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量子计算领域，光量子是重要的技术路线之一 3
量子计算技术路线众多，光量子路线其具备独特的竞争优势 3
光量子技术路线研究热度高，产业生态正逐步形成 5
当前国内外研究持续推进，光量子技术路线发展迎来加速 7
投资建议 12
风险提示 13
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量子计算领域，光量子是重要的技术路线之一
量子计算技术路线众多，光量子路线其具备独特的竞争优势
量子计算与量子通信、量子精密测量，共同构成量子信息技术的三大领域。量子信息技术是通过调控和观测亚原子尺度的微观物理系统，利用量子叠加、量子纠缠、量子隧穿等量子物理学现象，实现信息的感知、计算和传输。其中，量子计算的关注度正持续提升。当前传统半导体芯片的性能提升正逼近物理极限，而量子计算以量子比特为基本单元，利用量子叠加和干涉等原理实现并行计算，在理论上能在特定领域（如人工智能、量子模拟、密码学等）实现指数级加速，因而是未来计算能力跨越式发展的重要方向。
图1：量子计算发展生命周期示意图
ICV，光子盒研究院，民生证券研究院
ICV，光子盒研究院，民生证券研究院
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当前，量子计算领域呈现多种技术路线并行发展阶段，尚无融合收敛趋势。其中，光量子是重要的技术路线之一。目前量子计算硬件的主要技术路线包括了：超导、光量子、离子阱、中性原子、硅半导体等。简单可划分为两大类，一是基于微观结构形成分立能级系统的“人造粒子”路线，如超导和硅半导体，二是直接操控微观粒子的天然粒子路线，如量子阱、光量子和中性原子。根据中国信通院的描述：
光量子：利用光子作为信息载体，通过操控光子的量子态（如偏振、路线等）来编码量子比特，并执行计算任务。具体实现方式上，是基于量子叠加态和纠缠态原理，通过非线性光学效应产生纠缠光子对，再利用线性光学元件对光子进行操控，以实现量子逻辑运算。其可支持室温工作、相干时间长、操控简单。根据是否支持逻辑门和量子纠错等操作，可以进一步分为逻辑门型光量子计算和非逻辑门型光量子计算两类，前者是未来实现通用量子计算的发展方向，而非逻辑门型光量子计算，如玻色采样和相干伊辛系统等，可用于组合优化和图论问题求解等专用计算问题。
超导：基于超导约瑟夫森结形成二能级系统，在系统扩展性、操控速度、集成电路工艺兼容等方面有优势，近年来物理比特数量、逻辑门保真度等关键技术指标持续提升，是业界重点关注的技术路线。
离子阱：利用电荷与磁场间的交互作用力约束带电粒子，构建二能级系统。具有操控精度高、相干时间长、全连接性等优势，伴随囚禁离子数量、逻辑门保真度等关键指标不断提升，当前保持较强竞争力。
中性原子：利用光镊或光晶格捕获并囚禁原子，激光激发原子里德堡态实现逻辑门操作，在可扩展性、相干时间、操控精度等方面具有优势。
硅半导体：控制硅基衬底量子点中束缚电子或原子核的自旋量子态构建量子比特，具有与现代半导体先进制程工艺兼容等优势。
相较于其他技术路线，光量子路线具备独特的竞争优势。相较于超导等技术路线，光子的量子效应在室温下就能够实现，不需要低温冷却系统从而降低了运营成本。其次，光子与其他微观粒子的相互作用极弱，因而在量子计算过程中能保持较长的相干时间，减少环境噪声对量子态的干扰。再者，光子可以实现长距离纠缠，适合构建分布式量子计算网络。并且，光量子计算可以与现有的光纤通信基础设施兼容，不需要信号的转换就能够进行扩展。光量子路径的缺点在于光子之间以及光子与环境之间几乎不会相互作用，因此对于光子量子计算机而言，逻辑操作和可编程通用系统的实现难度较大。
技术路线 优势 缺点表1：量子计算各技术路线的优劣势
技术路线 优势 缺点
超导 操控精度高、扩展性强、兼容半导体工艺 需极低温环境（接近0K）、易受噪声干扰
离子阱 相干时间长（秒级）、单比特精度高 扩展性差、系统复杂程度高室温运行、抗干扰能力强、相干时间长、可实现长距
光量子
离纠缠便于构建量子网络
多光子纠缠制备困难、非线性效应弱
证券研究报告中性原子 高并行性、可编程性强 操控速度慢、激光系统复杂
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资料来源：集成光学PIC公众号，民生证券研究院硅半导体 潜在的高集成度、与现有芯片工艺兼容 自旋退相干块、需复杂纠错技术
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集成光学PIC公众号，民生证券研究院
光量子技术路线研究热度高，产业生态正逐步形成
光量子技术路线研究热度高，专利数量可观。根据中国信通院发布的《量子信息技术发展与应用研究报告（2023）》，截至2023年9月，在量子计算硬件技术路线的专利申请数量来看，超导路线保持领跑，其专利数量最多，占比达51%，光量子路线排名第二，专利数量占比达到了21%，中性原子、