圖：各國量子計(jì)算規(guī)劃表，國海證券，AlphaEngine
2019 - 2025年歐美發(fā)達(dá)國家在量子計(jì)算領(lǐng)域推出大量投資法案與戰(zhàn)略規(guī)劃。
其中，美國于2025年9月23日白宮發(fā)布的2027財(cái)年政府研發(fā)優(yōu)先事項(xiàng)備忘錄中，明確將 人工智能 與 量子計(jì)算 列為2027年研發(fā)預(yù)算優(yōu)先級(jí)首位，并指出量子計(jì)算正從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵拐點(diǎn)已至， 2027年是重要拐點(diǎn) 。
近兩年，歐美、日本等發(fā)達(dá)國家相繼收緊量子技術(shù)出口。
以稀釋制冷機(jī)為例，2022 年美國一紙禁令， 行業(yè)龍頭Bluefors和Leiden Cryogenics公司設(shè)備已不對(duì)中國出售，間接印證了行業(yè)拐點(diǎn)的說法。
圖：各國量子計(jì)算出口管制，國海證券，AlphaEngine
第二，產(chǎn)業(yè)巨頭加快布局，量子計(jì)算龍頭頻繁獲得巨額融資 。
英偉達(dá)于2025年9月4日、9月9日、9月10日，先后投資霍尼韋爾旗下Quantinuum、QuEraComputing、PsiQuantum，覆蓋離子阱、中性原子、光量子三大路線。
以 Quantinuum為例，公司由霍尼韋爾控股，完成6億美金融資后公司估值達(dá)100億美元。
這一投資標(biāo)志著英偉達(dá)對(duì)量子計(jì)算的態(tài)度從年初的“商業(yè)化需幾十年”轉(zhuǎn)向積極支持，也意味著量子計(jì)算賽道迎來巨頭背書，商業(yè)化加速期即將到來。
此外，2025 年 9 月 16 日，Bluefors 官網(wǎng)掛出重磅訂單，Interlune 將在 2028-2037 年間，每年向它輸送 10 000 升氦-3，用于量子計(jì)算的核心設(shè)備 稀釋制冷機(jī)。
按每臺(tái) 稀釋制冷機(jī)年均消耗20–100 L 冷卻液來計(jì)算，這筆訂單 可支撐每年100-500臺(tái)新設(shè)備需求， 為下量子計(jì)算的產(chǎn)業(yè)應(yīng)用提前囤糧。
目前全球量子計(jì)算產(chǎn)業(yè)采用的六條主流技術(shù)路線分別是：超導(dǎo)、離子阱、光子、中性原子、拓?fù)洹⒆孕?，每種技術(shù)路徑因計(jì)算方法的科學(xué)本質(zhì)不同而各有優(yōu)劣，尚未有單一技術(shù)路線形成絕對(duì)主導(dǎo)。
從成熟度來看，超導(dǎo) ≈ 離子阱 > 光子 ≈ 中性原子 > 自旋 > 拓?fù)洹?/p>
上篇中我們介紹了 超導(dǎo)、離子阱這兩種技術(shù)路徑，下面我們來分析余下的四種 。
六條量子計(jì)算路徑的詳細(xì)對(duì)比請(qǐng)見下表。內(nèi)容比較硬核，可以存下來慢慢看。
圖：量子計(jì)算技術(shù)路徑對(duì)比，BofA， AlphaEngine
光量子計(jì)算以光子作為信息載體，其核心原理在于利用光子豐富的物理自由度（如偏振、路徑、時(shí)間、頻率等）來編碼量子比特（Qubit）。
與依賴物質(zhì)構(gòu)建量子比特的路線不同，該技術(shù)通過線性光學(xué)元件（如分束器、相位調(diào)制器）對(duì)光子量子態(tài)進(jìn)行精準(zhǔn)操控，從而實(shí)現(xiàn)量子邏輯門操作與信息處理 。
這種方式避免了直接操控物質(zhì)粒子，為構(gòu)建量子計(jì)算機(jī)提供了獨(dú)特的物理實(shí)現(xiàn)路徑。
光量子路線的比特相干時(shí)間極長(zhǎng)且抗環(huán)境干擾能力強(qiáng)，理論上可實(shí)現(xiàn)極高的保真度。
其次，該系統(tǒng)可在室溫下運(yùn)行，無需昂貴復(fù)雜的極低溫稀釋制冷設(shè)備，顯著降低了硬件成本和運(yùn)營復(fù)雜度。
第三，光子天然適配現(xiàn)有光纖通信網(wǎng)絡(luò)，為構(gòu)建分布式量子計(jì)算和量子互聯(lián)網(wǎng)提供了便利。
近年來，光量子計(jì)算路線在特定問題求解和商業(yè)化探索上均取得顯著進(jìn)展。
中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)團(tuán)隊(duì)研制的“九章三號(hào)”光量子計(jì)算原型機(jī)在處理高斯玻色取樣問題上持續(xù)刷新世界紀(jì)錄，驗(yàn)證了光量子路線在實(shí)現(xiàn)“量子計(jì)算優(yōu)越性”方面的巨大潛力。
以QCi公司為代表的企業(yè)正加速商業(yè)化進(jìn)程，其基于專利光子技術(shù)開發(fā)的Dirac系列量子優(yōu)化機(jī)、熵量子計(jì)算系統(tǒng)等產(chǎn)品已推向市場(chǎng)。
同時(shí)，PsiQuantum等公司也在積極展示其基于光子的大規(guī)?？蓴U(kuò)展計(jì)算平臺(tái)。
中性原子量子計(jì)算是一種利用激光精確操控單個(gè)中性原子的技術(shù)路線。
其核心原理是使用光鑷（Optical Tweezers）或光晶格（Optical Lattices）在真空中囚禁并排列大量中性原子（如銣原子、銫原子），形成高度有序的原子陣列。
通過激光將特定原子激發(fā)到高能級(jí)的里德堡態(tài)（Rydberg State），處于該狀態(tài)的原子體積會(huì)急劇膨脹，從而與其他原子產(chǎn)生強(qiáng)烈的長(zhǎng)程相互作用。
這種可控的相互作用被用于構(gòu)建量子邏輯門，實(shí)現(xiàn)量子比特的編碼與操控，或直接用于模擬復(fù)雜的量子多體系統(tǒng)演化。
中性原子路線在規(guī)?；瘮U(kuò)展方面展現(xiàn)出巨大潛力，是當(dāng)前量子比特?cái)?shù)量增長(zhǎng)最快的技術(shù)路線之一 。
2025年的一個(gè)標(biāo)志性成就是Atom Computing公司發(fā)布了其1225原子陣列的中性原子量子計(jì)算原型機(jī)，這是全球首個(gè)公開宣布突破千位量子比特的系統(tǒng)，確立了該路線在規(guī)模上的領(lǐng)先地位。
在此之前，哈佛大學(xué)的49原子陣列和QuEra公司的256原子原型機(jī)已驗(yàn)證了該技術(shù)的可行性。
目前，國內(nèi)外企業(yè)正加速布局，致力于提升原子陣列的穩(wěn)定調(diào)控技術(shù)，推動(dòng)該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室設(shè)備向工業(yè)級(jí)應(yīng)用過渡。
自旋量子計(jì)算路線的核心是利用成熟的半導(dǎo)體工藝，在硅基襯底（如硅-鍺合金）上制造納米級(jí)的量子點(diǎn)結(jié)構(gòu)，以束縛單個(gè)電子或空穴。
該技術(shù)將電子的自旋量子態(tài)（上或下）作為量子比特進(jìn)行信息編碼，通過施加在金屬柵極上的電壓，可以對(duì)量子比特進(jìn)行全電學(xué)操控，利用電偶極自旋共振等機(jī)制實(shí)現(xiàn)量子態(tài)的初始化、翻轉(zhuǎn)（邏輯門操作）和讀出。
自旋路線最大的戰(zhàn)略價(jià)值在于其與現(xiàn)有CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）制造工藝的高度兼容性。
這意味著量子芯片的生產(chǎn)可以最大程度地復(fù)用全球半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)數(shù)十年來積累的龐大基礎(chǔ)設(shè)施、設(shè)備和供應(yīng)鏈，為實(shí)現(xiàn)超大規(guī)模集成和成本控制提供了明確路徑。
Intel公司推出的Tunnel Falls芯片即是這一路線的代表性產(chǎn)品，它驗(yàn)證了在300mm晶圓上利用先進(jìn)半導(dǎo)體工藝制造量子比特陣列的可行性，為量子計(jì)算從實(shí)驗(yàn)室走向大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)提供了關(guān)鍵支撐。
拓?fù)淞孔佑?jì)算的理論基礎(chǔ)極具顛覆性，其核心是利用物質(zhì)的拓?fù)湫再|(zhì)而非單個(gè)粒子的物理狀態(tài)來編碼和處理量子信息。
該路線以任意子（Anyon），特別是馬約拉納費(fèi)米子（Majorana Fermion）或其零能模（Majorana Zero Modes）作為量子比特的載體。
與傳統(tǒng)量子比特將信息存儲(chǔ)于局部物理屬性（如自旋）不同，拓?fù)浔忍氐男畔⒈环蔷钟虻鼐幋a在這些準(zhǔn)粒子的集體拓?fù)潢P(guān)聯(lián)中。
量子計(jì)算過程通過在時(shí)空中“編織”（Braiding）這些準(zhǔn)粒子的世界線來執(zhí)行，這種編織操作在拓?fù)渖鲜欠€(wěn)定的，從而賦予了計(jì)算過程天然的魯棒性。
拓?fù)淞孔佑?jì)算路線目前仍處于早期實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證階段，技術(shù)成熟度最低，微軟是其最主要的推動(dòng)者 。
標(biāo)志性進(jìn)展是微軟于2025年2月發(fā)布的“Majorana 1”芯片，該芯片采用了新型拓?fù)浜诵募軜?gòu)，其短期目標(biāo)并非直接進(jìn)行大規(guī)模計(jì)算，而是旨在實(shí)驗(yàn)性地驗(yàn)證拓?fù)浔Ｗo(hù)特性的存在與有效性。
盡管微軟設(shè)定了在數(shù)年內(nèi)實(shí)現(xiàn)工業(yè)級(jí)問題求解能力的長(zhǎng)期目標(biāo)，但目前尚未有完全功能的拓?fù)淞孔颖忍乇粚?shí)驗(yàn)證實(shí)。
現(xiàn)階段，微軟通過Azure Quantum平臺(tái)提供混合量子云服務(wù)，作為其拓?fù)渎肪€成熟前的過渡商業(yè)化策略。
講完量子計(jì)算的主要技術(shù)路徑后，我們來梳理一下當(dāng)前全球主要科技公司在量子計(jì)算領(lǐng)域的最新布局。
目前量子計(jì)算領(lǐng)域的主要參與者可以分為兩類，分別是科技巨頭和專業(yè)公司，前者側(cè)重生態(tài)布局，后者嘗試單點(diǎn)突破，我們分別來看。
圖：量子計(jì)算公司分類， AlphaEngine FinGPT 作圖
IBM作為超導(dǎo)路線的長(zhǎng)期領(lǐng)導(dǎo)者，其戰(zhàn)略核心是沿著明確的硬件路線圖持續(xù)迭代，以實(shí)現(xiàn)商業(yè)級(jí)容錯(cuò)量子計(jì)算。
公司已推出120量子比特的Nighthawk處理器，并規(guī)劃在2029年交付包含200個(gè)邏輯量子比特的Starling系統(tǒng)，遠(yuǎn)期目標(biāo)是在2033年實(shí)現(xiàn)擁有2000個(gè)邏輯量子比特的Blue Jay系統(tǒng)。
圖： IBM Innovation Roadmap
為支撐硬件發(fā)展，IBM通過Qiskit引擎強(qiáng)化量子與高性能計(jì)算（HPC）的協(xié)同，并積極研發(fā)qLDPC糾錯(cuò)碼，其碼率較傳統(tǒng)表面碼提升10倍，旨在從根本上解決量子計(jì)算的糾錯(cuò)效率問題，鞏固其在全棧量子解決方案中的領(lǐng)先地位。
谷歌同樣深耕超導(dǎo)路線，但其近期戰(zhàn)略重心聚焦于率先攻克量子糾錯(cuò)這一核心瓶頸。
2024年底，谷歌推出的105量子比特Willow芯片，首次在實(shí)驗(yàn)中實(shí)現(xiàn)了碼距（d=7）的表面碼糾錯(cuò)，突破了困擾業(yè)界30年的糾錯(cuò)閾值，是邁向容錯(cuò)計(jì)算的關(guān)鍵一步。
圖： Willow metrics
基于此，谷歌設(shè)定了2030年量產(chǎn)百萬級(jí)物理量子比特處理器的激進(jìn)目標(biāo)。
此外，其最新研究表明，破解2048位RSA加密所需資源較2019年預(yù)測(cè)大幅降低20倍，顯示出其在算法和硬件協(xié)同優(yōu)化上的強(qiáng)大實(shí)力，加速了量子計(jì)算對(duì)經(jīng)典密碼體系構(gòu)成實(shí)質(zhì)性威脅的進(jìn)程。
微軟采取了差異化競(jìng)爭(zhēng)策略，押注于高風(fēng)險(xiǎn)、高回報(bào)的拓?fù)淞孔佑?jì)算路線。
2025年2月，微軟發(fā)布全球首款拓?fù)淞孔有酒琈ajorana 1，通過操控馬約拉納準(zhǔn)粒子來構(gòu)建量子比特，理論上具有更高的內(nèi)在穩(wěn)定性和抗干擾能力，有望從物理層面大幅降低糾錯(cuò)開銷。
圖： Microsoft’s Majorana 1
微軟計(jì)劃在未來幾年內(nèi)將該技術(shù)擴(kuò)展至百萬量子比特規(guī)模，意圖繞開當(dāng)前主流路線復(fù)雜的糾錯(cuò)難題，實(shí)現(xiàn)“彎道超車”。
同時(shí)，微軟積極推動(dòng)“量子+AI”的協(xié)同應(yīng)用，旨在構(gòu)建一個(gè)以拓?fù)淞孔佑?jì)算為核心、與經(jīng)典AI能力深度融合的混合計(jì)算新生態(tài)。
英偉達(dá)在量子計(jì)算領(lǐng)域扮演著獨(dú)特的“賦能者”和“集成者”角色，其戰(zhàn)略并非自研量子計(jì)算機(jī)，而是構(gòu)建一個(gè)開放的量子-經(jīng)典混合計(jì)算生態(tài)。
一方面，英偉達(dá)推出CUDA-Q軟件平臺(tái)，旨在統(tǒng)一連接和調(diào)度不同技術(shù)路線的量子處理器（QPU）與自家的GPU集群（如GB200 NVL72），極大降低了混合計(jì)算的開發(fā)門檻。
另一方面，通過旗下基金NVentures，英偉達(dá)密集投資了三大主流技術(shù)路線的頭部公司。
圖： Quantum ecosystem mapped out by NVIDIA
近期英偉達(dá)在量子計(jì)算領(lǐng)域的投資包括：離子阱龍頭Quantinuum的6億美元融資（投前估值100億美元）、中性原子公司QuEra的B輪融資，以及光量子先鋒PsiQuantum的10億美元E輪融資（投后估值70億美元）。
這一系列投資確保英偉達(dá)在量子計(jì)算的未來技術(shù)路線競(jìng)爭(zhēng)中占據(jù)有利位置，并通過其平臺(tái)整合能力，成為連接所有量子硬件與廣大應(yīng)用市場(chǎng)的核心樞紐。
D-Wave作為量子退火商業(yè)化先鋒，通過Leap™量子云服務(wù)與Advantage系列整機(jī)銷售相結(jié)合的模式，已成功驗(yàn)證其商業(yè)可行性。
其客戶覆蓋德國尤利希超算中心等科研機(jī)構(gòu)及福特、西班牙CaixaBank等大型企業(yè)。
圖：Diagram of Advantage2
D-Wave商業(yè)化進(jìn)程不斷加速，2025年Q1營收同比增長(zhǎng)高達(dá)500%至1500萬美元，毛利率達(dá)到92.5%，虧損顯著收窄，顯示出強(qiáng)大的盈利潛力。
D-Wave在特定優(yōu)化問題上展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢(shì)，例如，在福特Otosan的生產(chǎn)調(diào)度中將效率提升6倍18，在物流配送和金融投資組合優(yōu)化中將計(jì)算時(shí)間縮短80%-90%。
Quantinuum在離子阱技術(shù)路線上處于全球領(lǐng)導(dǎo)地位，已實(shí)現(xiàn)50個(gè)糾纏邏輯量子比特，保真度超過98%，為攻克量子糾錯(cuò)、邁向通用容錯(cuò)量子計(jì)算（FTQC）奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。
?圖： Quantinuum’s hardware roadmap
公司于2025年9月完成由英偉達(dá)等巨頭參投的6億美元融資，投前估值高達(dá)100億美元，彰顯了市場(chǎng)對(duì)其技術(shù)路徑和商業(yè)前景的高度認(rèn)可。
Quantinuum商業(yè)化路徑相對(duì)清晰， 計(jì)劃于2025年發(fā)布新一代系統(tǒng)Helios，并設(shè)定了2027年實(shí)現(xiàn)100個(gè)邏輯量子比特、并在前后啟動(dòng)IPO的明確目標(biāo)。
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