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2023-05-10 15:05:45 来源:尚普咨询集团 浏览量:3277
一、量子信息行业概述
量子信息是指利用量子力学原理对信息进行编码、存储、传输、处理和测量的技术,是继经典信息技术之后的新一代信息技术。量子信息技术具有以下特点:
(1)高效性。量子计算机利用量子比特(qubit)作为基本计算单元,可以实现指数级的并行计算能力,对于一些经典计算机难以解决或者需要很长时间解决的问题,如大数分解、优化组合、机器学习等,量子计算机可以在多项式时间内给出答案。
(2)安全性。量子通信利用光子(quantum bit)作为基本传输单元,可以实现绝对安全的信息传输。由于光子具有不可克隆和不可分辨的特性,任何对光子状态的测量都会破坏其原有状态,并被通信双方察觉,从而防止第三方的窃听和攻击。
(3)灵敏性。量子测量和传感利用光子或者其他微观粒子作为基本探测单元,可以实现超高精度的物理量测量和环境监测。由于微观粒子具有波粒二象性和叠加性,可以通过干涉和纠缠等效应来增强信号和抑制噪声,从而提高测量和传感的灵敏度和分辨率。
二、2023年量子信息行业市场规模预测
由于量子信息技术涉及多个领域和层次,目前还没有统一的标准和方法来定义和测量其市场规模。本文参考了国内外相关机构和媒体的报告和数据,结合尚普咨询集团自主研究的结果,对2023年全球和中国的量子信息行业市场规模进行了预测。
(1)全球市场规模预测
根据尚普咨询的统计数据,2021年全球量子计算市场规模约为10亿美元,预计到2025年将增长到50亿美元,到2030年将增长到200亿美元。其中,超导量子计算、离子阱量子计算、光量子计算、中性原子量子计算等技术路线均有不同程度的突破和发展。
根据尚普咨询的统计数据,2021年全球量子通信市场规模约为23亿美元,预计到2025年将增长到153亿美元,到2030年将增长到421亿美元。其中,量子密钥分发(QKD)是目前最成熟的量子通信技术,已经在军事国防、政务、金融、互联网云服务、电力等领域得到应用。随着量子直接通信(QDC)等技术的不断突破,量子通信还可扩展到电信网、企业网、个人与家庭、云存储等应用领域。
根据尚普咨询集团的数据,2021年全球量子测量和传感市场规模约为5亿美元,预计到2025年将增长到25亿美元,到2030年将增长到100亿美元。其中,量子测量利用光学干涉仪、原子钟、超导单光子探测器等设备来实现高精度的物理量测量,如时间频率、光强度、重力场等;量子传感利用纳米磁力计、金刚石氮空位中心、原子陀螺仪等设备来实现高灵敏度的环境监测,如磁场、温度、旋转等。
综合以上数据,我们可以估计2023年全球量子信息行业市场规模约为40亿美元左右,其中量子计算占比约为30%,量子通信占比约为50%,量子测量和传感占比约为20%。
(2)中国市场规模预测
根据尚普咨询集团的数据,2021年中国量子信息行业市场规模约为15亿元人民币,预计到2025年将增长到100亿元人民币,到2030年将增长到500亿元人民币。其中,中国在量子通信领域已经取得了世界领先的成就,建立了全球最大的量子通信网络基础设施,并实现了地空连接和跨洲连接。中国在量子计算领域也取得了重大突破,实现了光学路线的“十亿倍”量子优越性,并在超导路线上达到了66个可控超导量子比特。中国在量子测量和传感领域也有不少创新成果,如实现了世界首例基于原子陀螺仪的无惯性导航系统,以及基于金刚石氮空位中心的量子传感器等。
综合以上数据,我们可以估计2023年全年中国量子信息行业市场规模约为30亿元人民币左右,其中量子计算占比约为20%,量子通信占比约为60%,量子测量和传感占比约为20%。
三、2023年量子信息行业发展趋势分析
(1)政策支持和投资推动
量子信息技术是国家战略性新兴技术之一,具有重要的战略意义和经济价值。各国政府都高度重视量子信息技术的发展,出台了一系列的政策措施和资金支持,以促进量子信息技术的研究和产业化。例如,美国在2020年通过了《国家量子计划法案》,拨款13亿美元用于支持量子信息科学的研究和教育;欧盟在2021年启动了《欧洲量子计划》,计划在10年内投入10亿欧元用于建设欧洲量子互联网;中国在2020年发布了《新一代人工智能发展规划》,将量子信息作为重点领域之一,计划到2030年实现量子信息技术的突破和应用。
除了政府的支持,私人投资也是推动量子信息技术发展的重要力量。根据ICV的数据,2021年全球范围内的量子信息领域共有超过200家公司获得了超过40亿美元的融资,其中以美国、中国、英国、加拿大等国家为主。这些公司涵盖了量子信息技术的各个方面,包括硬件制造、软件开发、平台服务、解决方案提供等。随着市场需求和技术进步,预计未来几年内,全球范围内的量子信息领域将会有更多的创新公司和投资机构涌现。
(2)技术突破和创新
量子信息技术是一门高度跨学科的前沿科学,涉及物理学、数学、计算机科学、工程学等多个领域。随着科学家们对量子力学原理的深入探索和实验验证,以及工程师们对量子设备和系统的不断改进和优化,量子信息技术也在不断取得突破和创新。例如,在量子计算领域,除了已有的超导、离子阱、光学等主流技术路线外,还有中性原子、硅自旋、拓扑等新兴技术路线在不断发展;在量子通信领域,除了已经商用化的QKD技术外,还有QDC、QSDC等新型通信协议在不断提出和验证;在量子测量和传感领域,除了已经成熟的光学干涉仪、原子钟等设备外,还有基于纳米材料、金刚石缺陷等新型探测单元在不断开发和应用。
(3)应用场景和商业模式
量子信息技术的最终目标是为人类社会提供更高效、更安全、更灵敏的信息服务。为了实现这一目标,量子信息技术需要与各个行业和领域的实际需求相结合,寻找合适的应用场景和商业模式。例如,在量子计算领域,由于目前的量子计算机还无法实现通用计算,因此需要针对特定的问题和领域,如优化组合、量子化学、机器学习等,开发专用的量子算法和软件,以提高计算效率和精度;在量子通信领域,由于目前的量子通信网络还无法实现全球覆盖,因此需要与经典通信网络相结合,利用可信中继、卫星中继等技术,扩大网络规模和范围;在量子测量和传感领域,由于目前的量子设备还无法实现大规模集成和低成本制造,因此需要与传统设备相结合,利用混合系统和网络,提高测量和传感的性能和可靠性。
四、尚普咨询集团观点
量子信息技术是未来信息社会的重要基石,也是国家安全和竞争力的重要支撑。尚普咨询集团认为,2023年量子信息行业将呈现以下特点:
(1)政策支持和投资推动将持续加强,为量子信息技术的研究和产业化提供有力保障。
(2)技术突破和创新将不断涌现,为量子信息技术的发展提供新的动力和方向。
(3)应用场景和商业模式将逐步多元化,为量子信息技术的落地和普及提供新的机遇和挑战。
尚普咨询集团建议,各相关方面应该密切关注量子信息技术的发展动态和趋势,加强跨学科、跨领域、跨国界的合作与交流,共同推进量子信息技术的创新与应用,为人类社会带来更多的福祉。
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