全球量子计算产业发 展展望 2025/02 全球量子计算产业 发展展望 2025/02 量子科技年度系列报告 2025 当人类文明迈入21世纪第三个十年，量子计算已不再是实验室里的科 学畅想，而是成为重塑全球科技版图的核心变量。2024年，谷歌"Willow" 量子处理器与中国"祖冲之三号"芯片的相继问世，标志着量子计算正式进 入中美双极竞速的新纪元。2025年，这场关乎未来技术主权的博弈将迎来 历史性转折——技术突破、产业融合与地缘战略的交织，正在为全球量子 计算格局写下新的注脚。 美国凭借其深厚的芯片技术积淀与算法创新能力，构建了量子计算领 域的"技术护城河"。从IBM的量子体积突破到谷歌的纠错算法迭代，美国企 业依托顶尖人才池、资本聚合效应和开放的创新生态，持续巩固硬件与软 件的双重优势。然而，技术壁垒并非不可逾越的高墙。中国以举国体制为 支撑，在量子网络、超导、离子阱技术等领域实现差异化突围，未来更可 可 以以庞大的数据资源与人工智能的深度融合，开辟了一条"量子-智能"协同 发展的独特路径。 当下，全球量子计算的竞争逻辑已悄然改变：算力竞赛的终点不再是 单一的物理比特数，而是量子计算与人工智能、网络通信、产业场景的深 度耦合能力。值得警惕的是，量子计算的产业化进程正面临"技术理想主义 "与"商业现实需求"的撕裂。超导与光量子技术路线的分野、专用与通用量 子计算机的博弈、短期场景落地与长期战略投入的权衡，都在考验各国政

全球量子科技产业 发展展望 2025 2025/03 量子科技年度系列报告 进入21世纪第三个十年，量子科技已从实验室的概念逐步演化为重构 全球科技与产业版图的战略变量。过去一年中，谷歌“Willow”量子处理器 和中国“祖冲之三号”芯片的相继亮相，不仅象征着量子计算从实验室变量 向“文明常量”的转变，也预示着全球科技竞争正迈向一个全新的阶段。在 这一历史性节点上，量子计算、量子安全与量子传感三大领域的技术突破 这一历史性节点上，量子计算、量子安全与量子传感三大领域的技术突破 和融合发展，共同构筑起未来科技竞争的核心支柱。 量子计算领域，美国依托深厚的芯片技术和算法创新，构建起硬件与 软件双重优势，而中国则以举国体制推动在超导、离子阱、量子网络等多 维度的技术差异化突破。双方不仅在技术层面展开激烈竞争，更在产业生 态与地缘战略中相互博弈，试图将量子优势转化为未来军事、安全与经济 领域的战略筹码。与此同时，量子安全领域正面临从单一的量子密钥分发 的量子密钥分发 （QKD）、抗量子密码学（PQC）到二者融合的技术升级。同时，全球主 要经济体根据各自的战略定位与产业基础，也在探索多元并进的安全防护 模式；而在量子传感领域，针对于各物理量的测量均已实现了跨越式进化， 即国际计量标准量子化，目前各项传感技术正从传统的单点应用向网络化 协同迈进。 本报告综合了从北美、欧洲、中国到亚太各区域的全球量子科技产业 发展现状与趋势，系统梳理了量子计算、量子安全与量子传感三大核心领

288KeV 的动能才能发生聚变碰撞 .................................................................. 24 图表 43： 原子核截面的量子力学修正 .............................................................................................. 亿度，大概是太阳核心温度的 200 倍。但由于 在原子核尺度上，经典力学已经不再适用，需考虑量子力学的影响。在考虑隧穿效应、波 动效应、共振效应等量子效应后，发生聚变反应所需温度约为 1 亿度，实现难度大幅降低。 图表42： 经典相互作用下氘氚粒子需 288KeV 的动能才能发生聚变碰撞 图表43： 原子核截面的量子力学修正 注：σ为聚变反应截面，即聚变反应发生的概率 资

目前该领域主要技术方向包括声光电多源异构通信定位技术、量子通信人工智能新兴技术融合、声学及 惯导组合定位技术、水下通信定位一体化技术等。以声学为主、光电为辅，同时融合量子、人工智能等新兴 技术的通信定位方式是该领域未来的发展方向。具体的技术发展趋势包括基于带内全双工的低带宽占用率水 声通信技术、基于正交时频空调制的抗多途多普勒效应通信技术、基于深度学习的水下通信组网系统智能调 控技术、基于深度学习的声光电量子等多源异构信号融合 和自主化，同时实现水下通信定位技术的标准化和规范化，从而提高传输速率、提高工作距离、降低误码率、 提升定位精度等。 为了增强深远海水下通信的稳定性，提高深远海水下定位精度，声光电多源异构通信定位技术、量子 通信人工智能新兴技术融合、声学及惯导组合定位技术等已成为水下通信定位领域的研究热点。我国关于 水下无人救援机器人的研究起步较晚，但近年来发展迅速。主要技术发展方向包括多源异构通信定位技术 融合，基于高级调制技术 IMO）]、编码技术优化，网络 化发展，提升声学通信速率和距离；基于高功率激光器和光学接收技术，实现长距离光学通信，探索新型 频段和调制技术的无线电通信，研究量子密钥分发，磁感应信号传播特性，形成以声学为主、光电为辅， 同时融合量子、人工智能等新兴技术的通信定位方式；基于带内全双工水声通信技术和抗多途多普勒效应 通信技术，提高水下通信传输速率和距离，提高定位精度；基于空基的北斗导航系统和水面水下长短基线

为不同领域、不同部门的技术人员提供一致的开发环境，通用 的开源及商业软件，提高开发效率和代码复用率。 随着科技的不断进步，新兴技术逐渐成为数字化转型的重 要抓手。在能源化工行业，数字孪生、区块链、量子信息技术 等前沿技术的应用正逐渐改变传统行业的运作模式。通过新兴 技术平台，为用户提供统一的技术服务，可降低新技术的应用 成本，快速推进新兴技术落地应用，加速场景普及。 16 数据中台是工业互联网平台的重要组成部分，通过数据中

、先进制造业、高技术制造业、高技术服务 业、知识产权密集型产业等行业，高新技术、专精特新、独角兽、“隐形”冠军、制造业重点 产业链高质量发展行动链主企业和实施主体等企业，“两新一重”、人工智能、量子科技、生 物技术、农业科技、绿色低碳等领域，提供优质金融服务。一视同仁服务民营、外商投资 的科技型企业和研发中心。 （四）完善科技金融服务生态体系。支持各级政府、科技型企业、金融机构、创业投 代信息技术标准，统筹推进新一代信息技术基础通用、关键技术、产品服务、行业应用、 安全治理等标准制定，助力突破一批面向融合应用的新一代信息技术应用产品。加快构建 新型信息基础设施标准体系，推进 5G—A、低空信息基础设施、6G、量子保密通信等标准 研究。开展先进金属、先进非金属、先进高分子等新材料，关键零部件、智能化网联化技 术、全生命周期管理等新能源汽车，特殊行业应用等机器人，高档数控机床、医疗装备、 安全应急装备等高 业、大飞机等民用航空标准体系建设，加快基础共性、关键技术、先进工艺、试验方法、 政策法规汇编 4 月刊 — 44 — 重点产品、典型应用、安全等标准研制。 （九）加强未来产业标准建设。开展元宇宙、脑机接口、量子信息、人形机器人、生 成式人工智能、生物制造、先进计算、未来显示、未来网络、新型储能等标准研究。 （十）加强产业基础标准建设。加快基础材料、基础元器件、基础零部件、基础工艺、 工程建设、安全生