华泰证券:量子计算有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案之一

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华泰证券研报指出,在摩尔定律的前提下,以硅基为基础的集成电路技术演进已接近物理极限,量子计算有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案之一,2030年全球有望实现千亿美元规模。量子计算应用探索集中在量子模拟、量子组合优化和量子线性代数三大方向,目前主要应用于化工、金融、制药等产业。国内外量子计算相关公司的商业模式已初见雏形,建议当前关注量子计算芯片公司以及其他量子计算机核心部件生产商。

  全文如下

华泰 | 电子:量子计算 - 开启后摩尔时代的计算新纪元

在摩尔定律的前提下,以硅基为基础的集成电路技术演进已接近物理极限,我们认为量子计算有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案之一,2030年全球有望实现千亿美元规模。量子计算应用探索集中在量子模拟、量子组合优化和量子线性代数三大方向,目前主要应用于化工、金融、制药等产业。国内外量子计算相关公司的商业模式已初见雏形,我们建议当前关注量子计算芯片公司以及其他量子计算机核心部件生产商。

核心观点

量子计算:有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案

在摩尔定律的前提下,以硅基为基础的集成电路技术演进已接近物理极限,我们认为量子计算有望成为后摩尔时代计算能力跨越式发展的重要方案之一。

量子计算是以量子比特为基本单元,可在某些计算困难问题上提供指数级加速。目前国际学术界普遍认为未来5-10年有望陆续实现量子计算的商用落地。随着2023年12月IBM超导量子芯片Condor的推出,量子计算已实现1000+量子比特突破。根据ICV预计,2027年后量子计算行业进入高速增长期,2030年全球有望实现千亿美元规模。

量子计算进展如何:行业雏形逐步显现,海外科技龙头抢先布局

目前该市场仍处于早期探索阶段,海外主要以IBM、Google、英伟达等大厂为首,同时也诞生出IONQ、Rigetti、D-Wave等通过SPAC收购方式上市的初创公司。国内量子创业公司技术主要源起高校实验室,代表企业包括:国盾量子、本源量子、国仪量子等。

我们目前看到量子计算发展有三大趋势:1)从技术架构上看,混合量子计算或量超融合或成为未来新趋势。2)从竞争格局上看,目前布局超导技术与离子阱技术的IBM、Google、IONQ、Rigetti、Quantinuum处于行业领先地位,此外布局量子计算系统的NVIDIA也推出了CUDA Quantum。3)行业尚处于早期,但量子计算公司及科研院在积极探索自身商业模式,包括提供量子计算芯片/整机、提供行业的量子解决方案及开发云平台服务。

量子计算需要投入多少:到2027年全球或至少需要累计投入164亿美元

从行业发展来看,根据ICV预测,NISQ时代整个行业(到2027年以前)至少需要在量子计算领域累计投入164亿美元,漫长的技术突破期与不良的现金流情况将对量子计算行业构成挑战。而一台400比特的量子计算机的研发投入还包括硬件软件、算法开发、维护和运营成本等,根据我们测算大概需要1545万美元,按照70%毛利率计算对应售价5150万美元,其中硬件组件中,稀释制冷剂和微波控制器是超导或硅量子比特技术计算机的核心设备。

此外,量子云平台也有望成为量子计算算力输出的主要形式,采用者的选择正从Q-SaaS向Q-PaaS和Q-IaaS转变,参与者包括IBM、谷歌、亚马逊等公司。

量子计算应用发展到哪里:化工、金融和制药有望率先落地

量子计算擅长解决大分子模拟、寻找大数质因数等经典计算无法涉足的领域,应用探索集中在量子模拟、量子组合优化和量子线性代数三大方向,目前主要应用于化工、金融、制药等产业。

1)量子计算在化学合成、材料设计、能源开发等方面前景广阔,能够助力化工行业研发加速及降本增效。2)金融领域将革新投资组合优化、量化交易、模拟定价、风险预测及欺诈侦测等能力。3)制药领域可赋能靶点识别、分子设计、临床试验全环节,提升效率和精准性。以 NISQ 样机为基础的实用化应用场景探索成为业界核心研究方向。ICV 预计大约从 2025 年起,量子计算开始释放行业应用价值。

风险提示:量子技术发展不及预期,行业竞争加剧,下游场景难以落地。

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