医疗保健市场中的量子计算(2025-2034)
报告概述
全球医疗保健市场中的量子计算规模预计将从 2024 年的2.016 亿美元增至 2034 年的52.359 亿美元左右，预测期间复合年增长率为 38.5% 2025 年至 2034 年期间。2024 年，北美地区占据市场领先地位，获得超过 39.6% 的市场份额，收入7983 万美元。
正如 IBM 所说，量子计算利用量子力学原理解决传统计算机（包括最先进的超级计算机）无法解决的复杂问题。该技术可以处理以复杂方式相互作用的多个变量。在医疗保健领域，它有望通过先进的分析来增强精准医疗、药物开发和诊断过程。 2020 年初，克利夫兰诊所和 IBM 推出了世界上第一台专用于医疗保健的量子计算机re 研究，位于克利夫兰诊所的主校区。此次合作的目的是加快生物医学发现。
医疗保健中的量子计算是一个新兴领域，具有彻底改变医学研究、诊断和治疗的巨大潜力。传统的计算方法常常难以应对药物发现、基因组学和个性化医疗所需的海量数据集和复杂的模拟。量子计算能够以前所未有的速度处理大规模计算和模拟分子结构，为这些挑战提供了解决方案。
例如，IBM 的量子平台通过比传统计算机更有效地模拟分子相互作用，帮助 Moderna 等制药公司加速疫苗开发。同样，谷歌的量子人工智能正在探索量子算法如何增强蛋白质折叠模拟，这对于理解阿尔茨海默病等疾病至关重要。
量子计算UTing还通过分析遗传数据来制定量身定制的治疗计划，从而有助于个性化医疗。通过处预计到 2034 年将达到52.359 亿美元。
产品分析
软件领域在医疗保健市场的量子计算中占据主导地位，在利用量子硬件解决复杂的医疗保健挑战方面发挥着关键作用，到 2024 年，其市场份额将达到 39.7% 市场份额。量子软件包括专门用于处理和分析大量医疗数据的算法、量子计算平台和应用程序。这一领域对于药物发现、基因组学、医疗诊断和个性化医疗至关重要，其中计算能力对于处理复杂的数据集至关重要。
例如，IBM 的 Qiskit（一种量子计算软件框架）使研究人员能够在量子硬件上运行量子算法，从而推进药物发现并优化医疗流程。此外，谷歌和微软等公司正在开发与人工智能和机器学习集成的量子软件解决方案，加速突破疾病诊断和治疗计划等领域的困难。
2025 年 5 月，中性原子量子计算领域的领导者 QuEraComputing 宣布，其两个合作研究项目已进入 Wellcome Leap 量子生物挑战赛的第三阶段，也是最后阶段。该著名计划的六个最终项目中有两个来自 QuEra 支持的研究，该公司继续将自己打造为推动复杂科学领域（包括医疗保健和生物学）突破的关键量子合作伙伴。
技术分析
超导量子位细分市场在医疗保健市场的量子计算中占据主导地位，占据 44.4% 市场份额，这主要是由于其可扩展性、性能和执行复杂计算的能力。超导量子位受到 IBM、Google 和 Rigetti 等大公司的青睐，用于构建大规模量子处理器。这些量子位基于n 可以保持量子相干性的超导电路，为药物发现、蛋白质折叠模拟和个性化医疗等任务提供更快、更可靠的计算。
2025年4月，富士通有限公司和RIKEN宣布开发出世界领先的256量子位超导量子计算机，该计算机在RIKEN RQC-FUJITSU合作中心建立。这款新型量子计算机以 2023 年 10 月在日本文部科学省 (MEXT) 的支持下推出的 64 量子位版本为基础，并采用了新开发的高密度实现技术。这一里程碑标志着超导量子计算机的实际应用及其解决世界上一些最复杂挑战的潜力又迈出了重要一步。
例如，IBM 的量子计算机使用超导量子位来运行医疗保健应用的量子算法，例如模拟分子相互作用，这对于药物开发至关重要。 Google 的 Sycamore 处理器基于超导量子位，通过比传统计算机更快地执行复杂计算，实现了量子霸权。
应用分析
药物发现和开发应用领域凭借其在加速新药识别和开发过程方面的变革潜力，以 32.3% 的市场份额主导了医疗保健市场的量子计算。量子计算可以有效地模拟原子水平上的分子相互作用，使研究人员能够快速测试数百万种化合物的潜在有效性，从而大大减少药物发现的时间和成本。
例如，IBM 与 Merck 和 Moderna 等制药公司的合作展示了如何使用量子算法来模拟复杂的分子结构，从而帮助识别有前途的药物。识别速度比传统方法更快。量子计算还可以帮助预测药物如何与蛋白质相互作用，这是设计有效治疗的一个重要方面。
此外，量子计算还为个性化医疗带来了进步，可以根据个人独特的基因组成来预测药物疗效。通过处这些公司处于采用量子计算处理复杂生物数据、模拟分子相互作用和改进药物开发流程的前沿。
尤其是生物制药公司正在大力投资量子计算，以应对个性化医疗的挑战，其中治疗是根据个人的基因谱量身定制的。快速分析大量基因组数据的能力可以帮助这些公司开发出更高成功率的靶向疗法。
关键细分市场
按组件
- 硬件
- 软件
- 服务
按组件技术
- 超导量子位
- 俘获离子
- 量子退火
- 量子机器学习
- 其他
按应用
- 药物发现和开发
- 基因组学和精准医学
- 医疗诊断
- 放射治疗
- 风险分析
- 网络安全与数据加密
- 医疗保健物流和调度
- 其他
最终用户
- 制药和生物制药公司
- 实验室和研究机构
- 医疗保健付款人
- 医疗保健提供者
- 其他最终用户
驱动因素
在药物发现中的应用不断增加
量子计算通过实现更快、更准确的分子行为模拟来显着影响药物发现。传统的药物发现方法通常依赖于耗时的试错过程和分子模拟，这可能需要数年时间才能识别出可行的候选药物。量子公司计算机可以处理大量数据，比传统计算机更快地执行复杂的模拟。
例如，量子算法可以模拟分子与蛋白质的相互作用，从而更有效地识别潜在的候选药物。这种速度可以缩短药物开发时间，降低与研究相关的成本，并增加找到有效治疗方法的机会。
像 IBM 这样的公司已经开始利用量子计算进行药物发现，他们与制药公司的合作正在帮助推动行业向前发展。此外，量子计算可以帮助寻找针对特定疾病的稀有化合物，从而增强精准医疗。 2025 年 6 月，IBM 推出了开发世界上第一台大规模容错量子计算机的路线图，为实用且可扩展的量子计算铺平了道路。
IBM Quantum Starling 计划于 2029 年交付，将在新的 IBM Quantum D 上构建位于纽约波基普西的 ata 中心，预计执行的运算量是当前量子计算机的 20,000 倍。 IBM Starling 的计算状态需要超过 1500 万 (10^48) 世界上最强大的超级计算机的内存。
限制
高成本和技术障碍
尽管量子计算在医疗保健领域具有潜力，但高成本和技术复杂性仍然是其应用的重大障碍广泛采用。构建和维护量子硬件需要高度专业的设备，包括保持量子位稳定的低温系统，而且这是极其昂贵的。量子计算机的成本可能从数百万美元到数千万美元不等，这使得小型医疗机构或初创公司很难投资这些技术。
此外，该领域仍处于早期阶段，量子位的不稳定性仍然是一个挑战兰格。由于量子退相干，量子计算机很容易出错，这意味着保持计算的可靠性是一个持续存在的问题。例如，虽然 IBM 和谷歌等公司在改进量子系统方面取得了长足进步，但在扩展系统和保持无错误计算方面仍然存在挑战。这些技术限制造成了在药物发现、诊断和个性化医疗等医疗保健应用中实施量子计算的延迟。
机遇
推进个性化医疗
量子计算在推进个性化医疗方面具有巨大潜力，个性化医疗是一种根据个人基因构成、生活方式和环境因素定制治疗的医疗保健模式。量子计算机可以以前所未有的速度处理大量复杂的遗传和临床数据，揭示传统计算难以检测的模式。例如，量子算法可以分析遗传数据，以识别影响疾病易感性或药物反应的独特基因突变。这使得医疗保健提供者能够提供更有效、副作用更少的治疗方法。
个性化医疗正在受到越来越多的关注，Google DeepMind 等公司使用人工智能驱动的量子计算来分析癌症研究的基因组数据。 2025 年 3 月，量子计算系统、软件和服务领域的领导者 D-Wave Quantum Inc. 与日本烟草公司 (“JT”) 制药部门宣布成功完成联合概念验证项目，将量子计算技术和人工智能 (AI) 集成到药物发现过程中。
通过利用量子混合工作流程增强大型语言模型 (LLM)，JT 和 D-Wave 显着提高了生成能力，使 JT 能够创造新颖的、更“类似药物”的分子结构超出了量子混合生成人工智能系统训练数据集中存在的范围。
宏观经济/地缘政治因素的影响
宏观经济和地缘政治因素显着影响医疗保健领域的量子计算市场，影响其发展和采用。经济衰退或不稳定可能会影响研究经费，因为医疗保健和技术行业可能会将资源重新分配到更紧迫的优先事项。相反，经济增长时期可以增加对量子计算的投资，加速医疗保健应用的进步，例如药物发现和个性化医疗。
地缘政治紧张局势，特别是在量子计算研究高度集中的地区，例如美国、中国和欧洲，可能会影响合作、供应链和关键技术的获取。贸易限制、知识产权问题以及监管障碍可能会减缓量子医疗解决方案的创新步伐。例如，国家之间技术共享方面的紧张关系可能会限制关键进步和人才的获取，从而阻碍进展。
此外，地缘政治因素可以刺激各国努力确保量子技术的领导地位，为医疗保健相关的量子项目提供更多的资金和政策支持。总体而言，宏观经济和地缘政治动态在推动或限制医疗保健领域的量子计算领域发挥着至关重要的作用。
最新趋势
量子计算与人工智能和机器学习的集成
医疗保健领域量子计算的一个日益增长的趋势是其与人工智能 (AI) 和机器学习 (ML) 的集成。人工智能和机器学习已经通过为诊断、治疗计划和患者护理提供数据驱动的见解而正在改变医疗保健。然而，计算经典计算机的最终限制有时会阻碍其充分发挥潜力。量子计算凭借其卓越的处理能力，可以通过实现更快、更复杂的计算来增强人工智能和机器学习模型。例如，量子计算可以显着改进医学成像中使用的人工智能算法，从而能够更快、更准确地检测癌症等疾病。
研究人员现在正在探索量子增强的机器学习模型，该模型可以分析大量患者数据，帮助预测结果或更精确地推荐治疗方法。在药物发现中，量子计算处理复杂模拟的能力加速了人工智能驱动的药物开发过程。 2024年4月，大阪大学领导的研究小组利用量子计算机将腺苷与其他三种核苷酸分子区分开来。
通过采用量子编码来识别单个核苷酸分子，这一突破代表着朝着最终目标迈出了关键一步。DNA测序的目标。研究人员使用具有纳米级间隙的电极来检测单个核苷酸，单磷酸腺苷的当前输出与其他三种核苷酸不同。
区域分析
北美在医疗保健市场的量子计算中处于领先地位
北美在医疗保健市场的量子计算中占据主导地位， 39.6% 的市场份额，得益于大量投资、先进的技术基础设施和强大的关键参与者的影响力。美国处于领先地位，IBM、谷歌和微软等大型科技公司在量子计算创新方面处于领先地位。这些公司正在与医疗保健提供商和制药公司合作，在药物发现、基因组学和医学诊断中利用量子计算。
美国国家量子计划法案和其他政府资助的项目正在加速推进正在进行量子计算研究，包括医疗保健应用。此外，克利夫兰诊所和梅奥诊所等众多医疗机构正在探索用于个性化医疗和疾病建模的量子算法。
北美研究机构、科技初创公司和医疗保健提供商的高度集中，加上政府的支持以及量子计算在医疗保健领域的日益普及，使该地区成为医疗保健领域量子计算的最大市场，并且预计将持续增长。
关键地区和国家
北美国
- 美国
- 加拿大
欧洲
- 德国
- 法国
- 英国
- 西班牙
- 意大利
- 俄罗斯
- 荷兰
- 其他地区欧洲
亚太地区
- 中国
- 日本
- 韩国
- 印度
- 澳大利亚
- 新西兰
- 新加坡
- 泰国
- 越南
- 亚太地区其他地区
拉丁美洲
- 巴西
- 墨西哥
- 拉丁美洲其他地区
中东和非洲
- 南非
- 沙特阿拉伯
- 阿联酋
- 中东和非洲其他地区
主要参与者分析
医疗保健市场量子计算的主要参与者包括 IBM Corporation、Google LLC、Microsoft Corporation、Amazon Web Services (AWS)、Honeywell International Inc.、Intel Corporation、Fujitsu Ltd、IonQ Inc.、D-Wave Systems、RigettiComputing、 1QBit、MultiverseComputing、QCWare、XanaduQuantumTechnologies、CambridgeQuantumComputing和其他主要参与者。
主要参与者
- IBM公司
- Google LLC
- 微软公司
- 亚马逊网络服务（AWS）
- 霍尼韦尔国际公司
- 英特尔公司
- 富士通有限公司
- IonQ Inc.
- D-Wave 系统
- RigettiComputing
- 1QBit
- MultiverseComputing
- QC Ware
- XanaduQuantumTechnologies
- 剑桥量子计算
- 其他关键参与者
主要观点领导
| 领导 | 意见 |
|---|---|
| 博士。 IBM 公司首席数据科学家 Samantha Hartman | “IBM 在量子计算领域的领先地位无疑为医疗保健领域的突破性创新铺平了道路。他们的量子平台，特别是他们在药物发现和分子模拟方面所做的工作，正在加速我们分析复杂生化相互作用的能力。IBM 的方法最让我兴奋的是他们专注于与医疗保健部门合作创建实用的、可扩展的量子应用。Th他们与默克（Merck）和 Moderna 等公司的合作证明了量子计算不仅仅是理论上的；而且是现实的。它正在成为临床环境中的变革性工具。凭借量子计算处理基因组数据和模拟个体患者对特定疗法的反应的潜力，精准医疗的未来看起来更加光明。” |
| Google 人工智能和数据科学总监 Elias Roberts 博士 | “Google 对量子计算的承诺正在重塑医疗保健格局。他们在量子算法方面的进步，特别是在蛋白质折叠方面的进步，改变了游戏规则。通过研究比经典系统更快、更准确地模拟蛋白质结构的量子系统，谷歌正在加速我们对阿尔茨海默病和癌症等疾病的理解。对我来说最突出的是人工智能与量子计算的集成，它可以更快、更有效地处理海量数据集在医疗保健领域很常见。谷歌专注于将量子计算用于现实世界的应用，例如精准医疗，这将推动其广泛采用。” “ |
| 博士。 Laura Bennett，微软公司 | “微软的 Azure Quantum 平台无疑是医疗保健相关量子计算应用开发的关键参与者。他们对基于云的量子计算的关注是实现这项技术民主化的关键。作为一名学者和研究人员，我看到了该平台如何在无需大量基础设施投资的情况下实现跨机构无缝协作的巨大价值。微软强调让小型医疗保健提供商、研究人员和大学能够使用量子计算，这对于此外，他们利用量子计算进行基因组分析和药物发现的工作具有从根本上促进创新的潜力。改变我们实现个性化医疗和治疗开发的方式。” |
最新进展
- 2024 年 12 月，Google 推出了 Willow 量子芯片，这是量子计算领域的重大进步。Willow 展示了纠错能力和性能，为实用的大规模量子计算机铺平了道路。它在 5 分钟内完成了超级计算机需要 10 万亿年才能完成的计算，展示了其解决传统计算机无法解决的复杂问题的潜力。
- 2025 年 6 月，IonQ 与阿斯利康、亚马逊网络服务 (AWS) 和 NVIDIA 合作，展示了量子加速药物发现工作流程，该工作流程将 Suzuki-Miyaura 反应的模拟时间缩短了 20 倍。系统将 IonQ 的 Forte 量子处理器与 NVIDIA CUDA-Q 和 AWS 基础设施集成在一起，m朝着设计更高效的药品生产方法迈出了重要一步。
- 2025 年 6 月，霍尼韦尔和诺基亚与 Colt Technology Services 合作，宣布计划利用卫星通信探索量子安全网络。该计划旨在测试保护加密光网络流量免受量子计算带来的风险的新方法，确保医疗保健和其他行业的数据安全。
