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量子測量:超高精度引領(lǐng)儀器設(shè)備產(chǎn)業(yè)突破

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核心觀點:
  • 量子測量正迎來產(chǎn)業(yè)化的重要窗口期,目前可以商用的量子測量設(shè)備產(chǎn)品包括量子時鐘、量子重力儀、量子磁力計及其衍生產(chǎn)品、光量子雷達(dá)等。根據(jù)預(yù)測,到2030年全球量子測量市場規(guī)模將達(dá)數(shù)十億美元。
  • 當(dāng)前量子測量技術(shù)以軍事國防應(yīng)用為主(占比43.2%),民用(30.6%)與科研(26.2%)占比較低。
  • 中國在量子精密測量領(lǐng)域正積極搶占領(lǐng)先位置,量子測量正迎來產(chǎn)業(yè)化的重要窗口期。截至2025年11月11日,中國是全球量子精密測量專利最多的國家,專利數(shù)量為1,033項,占比高達(dá)89%。其次是美國和日本,分別占比3%和2%。
  • 2025年以來,中國市場已有多家量子測量企業(yè)獲得融資。從披露數(shù)據(jù)來看,單筆投融資最高金額為1.31億元(國儀量子D輪)。
  • 未來量子測量有望在新材料與新體系探索、量子傳感網(wǎng)絡(luò)與分布式測量、量子人工智能與優(yōu)化控制、Hybrid量子-Classical系統(tǒng)、標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)等方面取得突破進(jìn)展。


(1)背景

量子測量利用冷原子、氮空位色心、單光子、里德堡原子等技術(shù)路線,廣泛應(yīng)用于時鐘同步、重力測量、量子雷達(dá)、量子定位等高精度領(lǐng)域。根據(jù)預(yù)測,到2030年全球量子測量市場規(guī)模將達(dá)數(shù)十億美元。

面對這一重大機遇,中國在量子精密測量領(lǐng)域正積極搶占領(lǐng)先位置。中國科學(xué)院等科研機構(gòu)在量子傳感器基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面屢獲成果,自主研發(fā)的高精度原子鐘已達(dá)國際先進(jìn)水準(zhǔn)。截至2025年11月11日,中國是全球量子精密測量專利最多的國家,專利數(shù)量為1033項,占比高達(dá)89%。其次是美國(3%)和日本(2%)。

量子測量正迎來產(chǎn)業(yè)化的重要窗口期,目前可以商用的量子測量設(shè)備產(chǎn)品包括量子時鐘、量子重力儀、量子磁力計及其衍生產(chǎn)品、光量子雷達(dá)等。

圖表1 量子測量產(chǎn)品類型


來源:融中咨詢

(2)行業(yè)定義及發(fā)展歷程

  • 行業(yè)定義

量子精密測量旨在利用量子資源和效應(yīng),實現(xiàn)超越經(jīng)典方法的測量精度,是原子物理、物理光學(xué)、電子技術(shù)、控制技術(shù)等多學(xué)科交叉融合的綜合技術(shù)。

量子測量是量子力學(xué)中的關(guān)鍵概念,涉及對量子系統(tǒng)狀態(tài)的觀察,其結(jié)果會導(dǎo)致量子系統(tǒng)的狀態(tài)坍縮到確定態(tài)。量子資源和量子調(diào)控帶來了發(fā)展契機、新內(nèi)涵新原理、新體系、新方法與新技術(shù),有望實現(xiàn)如時間、電場、磁場、相位、重力、溫度等物理量超越經(jīng)典技術(shù)極限的量子精密測量。

  • 發(fā)展歷程

量子測量先后經(jīng)歷了理論奠基階段、計量領(lǐng)域初步應(yīng)用階段、全面量子化階段、突破與產(chǎn)業(yè)化階段等階段。近年來,中國在量子測量領(lǐng)域取得多項突破,成功研制高靈敏度量子磁力儀,利用超導(dǎo)量子干涉器件(SQUID)或原子磁強計等技術(shù),實現(xiàn)地磁場、生物磁場等微弱磁場的精準(zhǔn)探測;此外,在量子陀螺、量子重力儀等方向亦有進(jìn)展,推動量子測量技術(shù)向?qū)Ш?、地質(zhì)勘探、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域延伸,形成從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的完整鏈條。

圖表2 量子測量歷史


來源:融中咨詢

(3)量子測量行業(yè)現(xiàn)狀分析

  • 政策情況

近年來,中央和地方加大政策扶持力度,加快量子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展,為量子精密測量市場的發(fā)展提供了強大的推動力。2024年5月,中央網(wǎng)信辦、市場監(jiān)管總局、工業(yè)和信息化部發(fā)布《信息化標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)行動計劃(2024-2027年)》,加快量子信息標(biāo)準(zhǔn)布局,推動術(shù)語、功能模型、參考架構(gòu)等基礎(chǔ)通用標(biāo)準(zhǔn)研制,開展量子計算、量子通信、量子測量等關(guān)鍵技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)研究。

圖表3 量子測量相關(guān)政策


來源:各政府網(wǎng)站,融中咨詢

  • 特性

量子測量主要具備不確定性、波函數(shù)坍縮、量子糾纏、非破壞性測量的特性。

圖表4 量子測量特性


來源:融中咨詢

  • 應(yīng)用情況

從應(yīng)用領(lǐng)域來看,當(dāng)前量子測量技術(shù)以軍事國防應(yīng)用為主(占比43.2%),民用(30.6%)與科研(26.2%)占比較低。國防軍事領(lǐng)域,這些高靈敏度傳感器可以檢測物理量(如光、磁場和振動)的微小變化,為軍隊在威脅檢測、態(tài)勢感知和早期預(yù)警系統(tǒng)方面提供了重大升級。民用領(lǐng)域,量子測量技術(shù)在醫(yī)療、通信、能源、交通等領(lǐng)域均有著巨大的應(yīng)用潛力。

圖表5 量子測量下游應(yīng)用情況


來源:融中咨詢

應(yīng)用場景方面,量子測量產(chǎn)品已在航天導(dǎo)航、國防預(yù)警、生物醫(yī)療、能源勘探、交通運輸?shù)榷鄠€高精度場景實現(xiàn)部署。國內(nèi)科研團(tuán)隊與初創(chuàng)企業(yè)正加速推進(jìn)樣機轉(zhuǎn)化和工程試驗,部分量子測量設(shè)備已進(jìn)入市場采購環(huán)節(jié)。

圖表6 量子測量應(yīng)用領(lǐng)域


來源:融中咨詢

從2023年至2035年,量子精密測量需求持續(xù)增長,應(yīng)用場景日趨多元:

小眾高精領(lǐng)域:如網(wǎng)絡(luò)時頻管理、心理健康治療、老年癡呆癥診療等,雖市場規(guī)模有限,但高精度特性為精準(zhǔn)數(shù)據(jù)與解決方案帶來可能;

大規(guī)模商業(yè)化領(lǐng)域:航空交通管制雷達(dá)、無衛(wèi)星導(dǎo)航、深海探測、電池改良、智能駕駛等,對高精度測量需求激增;

前沿技術(shù)拓展:量子雷達(dá)憑借高分辨率與高靈敏度,在國防安全、環(huán)境監(jiān)測、航空管理等領(lǐng)域展現(xiàn)獨特優(yōu)勢,有望成為下一代雷達(dá)技術(shù)核心。

  • 投融資情況

2025年以來,中國市場已有多家量子測量企業(yè)獲得融資。從披露數(shù)據(jù)來看,單筆投融資最高金額為1.31億元(國儀量子D輪)。2018-2025年主要的融資事件如下:

圖表7 2018-2025年中國量子精密測量行業(yè)代表性企業(yè)融資事件匯總


來源:融中咨詢

  • 技術(shù)驅(qū)動

量子測量技術(shù)涵蓋了眾多基礎(chǔ)測量技術(shù),目前較為成熟且得到廣泛應(yīng)用的技術(shù)主要包括冷原子干涉技術(shù)、離子阱控制技術(shù)、金剛石氮空位(NV)色心技術(shù)、超導(dǎo)量子遂穿效應(yīng)、原子蒸氣技術(shù)等。

圖表8 量子精密測量行業(yè)技術(shù)


來源:融中咨詢

(4)市場規(guī)模及競爭格局

  • 行業(yè)市場規(guī)模

2024年全球量子測量市場規(guī)模約16.7億美元,同比增長14.4%;其中北美、歐洲、中國量子測量規(guī)模分別占比38.9%、28.1%、18.0%。中國近年來在量子測量領(lǐng)域發(fā)展迅速,中國科學(xué)院等科研機構(gòu)在量子傳感器基礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)方面屢獲成果,自主研發(fā)的高精度原子鐘達(dá)到國際先進(jìn)水準(zhǔn)。

圖表9 量子精密測量全球規(guī)模占比


來源:融中咨詢

到2035年,量子精密測量的市場規(guī)模預(yù)計達(dá)到44.97億美元。其中,重力測量領(lǐng)域?qū)⒄紦?jù)10.9億美元的份額。

  • 競爭格局

國內(nèi)量子精密測量市場仍處于亟待發(fā)展的階段,眾多企業(yè)參與量子精密測量研發(fā)、生產(chǎn)及使用的環(huán)節(jié)當(dāng)中,競爭日益激烈。

量子精密測量行業(yè)細(xì)分設(shè)備領(lǐng)域,量子時鐘參與競爭的企業(yè)主要有:天奧電子、中微達(dá)信、感知未來、華信泰、星漢時空等;量子重力儀參與競爭的企業(yè)主要有:國盾量子、中科酷原等;量子磁力計參與競爭的企業(yè)主要有:國盛量子、國儀量子、未磁科技、昕磁科技等;量子雷達(dá)參與競爭的企業(yè)主要有:國耀量子、國??萍?、光韻達(dá)等。

圖表10 量子精密測量細(xì)分行業(yè)


來源:融中咨詢

(5)市場規(guī)模及競爭格局

  • 產(chǎn)業(yè)鏈圖譜

上游:涵蓋低溫設(shè)備、磁體、光源/激光器、探測器等基礎(chǔ)材料和元器件。

中游:通過對上游產(chǎn)品集成,以及開發(fā)與產(chǎn)品配套的軟件或系統(tǒng),提供整體解決方案,主要包括量子時鐘、量子重力儀、單光子雷達(dá)等系統(tǒng)產(chǎn)品。

下游:基礎(chǔ)科研、生物醫(yī)療、環(huán)境勘測、工業(yè)檢測等應(yīng)用領(lǐng)域。

圖表11 量子精密測量上下游情況


來源:融中咨詢

圖表12 量子精密測量產(chǎn)業(yè)鏈


來源:融中咨詢


(1)量子探測成像

  • 應(yīng)用場景

量子成像是以量子光學(xué)為基礎(chǔ),通過操控光場的量子特性(如糾纏、關(guān)聯(lián)、漲落)實現(xiàn)的新型成像技術(shù)。其核心原理可分為糾纏光子對成像和經(jīng)典熱光場強度關(guān)聯(lián)成像兩類,前者基于量子糾纏特性實現(xiàn)物像分離探測,后者利用熱光場漲落關(guān)聯(lián)突破傳統(tǒng)成像系統(tǒng)的衍射極限 。

該技術(shù)在軍事偵察領(lǐng)域通過雙光路關(guān)聯(lián)設(shè)計實現(xiàn)穿透散射介質(zhì)成像,在戰(zhàn)場環(huán)境中可探測兩公里外目標(biāo)細(xì)節(jié);生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域量子關(guān)聯(lián)顯微技術(shù)分辨率突破80納米,配合單光子雪崩二極管(SPAD)探測器實現(xiàn)活體細(xì)胞動態(tài)觀測。

  • 痛點及用戶需求

量子成像比常規(guī)的激光全息成像更方便。但是,量子成像需要的成像時間較長,一般要幾秒鐘時間,不適于快速成像的場合,而且就目前的技術(shù)而言,產(chǎn)生大量的糾纏光子對還有困難。

  • 解決方案

從技術(shù)路線上來看,通過提供高精度的同步解決方案、重力梯度測量、氣象監(jiān)測和射頻傳感,量子精密測量技術(shù)為智能電網(wǎng)的高效運行、氣候變化的監(jiān)測和理解、環(huán)保決策的制定以及大氣層動態(tài)變化的理解提供了重要支持。

具體的解決方案方面,在量子精密測量類型方面,涵蓋了時間、測量、重力、慣性、目標(biāo)識別等多個方面,反映了量子精密測量技術(shù)在軍工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。此外,美國、中國、德國、瑞士、芬蘭等國均為全球醫(yī)療健康領(lǐng)域提供了先進(jìn)的量子磁力測量解決方案。

圖表13 量子探測成像應(yīng)用領(lǐng)域


來源:融中咨詢

  • 企業(yè)展示

國儀量子:國儀量子涵蓋了增強型量子傳感器等核心關(guān)鍵器件、科學(xué)儀器裝備,以及賦能行業(yè)應(yīng)用的技術(shù)解決方案,目前已交付千余臺高端科學(xué)儀器,客戶主要集中于高校與企業(yè)研發(fā)中心,產(chǎn)品出口至英國、意大利、西班牙等國家和地區(qū)。

華工科技:華工科技業(yè)務(wù)涵蓋激光技術(shù)、光通信等多個領(lǐng)域,其中量子業(yè)務(wù)營收占比約25%。公司研發(fā)量子測量激光器及傳感器,與高校合作推進(jìn)量子傳感技術(shù)落地,是全球少數(shù)量產(chǎn)量子點激光器芯片的企業(yè)之一。公司在量子雷達(dá)技術(shù)方向有所突破,主要應(yīng)用于低空經(jīng)濟監(jiān)測,探測距離提升3倍。此外,公司在量子磁力計方面有布局。

(2)量子磁力計

  • 商業(yè)模式

量子磁力計是一種基于量子精密測量技術(shù)的超高靈敏度磁場傳感器,它利用量子力學(xué)原理對極弱磁場進(jìn)行測量,其靈敏度可達(dá)到傳統(tǒng)傳感器的數(shù)千倍,甚至能探測到地球磁場的百萬分之一大小的信號。?相比傳統(tǒng)磁力計,基于原子自旋效應(yīng)等量子原理的磁力計在靈敏度、分辨率和穩(wěn)定性方面實現(xiàn)數(shù)量級提升。這項技術(shù)被視為量子科技產(chǎn)業(yè)化的重要代表,正在多個領(lǐng)域引發(fā)變革。

產(chǎn)學(xué)研用深度融合的模式正成為行業(yè)發(fā)展的重要推動力。上游激光器、量子光源、控制系統(tǒng)等關(guān)鍵部件的技術(shù)水平持續(xù)提升,為整機開發(fā)奠定基礎(chǔ);中游科研機構(gòu)、創(chuàng)新團(tuán)隊和企業(yè)共同推進(jìn)產(chǎn)品研發(fā),不同類型的產(chǎn)品陸續(xù)面世,有利于加速技術(shù)創(chuàng)新。下游通過與重點用戶單位的協(xié)同創(chuàng)新,產(chǎn)品在實際應(yīng)用場景中的性能得到持續(xù)優(yōu)化。

  • 場景及需求

量子磁力計以其無創(chuàng)、無輻射、無造影劑、抗電磁干擾等優(yōu)勢,成為醫(yī)療診斷中的重要工具。例如,量子磁力計可以探測到比地磁場微弱數(shù)億倍的人體心磁、腦磁信號,為無創(chuàng)心腦疾病早期診斷提供了全新工具。應(yīng)用推廣呈現(xiàn)明顯梯度特征。以下為重點應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景:1)生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域率先實現(xiàn)商業(yè)化突破。在腦磁圖、心磁圖等醫(yī)療診斷領(lǐng)域,量子磁力計可實現(xiàn)對神經(jīng)信號的精準(zhǔn)檢測,為疾病早期診斷提供新手段。這一領(lǐng)域?qū)υO(shè)備性能要求最高,但也最具商業(yè)化價值。2)資源勘探領(lǐng)域應(yīng)用潛力巨大。在地下礦產(chǎn)資源勘查、油氣田探測等場景,量子磁力計可顯著提升探測深度和精度。

  • 解決方案梳理

中國的“未磁科技”已推出可用于心肌缺血輔助診斷的心磁圖儀。此外,基于SERF(無自旋交換弛豫)或NV色心技術(shù)的量子磁力計,正在推動心磁圖、腦磁圖的商業(yè)化,實現(xiàn)無創(chuàng)、無輻射的精準(zhǔn)功能成像。美國Genetesis公司的心磁圖儀已獲得FDA突破性設(shè)備認(rèn)證。

  • 企業(yè)展示

啟科量子:啟科量子在北斗量子授時方面有業(yè)務(wù),此外,公司憑借其量子精密測量技術(shù),在工業(yè)檢測領(lǐng)域開展國際市場。啟科量子為法國電力集團(tuán)開發(fā)的量子電流傳感系統(tǒng),通過金剛石氮-空位色心技術(shù),實現(xiàn)了對高壓電纜電流的非接觸式精確測量,測量精度達(dá)到皮安級別。

天奧電子:國內(nèi)原子磁力計產(chǎn)品化的核心企業(yè)。其產(chǎn)品屬于光泵原子磁力計,已實現(xiàn)批量化生產(chǎn),應(yīng)用于腦磁/心磁信號探測(用于腦科學(xué)研究和醫(yī)療診斷)、地球物理勘探(探測地下異常體)和零磁科學(xué)裝置等領(lǐng)域。

(3)量子時鐘

  • 商業(yè)模式梳理

量子時鐘是一種基于量子力學(xué)原理制造的高精度計時設(shè)備,它通過測量原子或分子的量子狀態(tài)變化來提供時間信息,其精度遠(yuǎn)超傳統(tǒng)的原子鐘。

較于傳統(tǒng)的銫原子鐘,量子時鐘在計時方式上顯得更為出色。它通常利用更高頻率的光學(xué)躍遷,例如可見光或紫外激光,來實現(xiàn)每秒數(shù)百萬億次的滴答頻率。這樣的設(shè)計使得時間分辨率得到了顯著的提升,高達(dá)數(shù)百甚至上千倍。2023年全球量子時鐘市場銷售額達(dá)到了4.51億美元,預(yù)計2030年將達(dá)到19.05億美元,年復(fù)合增長率(CAGR)為23.0%(2024-2030)。

量子時鐘作為量子精密測量技術(shù)的核心分支,利用原子或離子的量子態(tài)實現(xiàn)超高精度計時,其行業(yè)動態(tài)受技術(shù)進(jìn)展、市場增長和政策推動多重因素影響。

  • 應(yīng)用領(lǐng)域及需求

隨著5G網(wǎng)絡(luò)的建設(shè)、人工智能和信息社會的進(jìn)步,傳輸?shù)拇髷?shù)據(jù)對各種智能移動終端的時間同步提出了更高的要求。量子時鐘可以為遠(yuǎn)程控制移動網(wǎng)絡(luò)終端和各種人工智能設(shè)備提供高精度的時間基準(zhǔn),在軍事應(yīng)用中,量子時鐘可以安裝在各種武器上,如遠(yuǎn)程彈丸,以提高打擊精度。它也可以安裝在各種便攜式個人設(shè)備上,以保持移動作戰(zhàn)單位和指揮系統(tǒng)之間的高精度時間同步。預(yù)計原子鐘將在信息戰(zhàn)場上發(fā)揮重要作用。

此外,在科學(xué)研究中,天文學(xué)家需要精準(zhǔn)記錄天體信號的到達(dá)時間,才能算出天體的距離和運動軌跡;物理學(xué)家研究引力、相對論時,也需要超高精度的計時工具來驗證理論。在日常生活中,量子時鐘的精準(zhǔn)度也有影響——比如金融交易中,股票、期貨的交易時間精確到毫秒級,量子時鐘能確保交易的公平性;電力系統(tǒng)中,不同區(qū)域的電網(wǎng)需要精準(zhǔn)同步,量子時鐘能避免電網(wǎng)頻率波動,保障供電穩(wěn)定。 ??

  • 應(yīng)用方案梳理

?軍事與國防應(yīng)用?:各國軍方積極推動量子時鐘研發(fā),以提升情報收集、偵察能力和精確打擊武器的同步精度。例如,英國國防部正秘密開發(fā)量子鐘,旨在減少對GPS等全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的依賴,在敵對環(huán)境中實現(xiàn)高精度時間同步與導(dǎo)航。?美軍同樣攻關(guān)量子時鐘技術(shù),目標(biāo)是實現(xiàn)比GPS更精準(zhǔn)的導(dǎo)航與通信,增強戰(zhàn)場信息優(yōu)勢。??

?通信與數(shù)據(jù)同步?:隨著5G、人工智能及大數(shù)據(jù)技術(shù)的發(fā)展,移動終端、數(shù)據(jù)中心和金融交易系統(tǒng)對時間同步的精度要求急劇提升。量子時鐘能提供穩(wěn)定的高精度時間基準(zhǔn),確保分布式系統(tǒng)(如跨洲數(shù)據(jù)庫)的數(shù)據(jù)一致性與高效處理。?

?導(dǎo)航與空間技術(shù)?:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)(GNSS)依賴原子鐘進(jìn)行定位,但量子時鐘的更高精度(如誤差低于1秒/數(shù)十億年)可顯著優(yōu)化衛(wèi)星導(dǎo)航、航空航天及深空探測的可靠性。?例如,量子時鐘可提升GPS的穩(wěn)定性,支持更復(fù)雜的導(dǎo)航算法。

?科學(xué)研究與基礎(chǔ)物理?:在基礎(chǔ)物理實驗(如引力波探測、暗物質(zhì)研究)中,量子時鐘的極端精度有助于驗證理論模型并推動時間標(biāo)準(zhǔn)的革新。國際計量局已將銫原子鐘作為秒的定義標(biāo)準(zhǔn),而量子鐘正成為下一代時間基準(zhǔn)的候選。

  • 企業(yè)展示

天奧電子:中國電科旗下,布局原子鐘(量子時間頻率測量),應(yīng)用于北斗導(dǎo)航系統(tǒng)。 天奧電子將量子力學(xué)原理與傳統(tǒng)測量技術(shù)結(jié)合,開發(fā)高精度測量設(shè)備,重點聚焦以下方向:1)原子磁強計:作為核心產(chǎn)品之一,具備高靈敏度和高精度特性,已應(yīng)用于腦磁信號監(jiān)測、地球磁場測量及材料科學(xué)研究。不過,公司明確表示該技術(shù)尚未進(jìn)入核聚變和腦機接口領(lǐng)域。2)原子鐘:融合量子物理與電子技術(shù),屬于量子技術(shù)產(chǎn)品,主要用于高精度時間頻率測量,在通信、導(dǎo)航等領(lǐng)域有重要價值。天奧電子在原子鐘、量子雷達(dá)技術(shù)上占據(jù)優(yōu)勢,2025年新簽量子測量訂單為1.8億元。

國測量子:?國測量子核心突破的芯片原子鐘技術(shù),基于相干布局囚禁(CPT)理論,公司自主研發(fā)的芯片原子鐘實現(xiàn)了?高精度(時間穩(wěn)定度達(dá)3×10?11,2000年僅累積1秒誤差)、低功耗(約100毫瓦)和微型化?,核心性能超越國際同類產(chǎn)品。該技術(shù)解決了激光器、氣室等關(guān)鍵器件的“卡脖子”問題,并實現(xiàn)全國產(chǎn)化生產(chǎn)。

(4)量子慣導(dǎo)

  • 應(yīng)用場景及需求

量子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導(dǎo)航系統(tǒng),具有高隱蔽性、全時空間工作的優(yōu)勢,在國家安全等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價值。

通過對原子的量子調(diào)控,基于原子自旋、冷原子干涉效應(yīng)的量子陀螺儀和重力儀可實現(xiàn)超高靈敏度的慣性測量,有望達(dá)到水下航行100天之后的定位誤差小于1千米,實現(xiàn)長時間完全自主導(dǎo)航。

此外,從慣導(dǎo)原理來看,慣導(dǎo)在計算位置的時候,首先得計算出速度,而計算速度的時候,需要知道姿態(tài)。也就是說,在計算位置的時候,并不是只用加速度計輸出就可以了,還需要陀螺的輸出。這整個過程耦合了陀螺和加速度計的誤差,并且包含上個時刻的位置速度姿態(tài)誤差等具有較大影響的誤差源。

  • 解決方案梳理

慣性導(dǎo)航技術(shù)擁有軍民兩大領(lǐng)域的應(yīng)用全景,其技術(shù)路徑隨精度、成本、環(huán)境的需求而演變,市場驅(qū)動力由國防安全主導(dǎo)向大規(guī)模民用商業(yè)化拓展。

圖表14 量子慣導(dǎo)應(yīng)用領(lǐng)域


來源:融中咨詢

  • 企業(yè)展示

國盾量子?:國盾量子?的量子精密測量業(yè)務(wù)包括量子重力測量等技術(shù),這些技術(shù)與高精度慣性導(dǎo)航原理相通,已在地質(zhì)勘探等領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用。??公司依托中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的技術(shù)背景,在量子傳感器和精密測量系統(tǒng)方面具備研發(fā)能力,可為量子慣導(dǎo)提供技術(shù)基礎(chǔ)。

?中電信量子集團(tuán)?:作為中國電信旗下的量子科技平臺,該集團(tuán)控股國盾量子,并推動量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。其布局涵蓋量子精密測量,例如在量子重力儀等產(chǎn)品上與工業(yè)、地質(zhì)等領(lǐng)域合作,這些技術(shù)可延伸至導(dǎo)航定位場景。??集團(tuán)強調(diào)產(chǎn)學(xué)研融合,可通過生態(tài)合作加速量子慣導(dǎo)的探索。

(5)量子重力測量儀

  • 商業(yè)進(jìn)程

量子重力儀作為高精度重力測量技術(shù)的核心載體,依托量子干涉現(xiàn)象實現(xiàn)對重力場的納米級感知,已成為全球尖端科技競爭的戰(zhàn)略高地。中國在該領(lǐng)域的布局始于20世紀(jì)60年代的原子鐘研究,伴隨國家量子科技戰(zhàn)略的深化,量子重力儀逐步從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化。中國本土企業(yè)正在完成量子重力儀從實驗室到商業(yè)化的轉(zhuǎn)型,有望通過量子信息技術(shù)在重力精密測量領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破,并由此進(jìn)入精密測量儀器行業(yè)。

  • 應(yīng)用場景及需求

量子絕對重力儀在國防軍事、國土測繪和資源普查等方面也具有較廣的應(yīng)用前景。通過布設(shè)基于量子絕對重力儀的高密度地球物理重力網(wǎng),可以提供長時連續(xù)的重力基準(zhǔn)和無漂移重力異常觀測。通過和傳統(tǒng)的地震觀測手段相結(jié)合,提高對重點區(qū)域重力中長期變化的觀測和分析能力,從而得到更高精度的時變地球物理場模型,提高對地震的風(fēng)險評估能力。這就是量子絕對重力儀的主要應(yīng)用方向之一。此外,量子絕對重力儀在國防軍事、國土測繪和資源普查等方面也具有較廣的應(yīng)用前景。

  • 解決方案梳理

中國科大量子重力儀團(tuán)隊于2015年開始量子重力儀的研發(fā),至今已研制完成五代小型化可搬運量子重力儀樣機,關(guān)鍵指標(biāo)已處于國內(nèi)外同原理重力儀的領(lǐng)先水平,并在儀器研制的基礎(chǔ)上開展有絕對重力連續(xù)觀測、流動絕對重力勘測等外場演示驗證。

圖表15 中國科大量子重力儀團(tuán)隊研制歷程


來源:融中咨詢

  • 企業(yè)展示

國盾量子:國盾量子是全球少數(shù)掌握量子保密通信核心技術(shù)與工程化能力的公司之一,核心業(yè)務(wù)是量子保密通信產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)與技術(shù)服務(wù),主要產(chǎn)品包括量子密鑰分發(fā)(QKD)設(shè)備、量子密鑰管理/分發(fā)網(wǎng)絡(luò)、光量子交換機等,并深度參與了“京滬干線”、國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)等國家級重大項目建設(shè)。

中科酷原:中科酷原成立于2020年,是國內(nèi)專注于將量子精密測量技術(shù)從實驗室推向產(chǎn)業(yè)化的創(chuàng)新企業(yè)。公司致力于為科研機構(gòu)、企業(yè)研發(fā)部門、工業(yè)生產(chǎn)、國防軍工和教育科普等領(lǐng)域提供量子技術(shù)產(chǎn)品,包括量子精密測量儀器、量子傳感核心部件、中性原子量子計算、原子量子芯片等。

微伽量子:微伽量子是一家專注于量子慣性傳感與導(dǎo)航技術(shù)的高科技企業(yè),核心團(tuán)隊擁有深厚的冷原子物理研究背景。公司戰(zhàn)略聚焦于將原子干涉技術(shù)同時應(yīng)用于重力測量與慣性導(dǎo)航兩大方向。專注于量子重力儀研發(fā)制造,其絕對重力測量精度達(dá)10微伽量級,性能在國際排名相對靠前 。作為浙江省科技型中小企業(yè),公司自主掌握量子重力儀核心技術(shù),研制多款工程樣機并服務(wù)于科研院所。


新材料與新體系探索:尋找可在更高溫度下展現(xiàn)量子效應(yīng)或?qū)Ω蓴_更魯棒的新材料和量子體系是關(guān)鍵方向。例如:探索二維材料中的新型自旋缺陷用于磁傳感。研究拓?fù)淞孔硬牧系取?/p>

量子傳感網(wǎng)絡(luò)與分布式測量:將多個量子傳感器通過量子糾纏聯(lián)接成網(wǎng)絡(luò),可實現(xiàn):超越經(jīng)典極限的分布式測量,用于大范圍物理場測繪。同步時鐘網(wǎng)絡(luò),構(gòu)建更精準(zhǔn)的時空基準(zhǔn)。

量子人工智能與優(yōu)化控制:利用機器學(xué)習(xí)算法處理量子測量中的海量數(shù)據(jù),優(yōu)化量子態(tài)制備、控制序列和參數(shù)估計過程,有望提升測量精度和效率。

Hybrid量子-Classical系統(tǒng):結(jié)合量子傳感器和經(jīng)典計算處理能力的混合系統(tǒng),可能是近期內(nèi)更可行的技術(shù)路徑,旨在發(fā)揮各自優(yōu)勢。

標(biāo)準(zhǔn)化與產(chǎn)業(yè)化推進(jìn):中國及世界多國正通過政策扶持、構(gòu)建產(chǎn)業(yè)生態(tài)等方式推動量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化。制定統(tǒng)一的測試標(biāo)準(zhǔn)和計量規(guī)范,對于量子測量技術(shù)的商業(yè)化應(yīng)用至關(guān)重要。


盡管量子測量技術(shù)在醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著潛力,例如通過量子傳感與量子成像技術(shù)有望實現(xiàn)生物組織的超高分辨率、無創(chuàng)早期診斷,但目前其走出實驗室、實現(xiàn)規(guī)?;瘜嶋H應(yīng)用仍面臨不少基礎(chǔ)性與工程性挑戰(zhàn)。量子測量技術(shù)的真正普及,仍需在材料科學(xué)、工程控制、算法優(yōu)化及系統(tǒng)集成等多個層面取得進(jìn)一步突破。此外:

量子系統(tǒng)固有的脆弱性:量子態(tài)極易受到外部環(huán)境(如熱漲落、電磁噪聲、機械振動等)的干擾而發(fā)生退相干,這種干擾會破壞量子態(tài)的相干性和疊加性,從而導(dǎo)致測量信號衰減、信噪比下降及結(jié)果的不穩(wěn)定性。如何在實際復(fù)雜環(huán)境中有效隔離噪聲、維持量子態(tài)的完整性,是技術(shù)走向?qū)嵱玫年P(guān)鍵瓶頸。

搭建與維護(hù)成本高昂:實現(xiàn)高精度量子測量依賴于高度精密的實驗設(shè)備和復(fù)雜的調(diào)控系統(tǒng),例如極低溫制冷裝置、超高真空環(huán)境、穩(wěn)定激光源以及納米級加工工藝等,這些設(shè)備的搭建與維護(hù)成本高昂。

海量量子數(shù)據(jù)分析:測量產(chǎn)生的海量量子數(shù)據(jù)需借助先進(jìn)算法與強大算力進(jìn)行處理、分析與解讀,這對科研團(tuán)隊及產(chǎn)業(yè)界的技術(shù)積累、跨學(xué)科協(xié)作能力以及持續(xù)的資金投入均提出了嚴(yán)苛的要求。

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