中国第四代自主量子计算测控系统“本源天机4.0”，该系统在扩展性、集成度、性能稳定性及自动化水平方面实现跨越式提升，搭载了四大核心软件。
单光子探测器是量子密钥分发和光量子计算中不可或缺的核心元件。它的性能直接影响量子通信的安全距离和量子计算的灵敏度。国产单光子探测器近年来在探测效率和暗噪声控制上取得长足进步，但部分高端型号仍依赖进口。
窄线宽激光器是离子阱和中性原子量子计算路线的关键设备，对频率稳定性和噪声控制要求极高。虽然国内已有相关产品，但在核心器件性能指标上与国外先进水平仍有差距。
二、中游整机集成与技术路线分化
中游是量子计算产业链的核心环节——这里既诞生了形形色色的量子计算机原型机，也孕育了将硬件能力包装成服务的量子计算云平台。目前，全球范围内中游参与者既包括IBM、谷歌等科技巨头，也包括IonQ、Quantinuum等专注量子技术的创业公司，在中国则是国盾量子、本源量子等为代表的自主研发力量。
（一）整机竞争格局
量子计算机整机价格从数千万元到上亿元不等，价格差异取决于比特数、保真度、配套设备等指标。国内外代表企业在技术路线上各有侧重：
超导路线：IBM、谷歌、国盾量子、本源量子。这是目前产业化进展最快、企业参与最多的路线。谷歌Willow证明了随着物理比特规模增加逻辑错误率可指数级下降；IBM的Nighthawk处理器通过218个可调耦合器实现了架构转型。
离子阱路线：IonQ、Quantinuum。该路线在保真度方面优势明显，IonQ实现99.99%的双量子比特门保真度，Quantinuum Helios达到商用级最高综合精度，但系统复杂度和光学系统成本仍较高。
光量子路线：PsiQuantum、Xanadu，国内有图灵量子、玻色量子等。可在室温运行、易于网络化，但光子损耗和纠缠概率性是核心挑战。
中性原子路线：QuEra、Pasqal等。天然一致的量子比特、可扩展阵列、支持并行门操作，但电子学扩展存在挑战。
量子退火：D-Wave是该路线的标志性企业，是目前唯一已有商业化收入（用于优化问题）的量子计算模式，但非通用量子计算。
（二）量子计算云平台
量子计算云平台已成为中游重要载体——它通过云端接入方式封装硬件、控制系统和开发环境，大幅降低使用门槛，使研究人员和企业无需承担巨额硬件投资即可使用量子算力，是推动技术普惠的核心基础设施。
据ICV发布的《2025全球量子计算云平台测评报告》，测评体系从“量子硬件资源、云平台服务性能、软件与算法生态、安全性和易用性”五个维度构建，其中权重最高的是“云平台服务性能”和“量子硬件资源”，这反映出行业竞争已从单纯追求“比特数量”转向“平台实用性与工程化能力”。国际平台如IBM Quantum Experience等在综合评分上处于领先地位，中国平台虽在硬件接入数量和用户活跃度方面与国际先进水平仍有差距，但正在快速崛起。
中国代表性云平台的突破。中电信量子集团的“天衍”量子计算云平台是全球首个具有“量子计算优越性”能力的超量融合云平台。据公开报道，截至2025年11月，该平台访问量超3700万次，覆盖60多个国家用户，累计实验任务270万。“天衍”平台已接入超导量子计算机集群，并接入搭载“祖冲之三号”同款芯片的超导量子计算机“天衍-287”——这是我国首个具备“量子计算优越性”且开放服务的量子计算云平台。本源量子的量子计算云服务全球远程访问次数超3000万次（注：“天衍”统计口径为“平台访问量”，本源为“远程访问次数”，两者统计方法不同，直接比较数值需谨慎），已完成全球163个国家和地区用户的69万个量子计算任务。
从整体来看，国内量子云平台与国际先进水平在硬件接入数量、用户规模及生态活跃度方面仍有一定差距，但“天衍-287”的上云标志着中国量子计算云平台首次迈入“量子优越性”时代，差距正在快速缩小。
图表：国内外量子计算云平台对比
数据来源：ICV、中投产业研究院
图表：中国主要量子计算整机/云平台企业概况
数据来源：ICV、银河证券、国元证券、中投产业研究院
三、下游行业应用
当前量子算力的主要用户仍是高校、国家实验室和科技企业，但金融、生物医药、化工材料等行业的应用探索正在加速。量子通信领域因技术成熟度高，已率先实现规模化商用；量子精密测量产品已在多领域完成实际部署；量子计算的行业应用目前仍以概念验证为主，但商业化前景日益清晰。
（一）量子通信
中国已建成的量子保密通信网络规模全球领先——超过1.2万公里的光纤骨干网和20余座城市的量子城域网，为量子安全技术的行业应用提供了坚实基础。
政务、金融、能源等高安全领域是QKD率先落地的典型场景。国盾量子的量子通信业务已服务于政务、金融、电力、通信运营商等高安全需求单位。据国务院国资委网站报道，中电信量子集团建成了全球规模最大、用户最多、应用最全的合肥量子城域网，并已完成北京、上海等16个重点城市量子城域网建设，为党政机关提供量子安全接入服务和数据传输加密服务。
面向公众的量子安全产品也取得了规模突破。据国务院国资委网站报道，中电信量子集团推出的全球首个量子加密安全通话与办公应用——“量子密信密话”，已在全国政务、应急、金融等领域接入上百个应用场景，用户规模突破520万，服务单位超过3000家。
PQC领域的产业化也在加速。据公开报道，2025年7月，国内首张芯片级后量子密码卡在安徽问世，支持多种前沿后量子密码算法，同时兼容传统国密算法，可在党政、金融、通信、能源等关键基础设施领域实现广泛适配与应用。
（二）量子计算
据公开信息，本源量子已与国内多家单位开展量子计算应用合作，覆盖国防、金融、医药、电力、通信、航空等多个领域。在量子计算云平台上，应用探索方向涵盖生物化学、材料制造、金融科技、机器学习等领域，“天衍”平台正推动量子算法与经典算法融合，应用于气象预测等复杂场景。
（三）量子精密测量
国盾量子的量子精密测量产品已服务于科研、气象、地质等领域。冷原子重力仪分辨率可达小数点后第八位，单光子成像雷达最远成像记录达到250公里，已在地震监测、低空经济、电力能源等领域实际部署。据前瞻产业研究院分析，国仪量子的量子精密测量仪器已在科研、半导体工业领域获得批量订单，客户包括多家知名研究机构和头部企业，商业化验证明确。
图表：中国量子科技下游主要应用场景及案例
数据来源：国务院国资委、银河证券、中投产业研究院
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