国金机械丨量子计算专题：下一代计算革命，关注核心设备环节

摘要：量子计算有望打破算力瓶颈，巨头公司纷纷入局。量子计算机基础的信息单位称为量子比特，量子比特具备量子叠加原理，n个量子比特可实现2^n的计算能力，在特定领域具备远超经典计算机的优势。谷歌、IBM等大厂纷纷入局，持续投资量子计算，规划2030年左右将量子计算机的量

投资逻辑：

量子计算，未来将至

量子计算有望打破算力瓶颈，巨头公司纷纷入局。量子计算机基础的信息单位称为量子比特，量子比特具备量子叠加原理，n个量子比特可实现2^n的计算能力，在特定领域具备远超经典计算机的优势。谷歌、IBM等大厂纷纷入局，持续投资量子计算，规划2030年左右将量子计算机的量子比特数提升至百万个级别。

超导是量子计算机主流路线，主流厂商包括IBM、Google、国盾量子、本源量子。目前全球量子计算机技术路线包括超导量子、离子阱、光量子、中性原子、半导体、拓扑量子等多个技术路线，超导技术路线易于设备集成和扩张量子比特数量，是目前最主流的技术路线（占比36%），代表厂商包括IBM、Google、国盾量子、本源量子等。

量子计算成为中美必争之地，自主可控正当时

产业进入核心应用示范阶段，龙头控股权转移推动商业化进程。目前头部产品量子比特达到数百，能够满足某些场景应用，量子计算机进入核心应用示范节点。根据光子盒，全球量子计算产业规模有望从2024年50.4亿美元提升至2030年的2199.8亿美元，期间CAGR达87.64%。2025年1月国盾量子大股东从科大控股变更为中电信量子集团，将打通量子计算硬件和商业化之间的链条，国内量子计算商业化有望提速。

量子信息产品受美限制出口，自主可控为必经之路。现阶段，量子计算呈现中美欧三足鼎立的格局，市场规模占比分别为29.7%、28.8%、25.3%。近年美国出台政策禁止向中方出口量子信息技术产品，2024年中国已经不能进口量子计算稀释制冷机；美国打压中国量子发展的同时，将2025-2029年量子研发拨款从合计18亿美元上修至27亿美元，量子计算成为中美必争之地。国产量子计算机量子比特数基本对标海外多数头部厂商、量子科技被连续三次写入政府工作报告，技术水平逐步对标&政策重视，量子计算自主可控有望持续推进。

板块景气度迎拐点，关注稀释制冷机、测控系统

核心公司订单&收入快速增长，印证板块景气度拐点。25H1量羲技术、国盾量子（量子计算领域）实现收入分别为7080万元（已接近24年全年值）、5596万元（+284%），同期合同负债分别为4324万元、6939万元，相对24年底大幅增长，板块景气度拐点显现。

上游占全产业链市场规模的40%，关注上游核心硬件环节。量子计算上游包括测控系统、量子比特环境等，市场规模占比达40%。1）量子比特环境：核心设备稀释制冷机为量子芯片提供10mK的超低温工作环境，在被“禁运”制裁下，国产设备实现突围，最低制冷温度对标海外龙头。2）测控系统：量子计算测控系统是实现量子比特操控、读取和纠错的核心设备，类比于经典计算机的主板。国产测控系统可操控量子比特规模最高达1000个，该指标基本对标海外是德科技等头部厂商。上游核心硬件环节已经基本实现国产替代或性能对标，具备技术能力的供应商有望受益国产量子计算产业增长。

投资建议

在中美竞争、政策重视、股权合作综合推动下，我国量子计算产业持续推动自主可控，产业规模有望快速扩张。核心公司订单、收入高增，印证板块景气度拐点，我们看好上游核心设备需求有望持续释放，建议重点关注稀释制冷机和测控系统。

风险提示

量子计算机研发进展不及预期、技术路线变动风险、资金支持不及预期。

一、量子计算，未来将至

1.1 量子计算有望打破算力瓶颈

量子计算机硬件由主处理层、控制处理层、测控层、量子数据层组成。1）量子数据层：量子比特所在层；2）测控层：根据需要对量子进行操作和测量；3）控制处理层：确认操作和算法序列；4）主处理层：用于处理网络访问、大存储阵列和用户界面，该层通过高速宽带与控制处理器连接。

量子比特可处于两个基态|0>，|1>线性组合的任意叠加态。经典计算机中最基本的单位被称为经典比特，经典比特拥有两种互斥状态“0”，“１”，在任意时刻只能处于其中之一的状态。与之对应的量子计算机中基本单位被称为量子比特（quantum bit），它可以处于由两个基态|0>，|1>组合的任意叠加态。

量子叠加原理助力量子计算能力指数级增长。量子叠加：一个量子比特在理论上可以同时代表两个经典比特，n个量子比特能同时包含2^n个数的信息。运算能力指数扩张：量子计算机对这n个量子比特的运算就同时完成了对2^n个数的运算。想象一下，传统计算机像一个人一次只能走一条路，而量子计算机则像一个人可以同时在多条道路上并行前进，速度自然也更快。

量子计算在搜索最优解等过程具备领先优势。量子计算将是传统计算（包含GPU智算）的分支，两者未来并非处于相互替代地位。量子计算的核心优势在于：量子比特为基础计算单元，量子计算机利用量子叠加原理，使得计算性能呈指数级上升。因此在搜索最优解等过程中具备优势。

1.2 海外巨头公司规划2030年左右量子计算机达到百万比特

海外巨头公司规划2030年左右量子计算机比特数达到百万比特。量子比特是量子计算机的基本信息单位，量子比特个数一定程度决定了量子计算机的计算能力，海外巨头公司均大力发展量子计算，多数海外巨头规划2030年左右量子计算机比特数达到百万比特。

1.3超导是量子计算机主流路线，主流厂商包括IBM、国盾量子、本源量子等

超导、离子阱、光量子等多个技术路线共同推进。目前全球量子计算机技术路线包括超导量子、离子阱、光量子、中性原子、半导体、拓扑量子等多个技术路线，其中超导量子计算机是利用超导材料极低温形成的库珀电子对作为量子比特，再通过微波脉冲操控，代表厂商包括IBM、Google、国盾量子、本源量子等。

超导技术路线占比达36%，是最主流的技术路线。超导技术路线易于集成和扩张，易于增加量子比特数量，是构建大规模量子计算的核心条件，多数企业大力推动超导量子计算机研发。根据中国信通院，2024年全球超导路线量子计算机企业数量占比达36%，是最主流的技术路线。

二、量子计算成为中美必争之地，自主可控正当时

2.1产业进入核心应用示范阶段，龙头控股权转移推动商业化进程

量子计算机进入核心应用释放阶段，2024-30年全球量子计算产业规模CAGR达87.64%。目前头部量子计算机量子比特达到数百，能够满足某些场景应用，量子计算机进入核心应用示范阶段，有望步入高速发展的黄金期，专用量子计算机的商业价值或将率先释放。根据光子盒预测，全球量子计算产业规模有望从2024年50.4亿美元提升至2030年的2199.8亿美元，期间CAGR达87.64%。

量子龙头国盾量子控股权变更为中电信集团，加强量子计算商业化协同。2025年1月国盾量子大股东从科大控股变更为中电信量子集团，目前中电信量子持股国盾量子21.86%，表决权比例为40.43%，为国盾量子实控人。中电信量子集团为中国电信的量子技术商业化推动平台，控股国盾量子，将打通量子计算硬件和商业化之间的链条，国内量子计算商业化有望提速。

2.2量子信息产品受美限制出口，自主可控为必经之路

量子计算呈现中美欧三足鼎立的格局。根据光子盒研究院，2024年全球量子计算主要市场为北美、欧洲、中国，市场规模分别为15.0、14.5、12.7亿美元，占比分别为29.7%、28.8%、25.3%。

美国限制对中国量子计算相关产品出口，量子计算成为中美必争之地。近两年，美国对量子计算重视程度持续提升，已经上升到必争高地的地位，相关措施包括上修量子领域研发拨款，并限制量子技术产品向中方出口。1）上修量子计算预算：美国参议院通过《量子倡议重新授权法案》，2025-2029年对量子研发拨款从18亿美元增至27亿美元；2）限制对中方出口：美国出台《关于美国在有关国家投资某些国家安全技术和产品的条款》，禁止美国人员向中方出口量子信息技术产品。

连续三年登上政府工作报告，国内持续重视量子科技发展。1）顶层持续强调量子科技：量子科技连续三年被写入政府工作报告，顶层政策持续重视量子技术；2）工信部等出台政策：24年工信部发布《关于推动未来产业创新发展的实施意见》等政策推动量子计算发展。

技术水平逐步对标&政策重视，自主可控有望持续推进。根据光子盒研究院统计，海外大厂IBM、谷歌、Rigetti量子比特数分别为1121、156、105个，国产祖冲之三号、天衍504、云蒙的量子比特数为105、504、156个，国产量子计算机量子比特数基本对标海外多数头部厂商。

三、板块景气度迎拐点，关注稀释制冷机、测控系统

3.1 收入&订单展现板块景气度拐点，关注上游核心设备

量子计算产业链上游包括量子比特测控系统、量子比特环境、量子芯片等。

量子比特测控系统：测控系统是实现量子比特操控、读取和纠错的核心设备，供应商分为整机厂自研和第三方供应商，其中第三方供应商包括美国是德科技、瑞士Zurich等，国内的中微达信等；中游整机厂自研测控的公司包括美国IBM、Google以及国盾量子等。

量子比特环境：为超导、半导体、拓扑量子计算机提供10mK左右的极低温极低噪环境，供应商包括海外龙头Oxford Instruments、Bluefors，国内主流企业有中电科16所、国盾量子、量羲仪器、中国知冷等。

量子芯片：量子芯片通过特定条件使得离子、电子或光子形成量子态，由测控系统实现芯片内量子比特操纵，进而实现量子计算。海外供应商有IBM、Quantinuum、Atom、Infleqtion等，国内供应商有本源量子、量旋科技、国盾量子（与中科大合作）。

量子计算上游包括测控系统、量子比特环境等，市场规模占比达40%。根据光子盒，量子计算上游为量子比特测控系统、量子比特环境、芯片等，是实现量子计算的基础，2024年量子计算上游环节占全市场规模的40%。

2030年全球量子计算上游市场规模有望提升至725.7亿美元。根据光子盒《2025全球量子计算产业发展展望》，全球量子计算机上游有望迎来爆发式增长，2030年市场规模将增长至725.7亿美元。

核心公司订单&收入快速增长，印证板块景气度拐点：

核心公司订单快速增长：从合同负债角度来看，25H1量羲技术、国盾量子合同负债分别为4324万元、6940万元，相对24年底大幅增长。

核心公司收入快速增长：25H1量羲技术、国盾量子（量子计算领域）实现收入分别为7080万元（已接近24年全年值）、5596万元（+284%），景气拐点显现。

3.2核心硬件环节一：稀释制冷机自主可控正当时

稀释制冷机是量子计算机的“心脏”，量子比特极其脆弱，需要稀释制冷机提供10mK的苛刻工作环境。量子计算利用了量子态的叠加和纠缠等特性，这些特性对环境中的噪声极其敏感，哪怕是微小的热扰动，都可能导致这些特性的消失（量子态坍缩），从而破坏计算结果。为了保护量子比特的脆弱量子态，需要创造一个极致纯净、极致低温的环境（10mK左右）。

稀释制冷机通过分相制冷原理实现10mK级别制冷。稀释制冷机的核心部分主要由蒸馏室、连续换热器、中间冷板、银粉烧结换热器、混合室、真空腔抽吸循环气体处理系统等组成，通过循环氦-3和氦-4的混合物，利用其在不同温度下的相分离特性来吸收热量，从而将量子芯片的温度降低到10毫开尔文（10mK）甚至更低，在这个接近绝对零度的环境中，原子的振动几乎停止，量子比特才能“安静”地进行它们的复杂运算。

国产设备核心参数部分对标全球龙头。从全球看，量子计算稀释制冷机的主要供应商有Bluefors（芬兰）、Oxford Instruments（英国）、Leiden Cryogenics（荷兰）、CryoConcept（法国）、FormFactor（美国）等，其中Bluefors占据了全球70%市场份额。国内主要供应商包括量羲技术、合肥知冷、中电科16所，在最低制冷温度对标海外龙头，制冷量逐渐逼近。

西方限制中国稀释制冷机进口，中国目前彻底无法进口稀释制冷机，自主可控是未来主旋律。作为量子计算领域的核心仪器，高端稀释制冷机全球市场长期被欧美垄断，中国的稀释制冷机曾严重依赖进口，2022年开始美国禁止对中国出口一系列用于量子计算的稀释制冷机，包括与其相关的一切零配件。2024年中国已经无法进口稀释制冷机，自主可控刻不容缓，具备技术积累和扩产顺畅的稀释制冷机厂商有望受益。

中国稀释制冷剂市场规模有望快速扩张。全球量子计算机上游市场规模有望从2024年20.4亿美元快速提升至2030年725.7亿美元。24年中国稀释制冷机市场占全球的16.3%，为0.58亿美元，稀释制冷机为量子计算上游核心设备，有望随着量子计算对上游设备需求提升而快速扩张。

3.3核心硬件环节二：测控系统为操作量子比特的“手”，国产厂商持续突破

量子计算测控系统是实现量子比特操控、读取和纠错的核心设备。测控系统可类比于经典计算机的主板通过与量子计算芯片交互，实现对量子比特的操控、读取和纠错，实现量子计算机可靠工作。

测控系统有望向低温测控演进，市场规模快速扩张。工作于10mK温区的量子比特需要穿越复杂的电子线路和多层制冷机冷盘，才能与室温（300K）量子测控设备相连接，带来了严重的复杂互联、热传导、噪声、串扰和反馈延迟问题。为使量子比特数向百万比特扩展，测控系统或向低温测控推进，带动价值量增长，根据光子盒研究院，2030年全球量子计算测控系统市场规模将增长至217.4亿美元。

国产测控系统在量子比特规模上对标海外龙头。海外测控系统有是德科技、Quantum Machines、苏黎世仪器、IBM、Google等，国产测控系统公司有国盾量子、本源量子、中微达信等，其中国盾量子测控系统可操纵1000个量子比特规模，对标海外龙头是德科技。国产厂商测控系统与海外头部没有显著差距，有望受益于量子测控系统需求扩张。