量子精密测量仪器

新质生产力成为2024年全国两会热词，作为经济发展的新起点，各地呈现了发展新质生产力的不同版本。“寻新记”五路记者跨出四川面向全国，我们看见了量子创新发展带来的曙光，我们在超级工厂的自动化中感受未来……

我们寻找每一个地域因地制宜发展新质生产力的不同答案，诠释产业背后的时代故事，今日全国寻“新”开启第一站——合肥。

封面新闻记者姚瑞鹏 车家竹

3月初，暗潮涌动的气息围绕在首届新加坡ape亚洲光电博览会上，国际众多量子科技公司拿出拳头产品各不相让，相隔3606公里外的合肥，宽阔笔直的云飞路，无数的量子企业分列两旁，“九章号”正迸发出红光运算着万亿的难题，量子卫星地面站仰望天空，织起一张强盾密网为信息安全保驾护航。

121年前，马克斯·普朗克提出“量子”概念，世界因此巨变——核能、激光、半导体等都与此相关。而今，“第二次量子革命”启幕，量子信息技术以量子力学原理为基础，发展出量子通信、量子计算和量子精密测量三架马车飞驰前进。当下，量子精密测量成为距离应用最近的量子技术，而量子通信也让数据传递能够实现理论上的无条件安全，量子计算的蓝图也预计在5到10年后出现。

量子精密测量：距离应用最近的量子技术

指南针可以感受到地球磁场而摆动，人类心脏跳动的磁场又如何感知？

每天早晨是国仪量子技术（合肥）股份有限公司技术团队最忙的时刻，满柜的样品等待着检测，一个半人高的仪器以纳米级别的金刚石探针为介，绿色的激光打在金刚石NV色心传感器上，通过传感器检测二维材料表面的磁学特性，而在量子精密测量出现前，这个样品并无仪器能测量。

“量子测量的精度可以达到原子量级。”国仪量子公司副总裁许克标调出检测成像，微观之下的样本蓝黄色块分布，犹如梵高的星空。传统测量技术最小只能探测到微米量级，量子技术可以精细千倍、万倍到纳米、亚纳米量级，为精密仪器行业带来革命性的技术进步。

整个现代自然科学和文明伴随着测量精度的不断提升而发展，仪器以追求更高的测量精度为永恒目标，“量子精密测量在石油勘探、生命科学、先进材料及能源电力等领域已实现示范应用。”许克标很肯定未来量子精密测量必定推动各行发展，所以我们也必须做到量子测量的全线国产化。

许克标在量子精密测量仪前接受采访

在许克标看来，量子技术三张牌中，量子精密测量技术有望较早实现产业化。在国仪去年超5亿元的订单背后，看到了量子精密测量在下游应用市场展现出的广阔前景。从2023年到2035年，不同领域对于量子精密测量的需求逐渐增长，未来量子精密测量将可能应用于超导材料、医疗领域、航天航空以及导航的地磁场测量等多个领域，为仪器行业带来变革式机遇。

量子保密通信：“绝对安全”信息传输渐行渐近

高约1米、重不足百公斤，深邃的镜头仰望天空……记者在一街之隔的科大国盾量子技术股份有限公司看到了全球首款小型化可移动量子卫星地面站。

“这种地面站重量轻、可移动，12小时内能安装好，边疆、海岛等偏远地区用它与‘墨子号’卫星对接，可以便捷地使用量子保密通信。”科大国盾公司副总裁唐世彪介绍，另一款新应用是商用光纤量子密钥分发设备，每秒可产生上千个密钥，目标是让“光纤可达”的地方都能用上量子通信。

唐世彪正在调试小型化可移动量子卫星地面站

“天地一体广域量子保密通信”是唐世彪概括量子通信发展的场景，他介绍，量子通信主要指量子保密通信，利用量子的叠加态效应，在经典通信的辅助下实现量子密钥的安全分发。基于量子力学中的不确定性、测量坍缩和不可克隆三大原理，提供了无法被窃听和计算破解的无条件安全保证。

量子通信在因地制宜发展新质生产力上也诠释了自己的版本，在广泛的沿海地区有强劲的光纤铺设基础，以光纤为载体的量子通信网络覆盖千家万户，而高山荒漠与远海，量子卫星也拉起了密网。

尽管量子通信在理论上展现了令人兴奋的潜力，但实际中仍然面临着许多挑战。量子密钥分发能力，量子保密通信设备小型化、高可靠、低成本发展必须迈过无数“门槛”。而在市场端，就如唐世彪所言，信息安全总是静悄悄的，消费级市场的开拓并不容易，但“量子密话”“国盾密语耳机”等已有应用产品呈现，提前布局等待浪潮到来。

量子先进计算：5年内或有局部应用落地

MOSS是电影《流浪地球》系列中的智能量子计算机，以超强的算力执行着延续人类文明的使命。记者看到与MOSS一样，暗红的光线，穿梭在“九章”的各个仪器之中，“九章三号”1微秒可算出的最复杂样本，全球最快超级计算机“前沿”约需200亿年。

量子计算是操纵量子比特进行运算的计算模式。业界普遍认为量子计算机的发展将经历三个阶段：第一阶段，研制50个到100个量子比特的专用量子计算机，实现“量子优越性”里程碑式突破。第二阶段，解决一些超级计算机无法胜任、具有重大实用价值的问题。第三阶段研制可编程的通用量子计算机。世界上目前所有的量子计算机研究都还在第一阶段。许可标称学界乐观认为，5年左右会有局部应用落地。

一本《九章算术》极尽了千古智慧，而一台“九章号”却剑指未来。虽然量子计算不似量子测量和通信，并无实际的产业落地，但对于通用量子计算机的前景，可用于密码破译、气象预报、金融分析、药物研发、矿产勘探等多个方面。影响更为深远的是，量子计算机的强大算力将有助于人类认识物理、化学等重大基础科学问题，并与人工智能等科技加速产生“裂变反应”。

超导量子计算机内部

但量子计算对环境的要求极高，一声咳嗽或一颗行星的爆炸都会扰乱信号，如何拥有稳定的计算模式依旧需要探索，目前实现量子计算的途径有很多，有国盾的超导、国仪的金刚石玻璃色心，还有离子阱，而唐世彪却说，也许实现突破发展会是各种技术陆续的融合。

北京、合肥共布局53家量子企业

量子信息投资中国位居全球第一

量子科技日益扩大的影响力，也引来一些“蹭概念”型产品，近一年来，国内冒出2000多家各类“量子企业”，将量子力学原理与化妆品、农业等传统产业“嫁接”。但目前量子科技到现在，让老百姓可以用的产品仍是少数。

无用、专用、通用，量子科技必定走过这几个台阶，而当前量子科技的发展正处于从科研到应用的过渡阶段，要加快推进到产业化阶段，形成“科研机构+企业+用户”的产业生态。唐世彪表示，当下量子科技行业要谨慎理念超前，但产业无落地的现象。目前国际上已形成多个量子科技产业联盟，我国量子科技发展仍需要大量企业配合，加快形成“量子+”产业生态。

数据显示，截至2023年4月，我国量子信息企业主要分布在京津冀、长三角等地。其中，北京多达28家企业，安徽25家。江苏、浙江和上海分别拥有11家、11家和9家量子企业，整个长三角地区的量子企业数量占全国的42.42%。从投资总额来看，2023年全球量子信息投资规模达到386亿美元，其中中国投资总额达150亿美元，位居全球第一。

不登高山，不知天之高；不临深谷，不知地之厚。量子时代已经扑面而来，新质生产力是一道新时代的全新命题，在这片充满未知的天地里，量子科技的三架马车奔涌向前，探索着人类文明与科技的无限未来。

本文探讨了量子精密测量仪器、量子通信和量子精密测量技术在全球范围内的发展现状，以及对未来趋势的展望。文章指出，量子精密测量技术已经成为距离应用最近的量子技术，而量子通信也将在未来的几年内取得重要的应用。
在合肥举办的全国寻“新”活动上，国仪量子技术和国仪量子公司副总裁许克标在接受采访时表示，量子精密测量是距离应用最近的量子技术，未来有可能实现产业化。这标志着我国量子科技领域取得了一定的突破，并且已经开始进入大众视野。
在量子精密测量中，量子精密测量仪占据着核心地位，它以其强大的精密程度和准确度赢得了人们的认可。同时，量子精密测量技术也将服务于各行各业，包括但不限于石油勘探、生命科学、先进材料及能源电力等领域。
随着技术的发展，量子精密测量在这些领域的应用将会越来越广泛，这也使得该技术有着广阔的市场前景。然而，面对诸多挑战，例如量子密钥分发能力和量子保密通信设备小型化等问题，还有大量的研发工作需要完成。
总的来说，量子科技的发展无疑是一个重要的历史转折点，它的到来将会给我们的生活带来巨大的改变。只有通过不断的探索和发展，才能使量子科技真正发挥其应有的作用，引领新的时代潮流。