量子退火处理器市场 尺寸和份额 2026-2035

量子退火处理器市场规模

2025年，全球量子退火处理器市场规模为 2,750 万美元，预计2026年将达到 4,000 万美元，并在2035年扩大至 12 亿美元；2026年至2035年期间的年均复合增长率（CAGR）约为 46.4%。这一增长前景取决于量子退火处理器能否成为受约束优化混合计算环境中的可用组件，而非作为经典系统的独立替代方案。

商业硬件正围绕影响部署能力的指标持续进步。D-Wave 于2025年5月正式推出 Advantage2 系统，该系统拥有超过 4,400 个量子比特、Zephyr 拓扑结构、20 路量子比特连接能力、比上一代产品高 40% 的能级以及低 75% 的噪声。同一平台既可通过云端访问，也可供用户在本地部署，从而将买方范围从应用开发团队扩大至高性能计算中心和安全计算运营商 ^{[1]D-Wave Quantum Inc., D-Wave Announces General Availability of Advantage2 Quantum Computer, May 20, 2025, dwavequantum.com}。

需求主要集中在能够高效表示为二次无约束二元优化问题或伊辛问题的工作流领域。车辆路径规划、生产排序、投资组合构建、电网调度和分子构型等应用具有较高相关性，因为解的质量和所需时间可能影响运营成本或科研产出。Ford Otosan 的生产制造流程排序部署，以及 Forschungszentrum Jülich 采购 D-Wave 系统并将其与 JUPITER 集成，体现了相关技术正从技术演示走向嵌入式工业和科研工作流 ^{[2]D-Wave Quantum Inc., In Production: Ford Otosan Deploys Vehicle Manufacturing Application Built with D-Wave Technology, March 31, 2025, dwavequantum.com}。

因此，该市场面临着一种具有推动作用的张力。公共投资和能力日益增强的硬件扩大了潜在采用者群体，但价值实现过程仍具有选择性：企业必须验证问题建模方式，针对成熟的经典方法进行基准测试，并将求解器集成到实际决策流程中。能够将领域专业知识与优化工程相结合的买方有望率先获得价值；能够简化这一转换过程的供应商则更有可能将试验性使用转化为持续的处理器需求。

主要驱动因素

对高性能计算的需求不断增长。当经典求解器必须评估大量受约束的备选方案时，优化工作负载的计算成本会变得十分高昂，因此退火处理器正被定位为此类优化工作负载的专用加速器。D-Wave 的混合非线性求解器通过结合量子资源和经典资源，可处理最多包含 200 万个变量和约束的问题。Jülich 计划将退火系统集成到 JUPITER 中，这进一步强化了一种采购模式：量子硬件将与百亿亿次级基础设施一同接受评估，而不是被孤立地评估。

物流和金融领域需要解决复杂的优化问题。由于路径规划、资源分配、调度和投资组合构建均可转化为受约束的二进制问题，物流和金融工作流程为退火技术提供了相对直接的应用路径。一项针对供应链物流的研究发现，混合量子—经典退火技术能够在符合实际的运力和交付约束下处理多卡车路径规划问题 ^{[3]O. Syrichas and A. Crispin, Supply Chain Logistics with Quantum and Classical Annealing Algorithms, 2023, Scientific Reports, nature.com}。另一项聚焦银行业的研究利用市场数据，展示了用于多目标投资组合优化和再平衡的混合量子退火工作流程。商业机遇在于可重复的求解器集成，而不在于一次性的算法基准测试。

人工智能和机器学习的发展。采样正逐渐成为独立的需求驱动因素。量子退火机可以从复杂的概率景观中生成低能量构型，这与生成式建模、贝叶斯推断和蒙特卡洛类工作负载相关。D-Wave 和 Japan Tobacco 报告了一项概念验证，将量子退火与大语言模型训练相结合，用于分子生成。这扩大了可服务的工作负载基础，但商业化应用仍取决于：针对特定用例，其输出质量、运行时间和集成成本能否优于成熟的人工智能基础设施。

政府对量子计算研究与开发的投资。政府项目通过资助算法、控制系统、测试基础设施以及国家计算设施的使用，为市场提供支持；国家量子计划（NQI）的年度报告记录了各机构之间在量子计算项目和算法开发方面的协调情况 ^{[4]National Quantum Initiative, White House OSTP, National Quantum Initiative Annual Report FY2025, December 2024, quantum.gov}. 美国能源部于 2025 年 11 月向五个国家量子信息科学研究中心续拨了 6.25 亿美元。印度国家量子任务为 2023 年至 2031 年拨款 600.365 亿卢比，并将中等规模量子计算及相关基础设施建设目标纳入其中。EuroHPC 的量子计算部署也为测试多种计算模式创造了机构路径，其中包括与退火算法相关的系统。

需要更快的数据处理。货运调度、能源管理和金融运营中的时效性决策要求在运营窗口内获得可用结果，而不仅仅是最终得到解决方案。D-Wave 表示，其 Leap 服务可提供亚秒级响应时间和 99.9% 的正常运行时间。这种服务特征有助于开展早期评估和应用开发，而混合执行则允许企业保留传统数据管道，仅将组合优化部分交由量子处理器处理。

主要制约因素

成本高且可扩展性有限。超导退火机需要低温基础设施和专业化运营支持。D-Wave 的本地部署系统主要面向超大规模云服务商和国家级计算中心，这反映出专用硬件所需的资本投入、安装和维护要求。基于云的访问方式降低了试点项目的门槛，但并不能消除持续性服务成本、数据治理审查或工作负载准备所需的技能要求。光子技术路径可能缓解这一制约因素：Quantum Computing Inc. 将其室温 Dirac-3 系统描述为一款功耗低于 100 瓦的 5U 平台。然而，与已部署的超导退火机基础相比，这些替代方案的商业成熟度仍处于较早阶段。

相较于经典系统，量子优势有限。量子退火并非企业计算的通用替代方案。其最适合处理能够表述为 QUBO 或 Ising 模型的问题，而重新表述问题可能增加复杂性，或削弱性能优势。连接性稀疏还可能需要进行次嵌入，从而降低终端应用可用的有效容量。尽管 Advantage2 的 20 路连接性相较于早期拓扑结构减轻了这一负担，但仍无法免除针对具体问题进行基准测试的必要性。因此，采购决策需要有证据证明，与经过优化的经典替代方案相比，量子混合工作流能够改善明确的业务指标。

这一制约因素也促使市场细分更加规范。能够降低冷却、嵌入或系统集成负担的硬件可以拓展更多买方层级，而在成熟的退火性能和混合工具链最为重要的场景中，超导平台仍保持优势。核心竞争问题在于，处理器能否降低解决运营问题的总成本，包括问题建模和工作流集成成本，而不仅仅是缩短量子处理时间。

量子退火处理器市场细分分析

按处理器架构

基于超导量子比特的退火器

基于超导量子比特的退火器在 2025 年创造 1,505.63 万美元收入，预计到 2035 年将达到 5.688901 亿美元，年均复合增长率（CAGR）约为 43.9%。其市场地位体现了通量量子比特系统的商业成熟度，以及围绕这些平台构建的混合求解器的可用性。

通量量子比特系统。通量量子比特利用超导环和约瑟夫森结构建可编程量子态。D-Wave 的 Advantage2 延续了这一商业化发展路线，拥有超过 4,400 个量子比特，并实现了连接性提升。其实际优势并不只是量子比特数量本身，而是能够以更低的嵌入开销表示规模更大或碎片化程度更低的优化图。

射频 SQUID 架构。射频 SQUID 设计提供了可编程退火所需的可调偏置和耦合。Advantage2 的 Zephyr 拓扑支持 20 路连接，而 Pegasus 和 Chimera 拓扑分别支持 15 路和 6 路连接。这种架构可以提高密集型优化问题的可处理性，但由于仍依赖毫开尔文级运行环境，基础设施成本仍是采购决策的核心因素。

其他。其他超导方案在控制电子设备、耦合器设计和误差降低能够改善应用层面性能的场景中仍具有相关性。这些方案的商业价值取决于相关改进能否降低问题建模开销，或提高生产工作负载下解决方案质量的一致性。

新兴架构

新兴架构在 2025 年创造 1,244.37 万美元收入，预计到 2035 年将达到 6.678276 亿美元，年均复合增长率（CAGR）约为 48.96%。其预计更快的增长速度，反映出这类架构有望改变与超导系统相关的成本、连接性和部署限制。

光子／光学架构。光子优化平台可以避免低温冷却。Quantum Computing Inc. 将 Dirac-3 描述为一种室温运行的 5U 系统，支持最多 949 个完全互连的变量，功耗低于 100 瓦。NTT 也在推进光学方案，包括与组合优化相关的相干伊辛机概念。在商业相关工作负载上能够证明其性能的前提下，当机架级安装和高密度连接性十分重要时，这些系统可能具有较强吸引力。

离子阱。离子阱系统可在离子链内提供较长的相干时间和高度连接性。IonQ 于 2024 年 12 月在 QuantumBasel 安装的 Forte Enterprise 系统，展示了一种专为数据中心部署而设计的可机架安装量子系统。尽管 IonQ 主要专注于门模型计算，但其连接性和混合服务模式使其与未来的优化竞争相关。

中性原子。中性原子平台可在同一技术栈上支持模拟模式和门模型模式。Pasqal 于 2024 年通过 EuroHPC HPCQS 项目向 Forschungszentrum Jülich 和 GENCI/CEA 交付了 100-qubit 套系统 ^{[5]EuroHPC Joint Undertaking, Boosting Europe's Quantum Computing Infrastructure, December 2, 2024, eurohpc-ju.europa.eu}。该架构可能拓宽工作负载选择，但其在退火领域的竞争地位将取决于运行可靠性、软件工具以及在受约束优化任务上的性能。

混合多量子比特。混合系统将量子处理器与经典优化资源相结合，以处理超出原生硬件能力限制的工作负载。D-Wave 的混合非线性求解器旨在处理最多 200 万个变量和约束。1QB Information Technologies 提供与硬件无关的软件，可将问题导向量子资源或经典资源，从而使集成软件成为该细分市场的战略层。

按应用领域

优化问题

2025 年，优化问题产生的收入为 1,196.44 万美元，预计到 2035 年将达到 5.540495 亿美元，年均复合增长率（CAGR）约为 46.83%。由于路由、调度、分配和投资组合构建中的约束通常可以采用 QUBO 形式表达，这些领域构成了近期商业应用的基础。Ford Otosan 将混合量子技术用于车辆制造排序，是运营部署中的一个典型案例。

材料科学与分子模拟

2025 年，材料科学与分子模拟产生的收入为 524.57 万美元，预计到 2035 年将达到 1.855077 亿美元，年均复合增长率（CAGR）约为 42.93%。分子对接研究表明，量子退火机可针对加权子图同构问题的建模形式生成具有竞争力的结合姿态结果 ^{[6]S. Basso et al., Molecular Docking via Weighted Subgraph Isomorphism on Quantum Annealers, 2025, Quantum Science and Technology, iopscience.iop.org}。该细分市场仍取决于将退火输出与成熟的计算化学工作流程及验证流程相整合的能力。

采样与概率建模

2025 年，采样与概率建模产生的收入为 1,029.00 万美元，预计到 2035 年将达到 4.971605 亿美元，年均复合增长率（CAGR）约为 47.43%。该领域的增长反映了退火技术在概率推断和生成式人工智能中用于低能量采样的潜力。与确定性优化不同，该细分市场的商业价值可能来自所生成候选集的多样性和质量，而不是来自单一最优解。

按部署方式

基于云的量子计算即服务（QCaaS）

基于云的 QCaaS 市场规模在 2025 年达到 1,865.40 万美元，预计到 2035 年将达到 3.46281 亿美元，年均复合增长率约为 32.8%。由于用户无需购置处理器或运行低温硬件即可测试应用，该模式仍是评估应用的主要访问途径。D-Wave 的 Leap 平台已在 40 多个国家运行，并提供面向生产环境的访问模式。不过，当数据无法离开安全环境，或集成需要严格受控的本地基础设施时，云端部署仍面临限制。

本地部署

本地部署市场规模在 2025 年达到 884.60 万美元，预计到 2035 年将达到 8.904367 亿美元，年均复合增长率约为 59.96%。于利希研究中心收购 D-Wave 系统以进行高性能计算（HPC）集成，体现了研究计算环境对专用访问模式的吸引力。该细分市场更快的增长态势与买方对数据控制、专用容量以及与超级计算系统协同部署的需求相一致，不过，较高的资本和运营要求将使该细分市场继续集中于大型机构。

按最终用户行业

BFSI

BFSI 应用场景包括投资组合构建、风险建模、抵押品配置和情景分析。一项 2024 年的研究展示了用于多目标投资组合优化的混合量子退火方法。该领域的应用取决于能否与现有风险系统实现可审计的集成，并能针对高度成熟的经典方法提供明确的性能证据。

医疗保健与制药

药物发现、分子对接和资源调度均构成相关应用场景。分子对接研究支持退火方法用于特定化学搜索问题的技术可行性。商业应用需要在受监管的开发流程中实现经验证的性能提升，而非仅获得独立的量子计算结果。

物流与运输

车辆路径规划、车队调度和制造排序是最容易直接应用的工作负载之一。研究已经展示了用于受约束供应链路径规划的混合退火方法，而 Ford Otosan 的部署表明，生产排序可以超越试点环境，进入实际生产应用。

能源与公用事业

电网调度、可再生资源配置和电池布置决策涉及大量约束条件。有关使用量子退火机和数字退火机进行潮流分析的研究，支持这些方法在离散优化问题中的适用性。公用事业领域的应用将取决于其能否与安全关键型规划和控制系统实现集成。

应用经济性也存在显著差异。目前，优化仍是规模最大的应用领域，而采样与概率建模的预计应用年均复合增长率最高。买方应区分两类项目：一类是需要可重复、低延迟决策的优化项目；另一类是面向人工智能、需要多样性、集成能力和输出验证的采样项目。本地部署预计达到 59.96% 的年均复合增长率，这表明成功的生产应用可能越来越多地以受控基础设施的形式采购，而不再仅作为实验性云服务使用。

量子退火处理器市场区域分析

北美

2025 年，北美市场收入为 863.92 万美元，预计到 2035 年将达到 3.710153 亿美元，年均复合增长率约为 45.73%。该地区将商业部署活动与美国联邦量子研究生态系统相结合。美国能源部（DOE）重新设立的国家量子信息科学（QIS）研究中心以及美国国防高级研究计划局（DARPA）的量子基准测试计划，持续支持硬件、软件和基准开发 ^[7]。

美国市场受到企业优化需求、联邦研究资金和安全计算应用场景的支持。D-Wave 的商业平台、其与 Davidson Technologies 合作开展的国家安全部署，以及研究中心的需求，体现了多种采购路径。

加拿大通过量子软件、云访问计划以及 1QB Information Technologies 等企业参与其中。与大规模拥有本土退火硬件相比，加拿大的市场地位更多与软件编排和研究基础设施相关。

欧洲

2025 年，欧洲市场收入为 482.81 万美元，预计到 2035 年将达到 1.855077 亿美元，年均复合增长率约为 44.12%。EuroHPC 的量子基础设施计划十分重要，因为该计划可提供对多种技术模式的访问，并将量子系统与成熟的高性能计算（HPC）设施相连接。

 Jülich 收购 D-Wave 以及计划将其与 JUPITER 集成，为退火技术应用于欧洲高性能计算环境提供了参考案例。德国的工业基础也为制造业和能源优化创造了相关需求。

法国受到高性能计算与量子计算混合投资的支持；Pasqal 根据 HPCQS 项目向 GENCI/CEA 交付了一套 100-qubit 中性原子系统。这一基础设施能够加快面向科研和工业用户的应用测试。

亚太地区

2025 年，亚太地区市场收入为 1,110.43 万美元，预计到 2035 年将达到 5.812573 亿美元，年均复合增长率约为 48.64%，为各区域最高。该地区受益于各国量子战略，以及由 Fujitsu、NEC、NTT、Toshiba 和 Hitachi 等企业组成的规模可观的日本企业生态系统。

中国对量子技术的战略重视支持了国内硬件、软件和科研投资。商业机遇与制造业、物流业和公共部门优化相关，但国际参与可能受到技术获取限制的影响。

印度国家量子任务计划为量子计算发展提供了重要的制度基础，支持期限至 2031 年 ^{[8]Department of Science & Technology, India, National Quantum Mission, Cabinet Approval, April 19, 2023, dst.gov.in}。随着本土能力不断发展，其技术中心和参考基础设施计划能够支持银行、金融服务与保险（BFSI）、制药及政府应用领域的需求。

 澳大利亚的量子生态系统涵盖硬件和软件开发活动，其参与 DARPA 的基准测试计划表明，该国具备获得国际认可的技术能力。

拉丁美洲

拉丁美洲市场规模在 2025 年为 142.59 万美元，预计到 2035 年将达到 4452.18 万美元，年均复合增长率（CAGR）约为 41.16%。短期内，受本地专用硬件采购有限的影响，市场采用可能仍将由云服务主导。巴西的物流、金融服务和资源行业提供了最直接的优化路径。

巴西凭借供应链、金融服务和工业优化需求引领区域市场机遇，相关需求主要通过可远程访问的平台实现。

墨西哥的制造业和物流基础能够提供重要的工作负载来源，但市场采用将取决于易于获取的云服务以及本地解决方案集成能力。

预计阿根廷的作用仍将集中于学术参与和早期技术开发。

中东和非洲

中东和非洲市场规模在 2025 年为 150.24 万美元，预计到 2035 年将达到 5441.56 万美元，年均复合增长率（CAGR）约为 42.96%。海湾地区多元化发展计划、物流枢纽以及能源行业的优化需求创造了市场潜力，但市场发展起步时的制度基础较为薄弱。

南非拥有该地区最成熟的量子技术学术和研究基础。

沙特阿拉伯的先进技术发展议程可能支持在能源、工业和公共部门应用中开展量子计算评估。

阿联酋对技术和人工智能的重视，加上迪拜贸易经济的高物流强度，为云端访问的优化工具创造了一个具有可行性的早期市场。

北美仍具有重要的商业价值，因为该地区将企业采用与国家实验室基础设施及国防导向需求结合起来。欧洲的差异化优势在于通过 EuroHPC 协调量子计算与高性能计算（HPC）采购，这能够推动退火技术评估从孤立项目转向共享计算环境。

拉丁美洲以及中东和非洲更有可能通过云端访问实现发展，直到经过验证的本地工作负载规模扩大，足以支撑专用基础设施。因此，区域战略应优先考虑应用合作伙伴关系和监管适配性，而不是采用统一的硬件销售模式。

量子退火处理器市场份额与竞争格局

2025 年，D-Wave Quantum Inc. 的市场份额估计为 34.8%，其次是 Fujitsu，占 5.1%；Toshiba 占 3.7%；Hitachi 占 2.5%；NEC 占 1.3%。这一分布反映出 D-Wave 成熟的退火硬件、混合求解器生态系统和商业访问模式；与此同时，日本企业在量子启发式优化领域拥有较大布局，并具备更广泛的企业技术产品组合。

D-Wave Quantum Inc. D-Wave 是领先的专用量子退火竞争者。Advantage2 配备超过 4,400 个量子比特，采用 20 路 Zephyr 连接，并通过 Leap 和本地部署配置提供。其战略优势在于集处理器开发、混合工具、应用访问和可见的生产应用案例于一体。

Fujitsu Ltd. Fujitsu 通过其 Digital Annealer 参与竞争，该产品是一种室温量子启发式优化平台。Fujitsu 在市场中的作用得益于其企业计算合作关系，以及其以云端和本地部署形式提供优化基础设施的能力。

Toshiba Corporation。Toshiba 的 Simulated Bifurcation Machine 通过量子启发式计算解决组合优化问题。其更广泛的量子业务还包括量子通信和战略投资，从而与量子退火机遇形成业务关联。

Hitachi Ltd. Hitachi 将量子启发式优化与长期硅基量子技术开发相结合。其工业自动化、物联网和高性能计算（HPC）能力可支持将优化工具集成到成熟的企业系统中。

NEC Corporation。NEC 通过量子硬件、量子通信、高性能计算（HPC）和国家级技术项目参与市场。随着其量子产品组合不断发展，广泛的企业和公共部门覆盖能力将支持潜在的优化部署。

IBM。IBM 的门模型平台并非量子退火系统，但其优化算法和面向企业的量子访问服务，使其在银行、金融服务和保险（BFSI）、物流以及材料科学等重叠工作负载领域形成间接竞争。IBM 参与美国国防高级研究计划局（DARPA）的量子基准测试计划，进一步提升了其在更广泛的实用级量子计算竞赛中的相关性 ^{[9]DARPA, DARPA Selects Two Discrete Utility-Scale Quantum Computing Approaches for Evaluation, February 6, 2025, darpa.mil}。

Google。Google 致力于开发门模型超导量子计算和量子采样技术。其长期竞争地位取决于容错门模型系统能否处理目前由专用量子退火机服务的优化和采样工作负载。

Pasqal。Pasqal 的中性原子系统支持模拟运行和门模型运行。其 EuroHPC 部署证明了该平台获得机构认可，并为测试受约束优化用例提供了基础。

近期行业发展

D-Wave Advantage2 正式可用，2025 年 5 月。D-Wave 于 2025 年 5 月 20 日宣布 Advantage2 正式可用。该系统提供超过 4,400 个量子比特，可通过 Leap 使用，也可购买本地部署版本。

Ford Otosan 生产部署，2025 年 3 月。Ford Otosan 在其 Ford Transit 生产线上，将 D-Wave 混合量子应用部署用于车辆制造排产，并投入生产运行。

于 2025 年 2 月购置 Forschungszentrum Jülich。Jülich 购置了一套 D-Wave Advantage 系统，用于与 JUPITER 集成，从而将退火硬件引入欧洲主要的高性能计算（HPC）环境。

Pasqal 在 EuroHPC 项目中的部署，2024 年。Pasqal 根据 EuroHPC HPCQS 项目，向 Forschungszentrum Jülich 和 GENCI/CEA 交付了 100-qubit 套中性原子系统。

DARPA 量子基准测试计划扩展，2025 年。DARPA 扩展了其量子基准测试计划，以评估有望实现实用规模量子计算的方法；实用规模量子计算的定义是其计算价值超过运营成本。

美国能源部国家量子信息科学研究中心续期，2025 年 11 月。美国能源部宣布将为下一阶段的五个国家量子信息科学研究中心提供 6.25 亿美元资金。

印度国家量子任务实施，2023 年至 2025 年。印度持续推进国家量子任务的实施。该任务于 2023 年获批，计划到 2031 年获得 6,003.65 亿印度卢比的资金。