麦肯锡量子年报：技术日趋成熟，企业稳健前行；未来十年，市场价值约2万亿美元

2024年4月24日，麦肯锡一年一度的Quantum Technology Monitor发布了其最新的2024年研究报告，提供对全球量子技术（QT）、投资、生态系统等发展现状的见解。

此次，麦肯锡为第三届年度Quantum Technology Monitor报告所做的最新分析表明，化工、生命科学、金融和移动这四个行业可能最早受到量子计算的影响，到2035年，这些行业的收益可达2万亿美元。

然而，私人和企业对追求这一价值的量子技术初创企业的资助却明显减少。与前一年相比，投资额下降了27%，其中量子传感初创企业的降幅最大。不过，这一下降幅度小于全球初创企业投资下降的38%。

值得注意的是，大部分资金（62%）流向了成立五年或五年以上的公司，这反映出投资转向了更成熟、更有前途的初创企业，重点是扩大它们的规模。

与私营部门形成鲜明对比的是，公共投资比2022年增长了50%以上，几乎占量子技术所有投资的三分之一。以德国、英国和韩国为首的一系列国家已宣布为量子技术开发提供大量新资金，使迄今为止全球公共资金总额达到约420亿美元。

量子科技基金会的持续强劲增长凸显了这一势头。出现了一波新的或增强型产品（例如，初创公司通过云计算实现了量子计算）和重大技术进步——尤其是在量子纠错和减灾方面，以及专利申请的小幅增长。

此外，麦肯锡还发现大学开设的量子技术课程显著增加，其中欧盟在量子技术相关领域的毕业生人数上遥遥领先。

报告概述。与前几年相比，私人和企业对量子技术初创企业的资助有所放缓，但多国政府宣布提供总额约为420亿美元的大量公共资金。生态系统继续朝着到2035年释放约2万亿美元经济价值的方向发展

报告概述。强劲的人才和专利活动将推动量子科技生态系统的发展势头。主要参与者进行突破性创新，从而推动量子科技生态系统向前发展、实现量子优势

2023年，对初创企业的投资额为17.1亿美元，与2022年23.5亿美元的历史最高值相比，下降了27%。

2023年，所有量子技术获得的投资都有所减少，尤其是量子传感技术

——不过，与全球所有初创企业38%的降幅相比，降幅较小。

新成立的量子科技初创企业数量继续放缓（2023年为13家，而2022年为23家）。交易规模也有所下降，2023年的平均交易规模为4000万美元，而2022年为1.05亿美元、2021年为1.07亿美元。与此同时，交易数量也从2022年的206笔下降到2023年的171笔。

导致对量子技术的私人投资减少的因素有几个，其中包括人们的关注点大幅转向生成式人工智能，以及人们仍然认为量子技术是一项长期技术，其在各个领域的潜力仍有待了解和评估。

对量子科技的投资减少，而对人工智能的投资大幅增加，但量子科技的风险投资交易量与十年前人工智能的交易量相当

量子科技启动投资的减少仅反映在私人资金上；公共资金在2023年有所增加

另一方面，用于量子技术的公共资金比2022年猛增了50%以上。虽然中国和美国此前一直主导着量子技术的公共投资，但澳大利亚、加拿大、德国、印度、日本、荷兰、韩国和英国的新公告反映出更多国家的政府日益认识到量子技术的重要性；尤其是韩国和英国，其资金水平大幅提高。

一些国家宣布为量子科技开发追加大量公共资金，2023年总额达到约100亿美元

这些国家倡议大多旨在建立技术领先地位和主权，并刺激私人投资促进量子技术发展。例如，英国的国家量子战略包括在十年内提供31亿美元的公共资金，其目标不仅是让英国成为领先的量子经济，而且还要为量子技术带来13亿美元的私人投资。

资金流向何处？绝大多数投资都投向了美国公司（是下一个国家的两倍多），其次是加拿大和英国的公司。大部分风险投资资金用于扩大成熟初创企业的规模，总投资额的75%以上用于B轮或B轮以后的融资。

在2023年的十大交易中，只有五项交易的价值超过5000万美元

大部分投资在美国公司，其次是英国、加拿大和欧盟

这表明量子科技的技术平台已经较为成熟，同时也表明投资者对早期初创企业和未经验证的技术或方法存在潜在的风险规避——这也部分解释了为什么与2022年相比，初创企业的数量下降了43%。

人才培养在2023年向前迈出了显著的一步，反映出对建设量子技术基础的积极关注。

2023年，有367000人毕业于与量子技术相关的学位。同时，开设素质教育课程的大学数量增加了8.3%，达到195所，而提供素质教育硕士学位的大学增加了10.0%，达到55所。

欧盟和英国在量子科技相关领域的毕业生数量和密度分别最高——这一激增有助于解释为什么来自欧盟机构的科学家对量子相关出版物的贡献最多。

欧洲联盟的量子科技人才数量最多、最集中

来自欧盟机构的科学家对量子相关出版物的贡献最多

利用这些人才和投资创造价值仍然是一项挑战，因为获得最先进硬件和基础设施的机会有限，对量子技术的认识和采用有限，以及缺乏将技术推向市场所需的跨学科协调（如学术界和产业界之间的协调）。要加快量子技术的发展，实现技术产业化、管理知识产权和克服人才缺口，产业界、学术界和政府之间的合作至关重要。

为解决这一问题，麦肯锡指出，“创新集群”（innovation clusters）正在全球兴起。这些集群是研究人员、行业领导者和政府实体之间的协调合作网络，有助于量子技术的技术进步，并推动区域价值创造。

麦肯锡认为，发展和扩大这种区域创新生态系统（包括研究联盟）将是实现量子技术广泛应用和商业化的决定性因素。

过去一年，所有量子技术都在不断进步，市场上出现了一系列增强型和新型量子计算产品，其中更有进展宣称已经从NISQ时代过渡到FTQC时代。

其他关键突破包括以下方面：

1）量子计算

量子纠错和一些公司的演示表明，有望迈向大规模容错量子计算。通过结合新的纠错方案和突破性的逻辑量子比特架构，量子比特保真度达到了创纪录的99.5%（由QuEra、麻省理工学院和哈佛大学实现），最近又达到了99.9%（由微软和Quantinuum实现）。

将重点从单纯的硬件转移到基于软件和架构的减错和纠错方案，有望大幅降低硬件开销（例如，每个逻辑量子比特的物理量子比特数），加快通用容错量子计算机的问世时间。

2023年，主要参与者实现了突破性的里程碑，使量子计算生态系统在争夺逻辑量子比特的竞赛中步入正轨

2）量子传感

研究人员正在为一系列传感应用开发控制固态自旋集合的改进技术。例如，麻省理工学院的研究人员开发了一种新技术，可显著提高量子传感设备的灵敏度。

量子传感技术在监测、成像、导航和识别方面的能力将产生重大影响，无论是其本身还是作为流程的推动因素。

麦肯锡的分析表明，2030年后，石油和天然气、汽车和装配、航空航天和国防、医疗技术、媒体和娱乐等私营行业以及公共部门都将受到量子传感技术的颠覆性影响。

3）量子通信

研究人员正在改进量子密钥分发的性能，利用创新技术展示了更长的传输距离和更高的数据传输速率。研究人员还在利用俘获离子、稀土离子和原子蒸气开发量子存储器平台，并利用俘获离子演示在电信波长下运行的量子中继器。

量子通信和量子传感在研发方面也取得了可喜的进展

现在，美国和加拿大仍然拥有最活跃的量子计算创业社区。全球量子计算初创企业不断涌现，其中以美国、英国和欧盟的企业最多。不过，在过去四年中，公开宣布成立量子计算初创企业的速度有所放缓。

按价值链划分的量子计算初创企业数量

领先的量子比特技术

在所有量子科技价值链初创企业中，硬件制造商继续获得最多投资；领先的量子比特技术有望构建可扩展的通用量子计算机。麦肯锡表示，随着我们从当前的NISQ时代迈向最终的大规模容错量子计算，量子调控和基准测试将变得越来越重要。

1）量子调控（quantum control）

如今，量子计算机（如超导计算机）拥有各种硬件和软件组件，包括需要空间和跨度数米的量子调控组件。量子调控通过专用的软件和硬件组件将经典世界与量子世界连接起来，有助于检测、减轻和处理噪声。

因此，量子调控在量子计算的大规模和高性能执行中发挥着重要作用。

量子调控的最大价值可能要通过关注低级控制组件来实现

2）基准测试（Benchmarking）

在量子计算从研究到产业化的过渡阶段，基准测试是指导企业的有力工具。目前，基准测试的重点是硬件，这限制了业界对实际应用性能的深入了解。

已定义的基准不计其数，其中一些基准与供应商密切相关，需要独立的第三方基准测试

因此，麦肯锡认为，有必要对基于使用案例的整体量子技术堆栈基准进行独立的第三方审查；入围基准包括特定用例和解决方案以及一般技术方面的指标。例如，量子比特技术的硬件基准测试表明，要实现全面的容错量子控制器，在工程设计方面存在许多挑战。

量子比特技术的硬件基准测试

安全量子通信的里程碑和技术推动因素

在短期内，量子通信预计将继续取得技术进步并吸引商业利益。随着量子计算网络安全风险的增加，量子通信的应用有望在未来十年加速。

尽管量子通信技术不断进步，预期需求也在不断增加，但2023年专注于该领域的新创公司却寥寥无几。尽管新成立的量子通信设备公司约占该领域新公司的三分之一——但它们获得的资金最多。

按价值链划分的量子通信企业数量

量子传感技术通过可靠的测量实现了新的应用，其灵敏度比传统传感器高出几个数量级。

量子传感相关用例

新的量子传感应用将对许多行业产生影响

过去的2023年间，最新进展展示了量子传感的影响潜力。

然而，麦肯锡认为，量子传感的承诺尚未在创业活动中得到体现——一半的量子传感参与者专注于零部件，而初创企业的投资则更多集中于硬件和应用/服务开发。

报告的最后，麦肯锡团队还研究了量子科技与人工智能，并认为，将生成式人工智能和量子计算联系起来，其影响可能超过这两项技术的总和。

到2040年，麦肯锡预计量子科技的内部市场总规模估计将达到1730亿美元。

其中，量子计算预计在未来五到十年内将迅速加速。到2035年，量子计算市场规模将达到280亿至720亿美元，到2040年将达到450亿至1310亿美元。

总之，这份报告提供了对全球量子技术（QT）、投资、生态系统等发展现状的深入见解。

过去的一年见证了量子技术的显著进展，不仅在技术验证和应用实例上取得了突破，还在资金流向和区域合作方面展现了新的动向。

我们期待在未来继续观察和分析这些趋势如何塑造全球科技景观，见证量子科技的更多“光辉时刻”。

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