【中金科技】前沿科技2：量子计算能否延续摩尔定律神话？ 投资建议 我们认为量子计算是

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前沿技术2：量子计算能否延续摩尔定律神话？

投资建议

我们认为，量子计算是最重要的前沿技术之一，是继续发展接近物理极限的摩尔定律的重要路径。 量子计算的特殊之处在于其计算能力随着可支持的量子比特数的增长呈指数级增长2n。 目前，制约技术成熟度的因素包括硬件和算法。

科学家认为，量子计算有望在新药研发、密码破解、搜索等人工智能应用中实现商用。 在全球范围内，2019年谷歌、IBM、微软以及美国初创企业IonQ和Rigetti都宣布实现了“量子优势”，在量子计算领域处于领先地位。 阿里达摩院、圆圆量子、良玄科技等中国企业也在积极布局。

原因

量子计算是延续摩尔定律神话的路径之一，计算能力随着量子比特数达到2n呈指数级增长。 摩尔定律（集成电路上可容纳的元件数量大约每 24 个月翻一番）是过去 50 年来推动全球劳动生产率增长的因素之一。 但未来随着晶体管间距逼近1nm，传统技术演进接近物理极限量子计算机破解比特币，量子计算被认为是延续摩尔定律的路径之一。 量子计算机不同于经典计算机。 它是一台基于量子力学原理的计算机。 所使用的量子比特利用量子态叠加原理可以同时表示0和1，这使得量子计算机的计算能力相较于经典计算机呈爆发式增长。 量子优越性”。形象地讲，CPU的计算能力随着位数n的增加而线性增加，GPU的计算能力随着位数n的增加呈n×n的平方增加，而量子计算机 (QPU) 的计算能力随着位数 n 的增加而增加，呈幂指数 2n 增长。

目前限制该技术成熟度的因素包括量子比特数、相干时间和合适的算法。 量子比特数和相干时间是决定量子计算机性能的两个硬件指标。 量子比特数越高，意味着量子计算机可以支持更多的数字参与运算，单次运算处理的信息量也越大。 目前，最高的量子比特数是70+比特。 科学家们认为，量子比特的数量达到100-1000之后，才有望达到商业化的要求。 相干时间表示量子比特维持量子叠加态的时间。 相干时间越长量子计算机破解比特币，可以对其进行更复杂的操作，可以支持更复杂的算法。 目前，超导量子计算机的最长相干时间为100μs。 科学家认为，相干时间至少要达到300μs才能满足商业需求。 量子算法决定了量子计算机可以解决的问题范围。 目前只有Shor、Grove等少数量子算法可以解决破解密码中常用的质因数分解、无序库搜索等问题，可用于人工智能的量子算法还很少。 多数专家认为，根据以往的发展规律，量子计算机有望在未来10-15年实现商业应用。

量子计算在新药研发、密码学、人工智能等领域有着广阔的应用场景。 1）新药研发：与经典计算相比，量子计算的优势在于可以直接模拟分子中的量子化原子，从而克服经典计算模拟大分子效率低的问题，提高药物的效率研究与开发; 2）密码：Shor量子算法相较于经典素因数分解算法具有并行优势，可以将大数素因数分解的时间压缩到更短的时间，威胁到基于RSA等非对称加密算法的传统互联网技术，这可能引发社会讨论； 3）人工智能：量子计算具有并行计算等优势，人工智能需要涉及大量数据，两者具有天然的耦合性。 科学家[5]预测，量子计算有望加速人工智能的发展。

竞争格局：谷歌、IBM、微软等全球领先，阿里巴巴达摩院、圆圆量子、良玄科技等中国企业积极追赶。 美国是全球量子计算布局较早、较为活跃的国家。 中国也在积极推广量子计算技术，先后出台多项政策支持其产业化。 从专利来看，谷歌、IBM、微软等美国企业在量子计算领域遥遥领先，中国企业如圆圆量子也有一定的技术积累。

风险

量子计算机硬件/算法没有按预期进展。