2025全球量子傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望

2025全球量子傳感產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望2025/02量子科技年度系列報告1融合賦能產(chǎn)業(yè)新程量子傳感作為量子技術(shù)三大核心領(lǐng)域之一，正以其卓越的高靈敏度和高精度，重新定義人類感知微觀世界的方式。它不僅革新了從磁場、重力到時頻、溫度等多維度的測量技術(shù)，還推動了計量學(xué)從傳統(tǒng)范式向更精確、更穩(wěn)定的新體系的轉(zhuǎn)變。然而，目前量子傳感的發(fā)展仍主要局限于單點應(yīng)用，傳感器通常獨立運行，未能形成有效的協(xié)同效應(yīng)，這在一定程度上制約了其整體潛力的發(fā)揮。未來，隨著感知層、傳輸層、平臺層和應(yīng)用層等多層架構(gòu)的構(gòu)建，量子傳感器將從單點應(yīng)用邁向網(wǎng)絡(luò)化協(xié)作，形成一個互聯(lián)互通的量子傳感網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)不僅實現(xiàn)了傳感器之間的空間協(xié)作，還使數(shù)據(jù)能夠?qū)崟r共享與遠(yuǎn)程分析，從而大幅提升復(fù)雜系統(tǒng)的全局感知能力和智能化應(yīng)用水平。在計量學(xué)領(lǐng)域，量子傳感器以量子態(tài)（如原子、光子等）為參考基準(zhǔn)，徹底突破了傳統(tǒng)計量鏈條的精度與穩(wěn)定性限制。這種變革不僅為國際單位體系（SI）帶來了全新的定義標(biāo)準(zhǔn)，還通過量子網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)了零鏈條遠(yuǎn)程溯源，顯著提升計量體系的效率與可靠性，為現(xiàn)代科技和工業(yè)發(fā)展提供了重要支撐。與此同時，全球主要經(jīng)濟(jì)體正加速推進(jìn)量子傳感器網(wǎng)絡(luò)的研發(fā)與應(yīng)用，努力搶占這一領(lǐng)域的技術(shù)與標(biāo)準(zhǔn)制高點。可以預(yù)見，未來的競爭將不僅聚焦于技術(shù)突破，更在于全球計量體系與標(biāo)準(zhǔn)主導(dǎo)權(quán)的爭奪。這種競爭將深刻影響國際科技格局與經(jīng)濟(jì)體系的未來走向，進(jìn)一步彰顯量子傳感領(lǐng)域的戰(zhàn)略意義。展望2025年，量子傳感作為未來技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的重要支柱，正在開啟全新的時代篇章。光子盒研究院院長201本報告體現(xiàn)的內(nèi)容和闡明的觀點力求獨立、客觀，本報告中的信息或所表述的觀點均不構(gòu)成投資建議，請謹(jǐn)慎參考。02本報告旨在梳理和呈現(xiàn)2024年度內(nèi)全球與量子細(xì)分技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域發(fā)生的重要事件，涉及數(shù)據(jù)及信息以公開資料為主，以及對公開數(shù)據(jù)的整理。并且，結(jié)合發(fā)布之時的全球經(jīng)濟(jì)發(fā)展?fàn)顟B(tài)，對短期未來可能產(chǎn)生的影響進(jìn)行預(yù)判描述。03本報告重點關(guān)注2024年度量子傳感細(xì)分行業(yè)發(fā)生的相關(guān)內(nèi)容，以當(dāng)?shù)貢r間報道為準(zhǔn)，以事件初次發(fā)布之時為準(zhǔn)。對同一內(nèi)容或高度相似內(nèi)容的再次報道，若跨年度，不視為2024年發(fā)生的重要事件。04本報告版權(quán)歸光子盒研究院所有，其他任何形式的使用或傳播，包括但不限于刊物、網(wǎng)站、公眾號或個人使用本報告內(nèi)容的，須院.2025.02）。本報告最終解釋權(quán)歸光子盒研究院所有。05任何個人和機(jī)構(gòu)，使用本報告內(nèi)容時，不得對本報告進(jìn)行任何有悖原意的引用、刪減和篡改。未經(jīng)書面許可，任何機(jī)構(gòu)和個人不得以任何形式翻版、復(fù)制、發(fā)表、印刷等。如征得同意進(jìn)行引用、轉(zhuǎn)載、刊發(fā)的，需在允許范圍內(nèi)。違規(guī)使用本報告者，承擔(dān)相應(yīng)的法律責(zé)任。06本報告引用數(shù)據(jù)、事件及觀點的目的在于收集和歸納信息，并不代表贊同其全部觀點，不對其真實性負(fù)責(zé)。07本報告涉及動態(tài)數(shù)據(jù)，呈現(xiàn)截至統(tǒng)計之時的情況，不代表未來情況，不夠成投資建議，請謹(jǐn)慎參考。3研究方法本研究報告基于系統(tǒng)化、科學(xué)化和多元化的研究方法論，通過深度數(shù)據(jù)挖掘、專家洞見提煉、產(chǎn)業(yè)建模分析與多維價值鏈?zhǔn)崂恚轿辉u估量子科技的技術(shù)前沿、市場潛力及其產(chǎn)業(yè)化路徑。01多源數(shù)據(jù)收集與驗證：本研究采用橫跨多維度、多渠道的精細(xì)化數(shù)據(jù)采集策略，涵蓋量子科技領(lǐng)域的多元數(shù)據(jù)源，包括全球量子產(chǎn)業(yè)鏈中的核心企業(yè)公開數(shù)據(jù)、領(lǐng)先科研機(jī)構(gòu)的技術(shù)研發(fā)成果、政策法規(guī)解讀、行業(yè)市場洞察及學(xué)術(shù)文獻(xiàn)等。為確保數(shù)據(jù)的廣泛代表性與嚴(yán)謹(jǐn)性，我們對采集數(shù)據(jù)進(jìn)行了多輪驗證與交叉比對，構(gòu)建高質(zhì)量的實證數(shù)據(jù)集，以支持后續(xù)分析工作的科學(xué)性與精確性。02專家網(wǎng)絡(luò)與深度訪談：通過建立涵蓋不同領(lǐng)域的多層次專家網(wǎng)絡(luò)，本研究與量子科技領(lǐng)域的一線從業(yè)人員展開了深度對話。受訪專家包括知名量子科技企業(yè)的創(chuàng)始團(tuán)隊及技術(shù)負(fù)責(zé)人、行業(yè)協(xié)會的資深顧問、頂尖高校及科研機(jī)構(gòu)的量子科學(xué)家等。訪談以結(jié)構(gòu)化與非結(jié)構(gòu)化相結(jié)合的方式進(jìn)行，圍繞技術(shù)路徑、企業(yè)商業(yè)模式及未來發(fā)展等關(guān)鍵議題展開，從而提煉具有高度前瞻性的洞見。03先進(jìn)建模與數(shù)據(jù)量化分析：結(jié)合全球管理咨詢領(lǐng)域的實踐經(jīng)驗，研究構(gòu)建了多層次分析框架與量化模型，以揭示量子科技產(chǎn)業(yè)的動態(tài)趨勢和潛在價值。運用各類統(tǒng)計模型、預(yù)測算法及市場模擬技術(shù)，對投融資活動、市場規(guī)模及產(chǎn)業(yè)鏈分布進(jìn)行量化分析，力求精準(zhǔn)刻畫量子科技行業(yè)的發(fā)展路徑及關(guān)鍵驅(qū)動因素。04產(chǎn)業(yè)價值鏈及場景化洞察：研究采用端到端價值鏈分析方法，全面梳理量子科技在產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)中的核心要素，從上游關(guān)鍵技術(shù)與核心組件研發(fā)，到中下游應(yīng)用場景開發(fā)及市場拓展。系統(tǒng)探討了量子技術(shù)在衛(wèi)星通信、無源導(dǎo)航、金融、化工、材料、能源電力、基礎(chǔ)科研、生命科學(xué)等多個重點行業(yè)的潛在變革性應(yīng)用，為行業(yè)賦能提供戰(zhàn)略參考。05地區(qū)與政策差異化分析：本研究從全球視角出發(fā)，開展了區(qū)域比較分析，重點評估全球各主要科技國家和地區(qū)在量子科技領(lǐng)域的政策扶持、創(chuàng)新生態(tài)、人才集聚及技術(shù)商業(yè)化等能力?；诓町惢ㄎ?，揭示了區(qū)域之間的競爭優(yōu)勢與互補(bǔ)性，為全球量子科技協(xié)同發(fā)展提供洞見支持。4本篇報告由量子科技服務(wù)平臺光子盒下屬光子盒研究院撰寫和發(fā)布。感謝包括但不限于以下公司給予技術(shù)和素材的支持：ixblue4osenseixblue4osense596研究對象本報告的研究對象是量子傳感。量子傳感是一個廣泛的技術(shù)范疇，它不僅包括量子精密測量（含量子傳感器）還涵蓋了量子傳輸、量子信息處理以及量子信息感感知層：即通過量子傳感設(shè)備對微觀世界的變化進(jìn)行探測和感知，如溫度、壓傳輸層：作為數(shù)據(jù)傳輸通道，主要負(fù)責(zé)將量子傳感設(shè)備采集到的信息和數(shù)據(jù)傳輸?shù)狡脚_層進(jìn)行處理和儲存。中管控量子傳感設(shè)備，實現(xiàn)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控與運維管理；同時結(jié)合云計算與人力等領(lǐng)域，數(shù)據(jù)會根據(jù)不同的應(yīng)用場景被進(jìn)一步加工和利用，以滿足特定領(lǐng)域的需求。出圖表量子傳感系統(tǒng)架構(gòu)圖上游組件單光子磁屏蔽磁屏蔽激光激光原子原子光學(xué)光學(xué)燈譜溫度溫度電磁環(huán)境電磁環(huán)境焦平面焦平面超導(dǎo)超導(dǎo)量子光源量子光源傳感設(shè)備感知原子鐘/光鐘/核鐘原子鐘/光鐘/核鐘量子重力儀/梯度儀量子重力儀/梯度儀量子雷達(dá)/量子成像量子雷達(dá)/量子成像量子加速度計/陀螺儀量子加速度計/陀螺儀74G/5G/NB-10T/以太網(wǎng)、ZigBee/Lora/RS485等設(shè)備連接、數(shù)據(jù)邊緣網(wǎng)關(guān)臺信息處理信息處理算法算法設(shè)備管理設(shè)備管理數(shù)據(jù)分析數(shù)據(jù)分析預(yù)處理/預(yù)處理/軟件軟件設(shè)備接入設(shè)備接入規(guī)則引擎規(guī)則引擎能高空間—時間分辨高空間—時間分辨率的信號處理數(shù)據(jù)展示數(shù)據(jù)展示運維服務(wù)運維服務(wù)由于量子感知層的設(shè)備與傳感器部分領(lǐng)域仍處于早期研發(fā)階段，應(yīng)用也在探索量子精密測量是利用量子力學(xué)特性（如原子能級、基本粒子的自旋等）進(jìn)行物理量探測和感知的技術(shù)，主要通過測量微觀粒子在待測物理量作用下的狀態(tài)變化來8圖表量子精密測量的技術(shù)與應(yīng)用圖譜量子時鐘量子磁力儀量子場強(qiáng)計量子壓力計量子溫度計量子陀螺儀量子雷達(dá)量子重力儀量子梯度儀量子時鐘量子磁力儀量子場強(qiáng)計量子壓力計量子溫度計量子陀螺儀量子雷達(dá)計計儀達(dá)計達(dá)計計計儀012024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2024年2024年，精密測量領(lǐng)域取得多項突破性技術(shù)進(jìn)展，包括對原子核能級的精準(zhǔn)操控、極弱磁場測量、原子級電場探測等，在高精度和靈敏度等方面，提供了全l4月，德國維也納工業(yè)大學(xué)與德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院在國際上首次利用激光指出極弱磁場測量技術(shù)還具有更高的靈敏度極限。一款完全集成的移動量子傳感器，成功在原子尺度上實現(xiàn)電場和磁場的精準(zhǔn)探數(shù)量級。2024年2024年，量子精密測量技術(shù)在多個測量領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展，尤其是在實際杭州微伽量子科技有限公司，在國際上首次在-300米深驗。超冷原子探測太空周圍環(huán)境的變化。第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽出圖表2023-2024年量子精密測量領(lǐng)域相關(guān)期刊發(fā)文量對比圖《物理評論快報》《自然》《自然通訊》《自然物理》《自然光子學(xué)》這些權(quán)威期刊的文章數(shù)量顯著增長，表明量子精密測量領(lǐng)域正不斷取得基礎(chǔ)理論與實驗方法的突破，涵蓋新型量子態(tài)操控、噪聲抑制技術(shù)及精密測量極限的重新定義。靈敏度和高精度特性為傳統(tǒng)測量難題提供了新解決手段，并開拓了新興應(yīng)用場景的可能性。特別是在光子學(xué)領(lǐng)域，量子精密測量的應(yīng)用研究正逐步升溫，基于光學(xué)傳感的技術(shù)有望推動量子雷達(dá)、遠(yuǎn)程成像和精密測繪等領(lǐng)域的發(fā)展，形成了應(yīng)用驅(qū)動與基礎(chǔ)技術(shù)優(yōu)化的良性循環(huán)。此外，文章數(shù)量的增長離不開科研生態(tài)系統(tǒng)的完善與政策扶持的強(qiáng)化。從數(shù)據(jù)可以看出，各國可能已經(jīng)加強(qiáng)了對量子精密測量領(lǐng)域的科不完全統(tǒng)計，2024年該國發(fā)布了4項關(guān)于量子傳感領(lǐng)域的資助項目，資助金額總計第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽量子傳感技術(shù)正形成全鏈條布局，涵蓋上游的賦能技術(shù)、中游的整機(jī)制造以及展現(xiàn)出巨大的發(fā)展?jié)摿ΑＩ嫌钨x能技術(shù)方面，外圍保障系統(tǒng)、核心硬件和輔助硬件為量子傳感器的研發(fā)提供了重要支持，這些要素共同構(gòu)成了一個緊密協(xié)作的技術(shù)體系，為量子傳感器的中游整機(jī)方面，量子傳感器的集成化和模塊化設(shè)計使得其在多個測量領(lǐng)域展現(xiàn)出強(qiáng)大的應(yīng)用潛力。當(dāng)前，量子傳感器在時頻、磁場和重力等領(lǐng)域子傳感器的整機(jī)制造將更加注重小型化和低功下游應(yīng)用方面，量子傳感技術(shù)的潛力已在多個領(lǐng)域顯現(xiàn)。例如在衛(wèi)星導(dǎo)航中，助力疾病的早期診斷；在軍事國防方面，量子增強(qiáng)雷達(dá)可為戰(zhàn)略監(jiān)測和偵察提供了強(qiáng)大支持。未來，隨著各行業(yè)對高精度測量需求的增加，量子傳感技術(shù)的應(yīng)用前景將更加第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽出圖表2024全球量子傳感產(chǎn)業(yè)生態(tài)圖譜'BLUEFORS'BLUEFORS?Mini-circuits'?Mini-circuits'GPSQ業(yè)SGPSQ業(yè)SRadialloRadiallopsas4osensepsas4osense整exailixblueMEGIN時頻MEGIN時頻 亞BFielclLineFielclLine應(yīng)力應(yīng)變磁場Twin應(yīng)力應(yīng)變磁場Twinleaf位移/相位第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽近年來，各國政府對量子精密測量領(lǐng)域的重視度持續(xù)提高，紛紛出臺相關(guān)政策出圖表2024年各國量子精密測量企業(yè)融資情況及發(fā)布的國家級量子信息科技政策條數(shù)美國出臺了15項國家級政策，涵蓋技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用場景拓展和產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)建設(shè)完全統(tǒng)計，總?cè)谫Y金額約0.38億美元，位居全球第二，表明中國在量子精密測量領(lǐng)域的資本動員能力已初具規(guī)模。多措施，推動量子精密測量技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。盡管政策數(shù)量相對較少，但從全球第三位。第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽2024年，量子精密測量領(lǐng)域的全球合作生態(tài)顯現(xiàn)出以下區(qū)域化特點：美國出圖表2024年全球主要科技國量子精密測量合作生態(tài)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)情況美國在整體進(jìn)展數(shù)量上較為領(lǐng)先，合作的國家范圍較廣，涵蓋了歐洲、亞洲和北美等多個關(guān)鍵地區(qū)，彰顯了美國在推動量子精密測量全球化發(fā)展方面的強(qiáng)大資源整合能力和影響力。中國在進(jìn)展數(shù)量上同樣具有顯著優(yōu)勢，反映了其作為量子精密測量發(fā)展重點國家的地位，但其國際合作次數(shù)相對較少，表明在全球競爭加劇、技術(shù)封鎖日益英國和德國作為歐洲地區(qū)的兩大主要科技國，形成了較為緊密的區(qū)域性協(xié)作網(wǎng)交流與共享，在特定技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)找到了各自獨特的突破點，推動了歐洲量子精密測量產(chǎn)業(yè)整體協(xié)同發(fā)展。第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽從國防安全到醫(yī)療健康，量子精密測量技術(shù)的創(chuàng)新應(yīng)用正不斷拓展，為未來發(fā)原子鐘憑借高精度的數(shù)據(jù)和解決方案，未來有望在衛(wèi)星導(dǎo)航、航天交通、金融量子成像與量子雷達(dá)以其高分辨率和高靈敏度，不僅在國防安全領(lǐng)域展現(xiàn)獨特優(yōu)勢，還有望推動智能駕駛、虛擬現(xiàn)實和應(yīng)對氣候變化等領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展，預(yù)腦機(jī)接口和新能源領(lǐng)域帶來新突破；量子電場強(qiáng)計通過捕捉微弱電場信號，在生物醫(yī)學(xué)與工業(yè)檢測領(lǐng)域展現(xiàn)潛力。預(yù)計2035年，量子磁力傳感器和電場強(qiáng)計量子重力儀和陀螺儀憑借動態(tài)場景下的穩(wěn)定性，可以更精準(zhǔn)地探測地下資源），工程等領(lǐng)域具有廣闊應(yīng)用前景。預(yù)計2035年，量子重力儀和陀螺儀下游應(yīng)用規(guī)量子壓力傳感器在極端工業(yè)環(huán)境（如高溫、強(qiáng)腐蝕）中表現(xiàn)優(yōu)異，未來可推動生物醫(yī)學(xué)檢測與工業(yè)自動化升級；量子溫度傳感器精度可達(dá)皮開爾文量級，有第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽出圖表量子精密測量產(chǎn)業(yè)應(yīng)用時間及2035年應(yīng)用規(guī)模概覽★應(yīng)對氣候變化精★腦機(jī)接口無衛(wèi)星導(dǎo)航無衛(wèi)星導(dǎo)航+金融科技*國防與安全+++（運輸/住房/公用設(shè)施維修）+腦成像環(huán)境/能源++腦成像環(huán)境/能源+燃?xì)狻?力、+力、 第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽第一章2024產(chǎn)業(yè)發(fā)展概覽器在成熟度上存在差異，這種差異既反映了技術(shù)層面的挑戰(zhàn)，也體現(xiàn)了它們在商業(yè)應(yīng)用上的不同進(jìn)展情況。萌芽期起步期成長期成熟期萌芽期起步期成長期成熟期量子傳感器不斷涌現(xiàn)，并且在某些參數(shù)指標(biāo)上對比經(jīng)典可靠性、高精度、高分辨率等性能優(yōu)勢中科酷原、昆邁醫(yī)企業(yè)與初創(chuàng)企業(yè)共同引導(dǎo)，完成初步術(shù)，基于量子技術(shù)的陀螺儀、壓力計和溫度計尚未展現(xiàn)集成化，在參數(shù)指標(biāo)上對比經(jīng)典傳感場景的需求驅(qū)動產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)一步細(xì)化，產(chǎn)線擴(kuò)張直至供需?代表企業(yè)：AccuBe研機(jī)構(gòu)開始加入硬件研發(fā)行列，樣機(jī)尺寸、功率超過經(jīng)關(guān)技術(shù)較為成熟，但缺乏相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)制定清遠(yuǎn)天之衡、中科傳感器產(chǎn)業(yè)利潤舊的行業(yè)競爭格局穩(wěn)定少數(shù)企業(yè)探索新產(chǎn)品及服務(wù)模式，大部分客戶客戶需求與行業(yè)供給達(dá)客戶人數(shù)、購買頻次與量子時鐘量子時鐘量子陀螺儀量子陀螺儀量子壓力計量子溫度計量子重力梯度儀量子重力梯度儀量子電場強(qiáng)計量子磁力計量子重力儀量子增強(qiáng)激光雷達(dá)02核心組件進(jìn)展第二章第二章核心組件進(jìn)展核心組件進(jìn)展第二章第二章核心組件進(jìn)展為高精度測量提供了必要的基礎(chǔ)支持。國和瑞士為主。激光器方面，除中美歐外，新加坡也在其精細(xì)度和設(shè)計等外圍保障系統(tǒng)核心硬件外圍保障系統(tǒng)核心硬件11122151223進(jìn)展。例如，美國在射頻器件的設(shè)計和應(yīng)用拓展方面取得冷等領(lǐng)域也取得了一些階段性成果，為量子精密測量系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供了有力保障。第二章第二章核心組件進(jìn)展目前，量子精密測量的上游核心硬件行業(yè)正處于快速發(fā)展階段，硬件設(shè)備主要近年來，隨著量子雷達(dá)等產(chǎn)品不斷落地，單光子探測器在核心硬件中的地位愈發(fā)凸顯，而隨著對單光子探測技術(shù)的不斷演進(jìn)，尤其是超導(dǎo)納米線單光子探測器此外，優(yōu)化激光器性能與探索新型設(shè)計，降低微波源相位噪聲等，也成了提升量子傳感器測量性能的關(guān)鍵。出圖表量子精密測量核心硬件協(xié)同架構(gòu)圖探測器原子氣室高計數(shù)率高探測效率高透過率探測器原子氣室高計數(shù)率高探測效率高透過率長相干時間激光器激光器微波源微波源單色性高相干性高穩(wěn)定性高精度單光子探測器作為量子精密測量技術(shù)中的關(guān)鍵元件，通過探測光子的存在，實從分類來看，單光子探測器主要包括基于半導(dǎo)體材料的雪崩光電二極管這些技術(shù)各自具有不同的優(yōu)缺點，但隨著技術(shù)不斷演進(jìn)，基于半導(dǎo)體材料的雪崩光電二極管尤其是超導(dǎo)納米線單光子探測器逐步在量子精密測量領(lǐng)域中占據(jù)了主要地位。第二章第二章核心組件進(jìn)展現(xiàn)突出。熒光相關(guān)光譜等時間相關(guān)應(yīng)用中也具有較為明顯的優(yōu)勢。過增大光敏面、小規(guī)模陣列、更遠(yuǎn)工作波段等方式，進(jìn)一步拓展其在量子精密測量領(lǐng)域的應(yīng)用范圍。 適用于多領(lǐng)域生物檢測與表征。 02世界上最小量子限噪單片電子-英國布里斯托爾大學(xué)的研究人員在硅芯片上集成了世界上最小的量子限噪單片電子-光子集成零差探測器，其占地面積為80 第二章第二章核心組件進(jìn)展近年來，隨著量子雷達(dá)和醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域的快速發(fā)展，對超導(dǎo)納米線單光子探測器的需求也在逐年增加。主要客戶群體為高校及科研機(jī)構(gòu)。 主的機(jī)架式超導(dǎo)納米線單光子探測器系統(tǒng)，可在量子平臺中實現(xiàn)高性能檢測。第二章第二章核心組件進(jìn)展激光器憑借其高亮度、單色性和高相干性等優(yōu)勢，在量子精密測量中扮演著至關(guān)重要的角色。以光鐘為例，其利用超穩(wěn)激光器，能夠?qū)崿F(xiàn)極高精度的時間測量，從而可以在與此同時，隨著對激光器性能要求的不斷提高，研究學(xué)者開始探索新型激光器能夠在保持較高輸出功率的同時，實現(xiàn)極窄的光譜線寬，從而在量子傳感器中展現(xiàn)出獨特的優(yōu)勢。目前，全球用于量子精密測量的激光器主要供應(yīng)商為德國Toptica、英國M優(yōu)立光態(tài)等。上海頻準(zhǔn)的量子用激光器已有部分指標(biāo)全球領(lǐng)先，且在價格方面也僅 01極差腔激光器輸出功率等指標(biāo)創(chuàng)連續(xù)波激光器新低北京大學(xué)等研究團(tuán)隊展示精細(xì)度2.01的極差腔激光器，輸出功波激光器新低。第二章第二章核心組件進(jìn)展微波源在量子精密測量中扮演著核心角色，它用于產(chǎn)生微波信號，并與量子態(tài)供的高穩(wěn)定性、高精度的微波信號，因此這些設(shè)備對微波噪聲等性能指標(biāo)提出更高要求。以冷原子干涉重力儀為例，其主要噪聲來源包括探測噪聲、拉曼光光強(qiáng)噪聲和拉曼光相位噪聲等。其中，拉曼光相位噪聲直接影響干涉的總相位的波動，是冷原子干涉儀系統(tǒng)的主要噪聲源。微波源驅(qū)動電光相位調(diào)制器生成拉曼光，而微波源的相位噪聲水平直接決定了兩束拉曼光之間的相對相位噪聲。因此，微波源的相位噪聲不僅影響自身的性能，還會通過驅(qū)動電光相位調(diào)制器進(jìn)而影響拉曼光的相位噪聲，最終對整個冷原子干涉重力儀的測量性能產(chǎn)生顯著影響。在全球市場上，德國羅德施瓦茨（收購蘇黎世儀器）與美國是德儀器是主要供應(yīng)商，而中國普源精電也已具備任意波形發(fā)生器等產(chǎn)品，能夠為本國量子精密測量相關(guān)廠商提供支持。 第二章第二章核心組件進(jìn)展這種微型化不僅提高了設(shè)備的靈活性和便攜性，降低了成本，還使得量子傳感器在原子氣室的性能對原子鐘的靈敏度起著關(guān)鍵作用。原子鐘依賴原子氣室中原子的能級躍遷來產(chǎn)生穩(wěn)定的頻率信號，原子氣室的溫度均勻性、原子密度分布、緩沖氣體特性等性能參數(shù)，都會影響原子能級躍遷信號的穩(wěn)定性和強(qiáng)度，進(jìn)而影響原子鐘的靈敏度。中游企業(yè)更傾向于選擇定制化的原子氣室。由于不同原子鐘對原子氣室的性能需求各異，例如銣原子鐘和銫原子鐘在原子種類、氣室尺寸、緩沖氣方面要求不同，因此定制化原子氣室成為中游企業(yè)滿足特定研發(fā)和生產(chǎn)需求的第二章第二章核心組件進(jìn)展外圍保障系統(tǒng)是量子精密測量實驗得以順利進(jìn)行的基礎(chǔ)，其性能直接關(guān)系到測系統(tǒng)和隔振系統(tǒng)等。盡管外圍保障系統(tǒng)對于量子精密測量意義重大，但目前仍面臨成本和性能等方面的挑戰(zhàn)。在系統(tǒng)性能方面，隨著量子精密測量精度要求的不斷提高，對各保障系統(tǒng)的性能指標(biāo)也提出了更嚴(yán)苛的要求。此外，系統(tǒng)集成和兼容性也是難點之一。不同的外圍保障系統(tǒng)在運行過程中可能會相互影響，如真空系統(tǒng)中的電磁干擾可能會影響磁屏蔽系統(tǒng)的性能，這就需要出圖表量子精密測量外圍保障系統(tǒng)協(xié)同架構(gòu)圖真空系統(tǒng)低溫系統(tǒng)真空系統(tǒng)低溫系統(tǒng)定制化高度集成化長期穩(wěn)定性定制化高度集成化磁屏蔽系統(tǒng)磁屏蔽系統(tǒng)低噪聲材料磁化控制的廣泛應(yīng)用，為了滿足市場日益增長的定制化需求，外圍保障系統(tǒng)需要持續(xù)創(chuàng)新，在技術(shù)、材料和系統(tǒng)設(shè)計等方面不斷突破，以推動量子精密測量技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。第二章第二章核心組件進(jìn)展隨著量子精密測量技術(shù)的快速發(fā)展，低溫系統(tǒng)在確保量子態(tài)穩(wěn)定性和減少熱噪需要將溫度控制在特定的低溫范圍內(nèi)運行。近些年，低溫系統(tǒng)的技術(shù)突破不僅體現(xiàn)在冷卻效率和系統(tǒng)集成化方面，也包括未來，為了滿足下游應(yīng)用的高精度要求，低溫系統(tǒng)的長期穩(wěn)定性、低溫環(huán)境下的精度控制、量子系統(tǒng)的優(yōu)化等方向?qū)⒊蔀檠芯康闹攸c。同時，在系統(tǒng)設(shè)計時需要綜合考量系統(tǒng)體積與成本效益的關(guān)系，體積較大的低溫系統(tǒng)往往能容納更 等。第二章第二章核心組件進(jìn)展在量子精密測量領(lǐng)域，由于被測系統(tǒng)的量子態(tài)極易受到周圍環(huán)境的影響，外界因此，磁屏蔽系統(tǒng)成為保障量子精密測量系統(tǒng)正常運行的關(guān)鍵組件之一，新型低噪聲材料具有特殊的磁導(dǎo)率和極低的本底噪聲，能夠更有效地衰減外界磁化控制技術(shù)則通過精確調(diào)控材料的磁化狀態(tài)，優(yōu)化磁屏蔽結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步提升屏蔽效果。01低噪聲材料對降低磁噪聲具有重北京航空航天大學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，低噪聲材料如尖晶石鐵氧體、非在技術(shù)進(jìn)步、市場需求推動以及材料創(chuàng)新的多重驅(qū)動下，磁屏蔽系統(tǒng)正朝著高牛津儀器等公司的磁體相關(guān)產(chǎn)品在高精度科研領(lǐng)域均擁有廣泛的客戶群體。第二章第二章核心組件進(jìn)展真空系統(tǒng)在量子精密測量領(lǐng)域扮演著舉足輕重的角色。作為真空系統(tǒng)的核心組而創(chuàng)造出滿足量子技術(shù)需求的極高真空環(huán)境。而隨著量子精密測量技術(shù)的飛速發(fā)展，對真空系統(tǒng)的性能提出了更為嚴(yán)苛的要在定制化方面，針對不同類型的量子傳感設(shè)備，量身設(shè)計真空系統(tǒng)，不僅能優(yōu)在小型化方面，隨著技術(shù)的持續(xù)進(jìn)步，真空系統(tǒng)的設(shè)計越來越趨向于更小的體積和更高的集成度，不僅大幅減少了空間占用，還有效提升了系統(tǒng)的運行效率和可靠性。領(lǐng)域提供定制化真空解決方案。在這一發(fā)展趨勢下，高性能分子泵和真空計作為真空系統(tǒng)的核心組件，未來市場需求將顯著增加。的Edwards、美國的安捷倫等。在高精度真空計市場，同樣主而中國在高性能分子泵領(lǐng)域，雖然近年來取得了一定的發(fā)展，但與歐美企業(yè)相第二章第二章核心組件進(jìn)展其中，射頻器件憑借其在信號調(diào)制、頻率控量子精密測量領(lǐng)域中占據(jù)重要地位，未來將向著高頻化與集成化方向發(fā)展；通過新材料研發(fā)低溫線纜未來將進(jìn)一步提高信噪比，以滿足極低溫測量需求；調(diào)制器未來出圖表量子精密測量輔助硬件協(xié)同架構(gòu)圖調(diào)制器射頻器件調(diào)制器射頻器件高頻化集成化多功能集成高頻化集成化低溫線纜低溫線纜新材料提高信噪比射頻技術(shù)將圍繞提高頻率范圍、降低噪聲、增強(qiáng)穩(wěn)定性、集成化等方射頻技術(shù)作為量子精密測量領(lǐng)域的關(guān)鍵支撐技術(shù)，基于量子與射頻場相互作用在量子精密測量體系里，射頻器件通過精準(zhǔn)地產(chǎn)生和調(diào)控射頻場，利用射頻場以原子鐘為例，射頻場需精確匹配原子的特定能級躍遷頻率，實現(xiàn)對量子態(tài)的未來，基于量子精密測量不斷邁向更高精度和更快速度的發(fā)展需求，射頻技術(shù)第二章第二章核心組件進(jìn)展當(dāng)前，全球射頻器件供應(yīng)商有美國Mini-Circuits、英國Teledynee2v以及德國 美國是德科技提供射頻感知分析，助力設(shè)計人員在考慮電磁封在量子精密測量領(lǐng)域，低溫線纜的主要任務(wù)是在維持超低溫度的嚴(yán)苛環(huán)境下，穩(wěn)定且準(zhǔn)確地傳輸信號。在低溫環(huán)境下，傳統(tǒng)線纜內(nèi)部微觀這種高噪聲嚴(yán)重降低了針對量子態(tài)的控制信號的信噪比，使得信號容易受到干為進(jìn)一步提升量子精密測量的性能，低溫線纜的未來研究方向?qū)⒅饕獓@開發(fā)新材料與提高信噪比展開。在新材料開發(fā)方面，將集中在探索具有特殊電子結(jié)構(gòu)和物理性質(zhì)的材料，如某在提高信噪比方面，不僅依賴于新材料的應(yīng)用及線纜結(jié)構(gòu)設(shè)計的優(yōu)化，如采用特殊的屏蔽層結(jié)構(gòu)、改進(jìn)信號傳輸線的幾何形狀等，還涵蓋基于先進(jìn)算法的實導(dǎo)公司等為本國主要低溫線纜的供應(yīng)商。 西部超導(dǎo)專注于超導(dǎo)磁共振成像儀（MRI）等高端醫(yī)療裝備所使用的超導(dǎo)線材的技術(shù)攻關(guān)，成功在較短時間內(nèi)實現(xiàn)了單根萬第二章第二章核心組件進(jìn)展諸多高精度測量與復(fù)雜環(huán)境控制應(yīng)用中展現(xiàn)出不可替代的作用。光調(diào)制器正是達(dá)成這一轉(zhuǎn)化的核心器件。憑借先進(jìn)的材料工藝和結(jié)構(gòu)設(shè)計，電光調(diào)制器能夠在高精度、低噪聲的環(huán)境中 美國桑迪亞國家實驗室開發(fā)的高性能硅光子抑制載波單邊帶調(diào)中的動態(tài)頻率轉(zhuǎn)換。隨著傳感技術(shù)不斷向高精度、低噪聲和小型化方向邁進(jìn)，未來電光調(diào)制器的發(fā)展將聚焦于多個關(guān)鍵領(lǐng)域。在新材料探索方面，新型電光材料的研發(fā)是提升調(diào)制器性能的關(guān)鍵。研究人員致力于尋找具有更高電光系數(shù)、更寬帶寬響應(yīng)以及更低損耗的材料，如新型有在低噪聲設(shè)計方面，極小的噪聲都可能對測量結(jié)果產(chǎn)生顯著影響。未來需通過優(yōu)化調(diào)制器的電路布局、采用先進(jìn)的屏蔽技術(shù)以及低溫制冷等手段，降低熱噪的精度。內(nèi)完成復(fù)雜的光學(xué)信號處理任務(wù)，為量子精密測量系統(tǒng)提供更靈活、高效的解決方案。當(dāng)前，除電光調(diào)制器外，全球各主要科技國都在積極研發(fā)并供應(yīng)各種調(diào)制器，03技術(shù)商業(yè)進(jìn)展第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展技術(shù)商業(yè)進(jìn)展第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展在磁場測量領(lǐng)域，量子精密測量技術(shù)借助量子物理的獨特特性，開辟了高精度與高靈敏度測量的全新范式。與傳統(tǒng)磁場測量手段相比，量子磁力計基于這些量子特性，能夠探測到極其微感器等多種類型的應(yīng)用產(chǎn)品。全等多個領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而，商業(yè)化過程中也面臨著一對極其微弱的磁場變化產(chǎn)生響應(yīng)。?中北大學(xué)與中國科學(xué)院提出新型遠(yuǎn)程兩點磁梯度張量定位方法，利用自研SQUID磁強(qiáng)計和第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展過對采集到的磁信號進(jìn)行智能分析和處理，能夠有效去除噪聲干擾，進(jìn)一步提升了磁定位的精度。在磁場測量領(lǐng)域，固態(tài)自旋技術(shù)正憑借其高靈敏度、低噪聲、高穩(wěn)定性等。相干時間可達(dá)毫秒量級，這意味著在較長時間內(nèi)能夠保持量子態(tài)的穩(wěn)定性，為?中北大學(xué)等開發(fā)出便攜式、高度集成的金剛石磁子磁強(qiáng)計，實現(xiàn)0.01T–1.5T磁場范圍的量子精密第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展心量子磁力測量與光探測磁共振技術(shù)，實現(xiàn)高靈基于此技術(shù)，國盛量子研制的量子金剛石磁力儀到國際領(lǐng)先水平。?日本東京工業(yè)大學(xué)、東京大學(xué)提出基于金剛石氮技術(shù)的進(jìn)步。以碳化硅半導(dǎo)體材料為例，其具有寬禁帶、高電子遷移率等特性，在量子磁傳感器中應(yīng)用時，能夠有效提升傳感器的響應(yīng)速度和抗干擾能力。通過優(yōu)化材料制備工藝和器件結(jié)構(gòu)設(shè)計，基于碳化硅的量子磁傳感器在靈敏度和穩(wěn)定性方面取得了顯著進(jìn)展，同時也注重其在實際應(yīng)用中的適配性，如在高溫、強(qiáng)輻射等惡劣環(huán)境下的磁場測量應(yīng)用。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展近幾年，量子磁場探測技術(shù)在弱磁場中的靈敏度、精度和帶寬等關(guān)鍵性能指標(biāo)得到了顯著提升。特別是通過巧妙利用原子體系的特性，如優(yōu)化原子組合和精細(xì)設(shè)計原子室，量子磁力計在極弱磁場測量中的表現(xiàn)得到了顯著突破。在此基礎(chǔ)上發(fā)展出的SERF磁力計則具有非低溫操作、易于成功應(yīng)用于腦磁測量。?西安交通大學(xué)團(tuán)隊展示基于微加工原子蒸氣室領(lǐng)域展現(xiàn)出顯著優(yōu)勢。?首都醫(yī)科大學(xué)三博腦科醫(yī)院欒國明團(tuán)隊利用大規(guī)模樣本，成功驗證了昆邁醫(yī)療自主研發(fā)的統(tǒng)性能相媲美。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展近年來，量子磁力計的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程展現(xiàn)出強(qiáng)勁勢頭，各國團(tuán)隊紛紛積極開發(fā)高出圖表2024全球量子磁場測量領(lǐng)域部分代表性企業(yè)產(chǎn)品及參數(shù)產(chǎn)品分類產(chǎn)品參數(shù)腦疾病臨床診斷腦疾病臨床診斷和腦科學(xué)研究 腦科學(xué)腦機(jī)接口腦疾病研究美國用于研究和工業(yè)的高精度磁場測量測磁靈敏度：百pt量級空和空間矢量磁場探測第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展應(yīng)用：生物醫(yī)學(xué)與電力能源是量子精密測量技術(shù)在磁場領(lǐng)域的重要應(yīng)用生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域作為量子磁力計的重高分辨率的磁場檢測設(shè)備提出了持圖儀等高端設(shè)備，其在神經(jīng)科學(xué)研究、臨床診斷等領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。例如英國伯明翰大學(xué)團(tuán)隊實現(xiàn)非線性磁光旋轉(zhuǎn)本征光學(xué)泵如人腦聽覺誘發(fā)反應(yīng)記錄。電力能源領(lǐng)域是量子精密測量在磁場應(yīng)用的重要方向。由于電流流動產(chǎn)生磁場，因此可以通過測量磁場來測量電壓和電流。電流量子傳感器利用這一原理，將磁場測量轉(zhuǎn)化用非接觸式測量方式，避免電路干量子電壓電流傳感器可以通過頻率的遠(yuǎn)程校準(zhǔn)來保障量值的準(zhǔn)確性，這種方法為計量領(lǐng)域的發(fā)展帶來了新的可能性。除了生物醫(yī)學(xué)和電力能源的應(yīng)用領(lǐng)檢測等。計能夠深入研究蛋白質(zhì)以及DNA等美國馬里蘭大學(xué)獲美國空軍資助，建造量子生物傳感測試平臺，研究神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信息處理，為醫(yī)療健康行業(yè)的神經(jīng)科學(xué)合同，探索量子金剛石磁力計在太空應(yīng)英國思克萊德大學(xué)與英國地質(zhì)調(diào)查局等研究人員表明，可以通過添加將高靈敏度與本征校準(zhǔn)相結(jié)合的遠(yuǎn)程量子磁力計軍事技術(shù)領(lǐng)域，量子磁力計已被應(yīng)用于磁異常地圖測繪與水上反潛技術(shù)。通過生成高精度的磁力地圖，量子磁力計能夠幫助顯著提高反潛作戰(zhàn)的效率和準(zhǔn)確性.工業(yè)檢測領(lǐng)域，金剛石NV色心磁力計可用于金屬探測、材料分析、無損探傷以及電池缺陷檢測等方面，為工業(yè)生產(chǎn)提供了高效、準(zhǔn)確的檢測手段。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展圖表全球量子磁場測量領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2023-2035E單位：十億美元）00.760.640.800.640.480.500.400.00202320242027E2030E2035E兩個地區(qū)共占據(jù)市場份額的2/3以上。預(yù)計到2035年，受到亞太市場競爭的影響，歐美地區(qū)的市場份額將縮減約11%。這一趨勢反映了亞太地區(qū)在量子磁力計技術(shù)研究和應(yīng)用推廣方面的潛力和增長動力。圖表全球各地區(qū)量子磁場測量產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.05亞太（除中國）0.18北美0.05亞太（除中國）0.18北美0.05中國0.03其他20240.39北美2035E0.15亞太（除中國）0.39北美2035E0.15亞太（除中國）0.21中國0.07其他圖表全球量子磁場測量下游應(yīng)用規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.060.06軍事國防0.09科學(xué)研究20240.18科學(xué)研究0.18科學(xué)研究0.14軍事國防2035E第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展量子時頻測量利用量子態(tài)的高度穩(wěn)定性和精確性，在多個重要領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)高精度的時間同步。常見的原子鐘包括銣原子鐘、銫原子鐘、氫原子鐘、芯片級原子鐘其中，核鐘作為一種基于原子核中能量微小變化的新型時間計時器，其工作原理是利用特定頻率的光波來誘發(fā)原子核的能量躍遷，通過精確測量和計算這些能量躍遷來計時。由于原子核的能量躍遷頻率比電子躍遷頻率更高，所以核鐘在理論上具有比原子鐘更高的精度?？屏_拉多大學(xué)研究團(tuán)隊打破了原子鐘精度的紀(jì)錄，研制的設(shè)備超過了之前所有光晶對于光學(xué)原子鐘而言，研究重點集中在進(jìn)一步提高頻率穩(wěn)定性以及延長其保持時間。這樣的性能升級旨在滿足各應(yīng)用領(lǐng)域?qū)r間同步更高精度和更長久穩(wěn)定性的通信等關(guān)鍵領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。然而，隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展和對極端環(huán)境應(yīng)用需求的日益增長，這兩種原子鐘在頻率穩(wěn)定性和準(zhǔn)確度方面所遭遇的物理極限約束愈發(fā)顯著，難以滿足未來對更高精度計時需求的迫切追求。為了突破這一技術(shù)瓶頸，各研究團(tuán)隊正積極投身于原子鐘技術(shù)的深度研發(fā)與創(chuàng)第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展?中國科學(xué)院精密測量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院團(tuán)隊研制出新型銣原子鐘，秒級頻率穩(wěn)定度達(dá)E-14量?中國科學(xué)院國家授時中心研制的銫原子噴泉鐘獲國際計量局認(rèn)可參與校準(zhǔn)UTC，頻率不確定度為?北京大學(xué)與北京郵電大學(xué)團(tuán)隊實現(xiàn)205.86公里商用光纖鏈路上微波鐘的飛秒級時間同步，接近光鐘水平。在便攜式通信設(shè)備、小型衛(wèi)星等應(yīng)用場景中，體積小且性能高的原子鐘成為迫切的需求。為了滿足這一需求，全球研究團(tuán)隊致力于提升CPT原子鐘的性能。在研究過程中，科研人員普遍將關(guān)注點集中在CPT原子鐘的關(guān)鍵性能指標(biāo)上，這些指標(biāo)包括短值得一提的是，小體積和低成本作為未來CPT原子鐘技術(shù)的重要創(chuàng)新方向，正?北京無線電計量測試研究所與國防科技大學(xué)電法能顯著提高CPT共振信號的信噪比、減小線寬，預(yù)期能優(yōu)化微型CPT原子鐘的短期頻率穩(wěn)定度。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展其有效性，實現(xiàn)冷原子CPT時鐘的高精度閉環(huán)技術(shù)噪聲具有更好的魯棒性。面臨一些技術(shù)難題。在設(shè)備結(jié)構(gòu)方面，它需要復(fù)雜的激光冷卻系統(tǒng)，包括多臺高功率激光器、精密的光學(xué)元件和復(fù)雜的光路系統(tǒng)，用于產(chǎn)生特定頻率和強(qiáng)度的激光束來冷卻和囚禁原子。同時，還需要超高真空系統(tǒng)，以減少原子與殘余氣體分子的碰撞，維持此外，由于包含眾多精密且體積較大的組件，導(dǎo)致冷原子鐘的便攜性欠佳，難?英國AquarkTechnologies公司開發(fā)的高性能商?中國科學(xué)院提出新型空間冷原子鐘，基于卻方案，在微重力環(huán)境下延長冷原子與微波相互水平。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展目前，隨著科研技術(shù)的不斷進(jìn)步，冷原子鐘已逐步從實驗室研究階段邁向化應(yīng)用階段。在商用方面，研發(fā)重點在于優(yōu)化設(shè)備結(jié)構(gòu)，降低成本，提高設(shè)備的可靠性和穩(wěn)在科研領(lǐng)域，則側(cè)重于探索新的技術(shù)方法，進(jìn)一步提升冷原子鐘的精度和穩(wěn)定性，挖掘原子鐘技術(shù)的科學(xué)原理與極限性能，致力于實現(xiàn)技術(shù)與應(yīng)用的深度融合與協(xié)同發(fā)展。光鐘的高精度源于其對特定原子躍遷能級的精準(zhǔn)利用以及先進(jìn)的激光頻率鎖定相較于傳統(tǒng)的銣、銫原子鐘，光鐘在頻率穩(wěn)定性這種巨大的性能優(yōu)勢使得光鐘有望成為未來重新定義秒的基礎(chǔ)，為全球時間計量體系帶來革命性的變革。?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員成功研制了萬秒穩(wěn)定該系統(tǒng)不僅是當(dāng)前中國綜合指標(biāo)最好的光鐘，也標(biāo)志著中國成為第二個達(dá)到該精度水平的國家。于中性鍶原子的光晶格鐘，測得鍶原子躍遷頻率兩倍多。并展示接近光學(xué)原子鐘精度海森堡極限縮放的關(guān)鍵構(gòu)建模塊。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展?加州理工學(xué)院與斯坦福大學(xué)研究人員在基于光鑷的光鐘中執(zhí)行量子計算，構(gòu)建可擴(kuò)展的通用量子處理器以提高時鐘精確度。其大規(guī)模應(yīng)用。?德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院和維也納科技大學(xué)團(tuán)隊成功共振激發(fā)了釷-229的8.4電子伏特核同質(zhì)異核鐘的實現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。對躍遷頻率，與鍶-87原子鐘頻率比測量精度提高六個數(shù)量級。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展局和發(fā)展。在CPT原子鐘領(lǐng)域，主要包括北京科微量子科技有限公司、北景國測這些企業(yè)的技術(shù)競爭和合作，共同推動了量子傳感技術(shù)在時頻測量領(lǐng)域的創(chuàng)新與發(fā)展。出圖表2024全球量子時頻測量領(lǐng)域部分代表性企業(yè)產(chǎn)品及參數(shù)航空領(lǐng)域保密通信領(lǐng)域電子情報領(lǐng)域 穩(wěn)定度:以色列銣鐘瑞士銫鐘穩(wěn)定度:數(shù)據(jù)中心金融網(wǎng)絡(luò)ixblue法國冷原子鐘穩(wěn)定度:全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)無線電導(dǎo)航高性能網(wǎng)絡(luò)同步光鐘度光晶格鐘器件穩(wěn)定度:先進(jìn)的科學(xué)研究相對論大地測量學(xué)穩(wěn)定度:水下導(dǎo)航儀表儀器衛(wèi)星通信無人系統(tǒng)設(shè)備第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展量子精密測量在時頻方面的下游應(yīng)域。在同步通信領(lǐng)域，5G及未來6G技術(shù)對網(wǎng)絡(luò)同步精度要求極高，量子精密測量技術(shù)以其高精度特性填補(bǔ)了傳統(tǒng)技術(shù)的空白，成為確保通信在國防軍工領(lǐng)域，量子時鐘可以提供極高的時間精度，確保戰(zhàn)場中各節(jié)點能在準(zhǔn)確且統(tǒng)一的時間基準(zhǔn)下開展行動。位等應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。例如，美國Infleqtion公司的光學(xué)原子標(biāo)準(zhǔn)。Adtron美國Adtran宣布沃達(dá)豐土耳其公司部署其Oscilloquartz光學(xué)銫原子鐘技術(shù)，提Adtron子鐘技術(shù)為瑞典關(guān)鍵國家基礎(chǔ)設(shè)施提供HP升級提高同步服務(wù)準(zhǔn)確性、穩(wěn)定性和第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展圖表全球量子時頻測量領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2023-2035E單位：十億美元）00.860.750.800.580.640.580.400.00202320242027E2030E2035E北美地區(qū)量子時鐘可能因為發(fā)展相對較早，市場成熟，是量子時鐘最大的應(yīng)用地區(qū)；歐洲與中國市場份額相近，也是目前主要的使用地區(qū)；亞太地區(qū)（除中國以圖表全球各地區(qū)量子時頻測量產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.06亞太（除中國）0.27北美20240.03其他0.06亞太（除中國）0.27北美20240.140.14中國0.46北美2035E0.09亞太（除中國）0.46北美2035E0.09亞太（除中國）0.31中國0.05其他而，隨著光鐘和分子鐘等技術(shù)的進(jìn)一步研究，以及5G和信息社會基礎(chǔ)設(shè)施圖表全球量子時頻測量下游應(yīng)用規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.04科學(xué)研究0.04科學(xué)研究0.16軍事國防0.05民用領(lǐng)域20240.06科學(xué)研究0.06科學(xué)研究0.27軍事國防0.27軍事國防2035E0.14民用領(lǐng)域第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展在位移測量領(lǐng)域，量子精密測量技術(shù)憑借其量子態(tài)的高度敏感性，能夠精確感知微小位移。與傳統(tǒng)方法相比，它顯著提高了測量精度和靈敏度，實現(xiàn)了超越衍射復(fù)雜的環(huán)境中保持穩(wěn)定性能。在相位測量方面，量子精密測量技術(shù)同樣展現(xiàn)出巨大潛力。利用量子態(tài)攜帶的相位信息，能夠?qū)崿F(xiàn)光波、聲波等波動現(xiàn)象的極高精度測量。其超越經(jīng)典極限的相除了直接以位移或相位為測量對象的研究外，還有許多研究雖然并未直接將位移或相位作為測量目標(biāo)，但其研究內(nèi)容卻與位移、相位等物理量或相關(guān)技術(shù)緊密相關(guān)。例如，在量子成像領(lǐng)域，位移和相位測量在決定成像分辨率和對微小物體的成像能力方面起著關(guān)鍵作用。在基于量子關(guān)聯(lián)成像的實驗中，通過精確測量光子在量子領(lǐng)域，研究微觀粒子（如原子和光子于高精度的位移和相位測量。精準(zhǔn)確定原子在晶格中的位置，以及光子在干涉過程得益于持續(xù)的技術(shù)創(chuàng)新，高精度的量子成像設(shè)備以及量子雷達(dá)等滿足了科研、?英國樸茨茅斯大學(xué)提出了一種基于橫向動量采涉與增強(qiáng)空間靈敏度研究的新范式。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展基于非線性量子Sagnac干涉儀的光學(xué)相位傳感器?法國國家科學(xué)研究中心發(fā)現(xiàn)一種基于非線性量子?香港城市大學(xué)與清華大學(xué)深圳國際研究生院提出顯著提高了相位測量的采樣密度和角分辨率，為光學(xué)相位測量帶來革新。量子成像技術(shù)通過精確控制量子相位，利用干涉效應(yīng)來顯著提升成像的分辨率在低信噪比條件下，經(jīng)典成像技術(shù)因噪聲影響而圖像模糊，而量子成像利用量子傳感與成像融合以及量子計算輔助成像等方向?qū)⒊蔀槲磥硌芯康闹攸c。?西班牙巴塞羅那科學(xué)技術(shù)研究所研究人員在哈伯德體系光學(xué)晶格中實現(xiàn)84Sr玻色子量子氣體的位體的干涉圖樣。?中國科學(xué)院上海高等研究院等提出使用結(jié)構(gòu)照明輻射X射線驗證，該方法與壓縮傳感兼容，顯著減少測量次數(shù)。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展在量子雷達(dá)系統(tǒng)中，精確測量目標(biāo)物體與雷達(dá)設(shè)備之間的距離依賴于對光波傳播相位變化的精準(zhǔn)探測。量子雷達(dá)根據(jù)發(fā)射和接收類型不同，主要分為量子照明雷同時，AI技術(shù)在量子雷達(dá)中的應(yīng)用將實現(xiàn)對大量復(fù)雜數(shù)據(jù)的快速處理和智能分析。然而，量子雷達(dá)與量子激光雷達(dá)技術(shù)發(fā)展面臨挑戰(zhàn)，核心在于微弱信號檢測與??中國科學(xué)院空天信息創(chuàng)新研究院等提出量子安全離并檢測欺騙攻擊，數(shù)值模擬顯示在低誤報率下高效檢測欺騙攻擊。?西班牙巴斯克大學(xué)等研究團(tuán)隊提出量子激光雷達(dá)協(xié)議，能聯(lián)合估計目標(biāo)距離和速度，無損情形下估計精度達(dá)海森堡極限，均方誤差與信號光子數(shù)的平方成反比。?中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)薛向輝教授團(tuán)隊研發(fā)出基于上轉(zhuǎn)換量子干涉原理的測風(fēng)激光雷達(dá)系統(tǒng)，實現(xiàn)0-并在外場實驗中用70微焦能量探測到水平16km距離的風(fēng)場。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展國耀量子公司位于量子精密測量產(chǎn)業(yè)鏈的中游，提供高分辨測風(fēng)激光雷達(dá)等量值得注意的是，相較于中國企業(yè)量子雷達(dá)產(chǎn)品，歐美企業(yè)的產(chǎn)品定價普遍高出三分之一。大氣環(huán)保檢測型號：顆粒物光量子雷達(dá)距離分辨率：≤30m,可調(diào)時間分辨率：1s,可調(diào)基于單光子大氣環(huán)保檢測型號：顆粒物光量子雷達(dá)距離分辨率：≤30m,可調(diào)時間分辨率：1s,可調(diào)基于單光子探測器英國基于單光子探測器可探測甲烷泄漏率：探測甲烷泄漏。。i美國基于單光子探測器遠(yuǎn)程監(jiān)控檢測美國基于原子天線的量子增強(qiáng)測量不確定性：比傳統(tǒng)天線標(biāo)準(zhǔn)低一個數(shù)量級用于測量和表征寬范圍頻率和強(qiáng)度的射頻場第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展用價值。在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，該技術(shù)被用于細(xì)胞顯微成像、生物分子檢測等高端在國防軍工領(lǐng)域，該技術(shù)被用于微在環(huán)保領(lǐng)域，該技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測大氣中的顆粒物排放，實現(xiàn)污染源的精準(zhǔn)定位，為監(jiān)管部門制定有效在交通領(lǐng)域，該技術(shù)能夠?qū)崟r監(jiān)測氣象參數(shù)，為交通部門提供可靠的通過與人工智能技術(shù)結(jié)合，量子雷達(dá)采集的數(shù)據(jù)能夠被快速分析和處法消除低地球軌道激光雷達(dá)光譜測繪中的陽光噪聲，以經(jīng)濟(jì)實惠的方式測量云利用大數(shù)據(jù)技術(shù)，對海量的量子雷達(dá)監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，可以建立更準(zhǔn)確的目標(biāo)特征庫和環(huán)境模型，進(jìn)一步提升量子雷達(dá)的檢測性能。與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)融合后，量子雷達(dá)可以與各類交通設(shè)施、環(huán)境監(jiān)測設(shè)備等實現(xiàn)互聯(lián)互通，構(gòu)建全方位監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，提供更全面智能的服務(wù)。和跟蹤。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展出圖表全球量子位移/相位測量領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2023-2035E單位：十億美元）0.400.390.400.290.250.210202320242027E2030E2035E的增長潛力。出圖表全球各地區(qū)量子位移/相位測量產(chǎn)業(yè)規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.00其他0.03亞太（除中國）0.060.00其他0.03亞太（除中國）0.06中國0.06歐洲0.07北美20240.03亞太（除中國）0.130.03亞太（除中國）0.13北美2035E0.11中國.其他0.12歐洲事國防應(yīng)用規(guī)模分別為0.5億美元和0.9億美元，這表明量子精密測量技術(shù)在位移/相位領(lǐng)域的應(yīng)用在軍事領(lǐng)域具有極高的應(yīng)用需求和優(yōu)勢。而民用領(lǐng)域也占據(jù)了較大的出圖表全球量子位移/相位測量下游應(yīng)用規(guī)模（2024&2035E單位：十億美元）0.01科學(xué)研究0.05軍事國防0.01科學(xué)研究0.01科學(xué)研究0.05軍事國防0.01科學(xué)研究0.09軍事國防0.03民用領(lǐng)域0.09軍事國防0.03民用領(lǐng)域20242035E0.06民用領(lǐng)域第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展重力加速度是描述重力場作用強(qiáng)度的物理量，其量值直接反映了地球與周圍環(huán)境的質(zhì)量分布及變化。通過精確測量重力加速度，可以獲取地球內(nèi)部的質(zhì)量分布信量子重力儀方面目前已經(jīng)具備很高的成熟度，在靜態(tài)和動態(tài)場景下全面展現(xiàn)出與經(jīng)典儀器相當(dāng)甚至超越的性能，是國際地球物理探測裝備的重點發(fā)展方向，被公認(rèn)是下一代絕對重力儀。量子重力梯度儀具有測量精度高、長期穩(wěn)定性好等特點，尤其是對振動噪聲具同時，量子重力梯度儀可以測量絕對重力梯度，是進(jìn)行長航時高精度慣性導(dǎo)航以及重力匹配輔助導(dǎo)航的最優(yōu)可選技術(shù)方式。此外，由于量子重力儀的主要噪聲源是拉曼光相位噪聲，對干涉的總相位波動產(chǎn)生直接影響。因此，低噪聲高功率拉曼激光制備、低噪面是量子重力儀未來重要攻克方向。高分辨率等特點。第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展目前，量子重力梯度儀技術(shù)成熟度相對較低，主要面臨著復(fù)雜的另一方面要降低成本，通過改進(jìn)制造工藝和選用更合適的材料來實現(xiàn)。此外，還需積極探索更多合適的應(yīng)用場景。中國的長沙量子測量產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院等。出圖表2024全球量子重力測量領(lǐng)域部分代表性企業(yè)產(chǎn)品及參數(shù)量子絕對重力儀準(zhǔn)確度10μGal慣性導(dǎo)航地震研究大地測量學(xué)量子絕對重力儀型號：A-Grav短期靈敏度：＜20準(zhǔn)確度5μGal精度5μGal重力基準(zhǔn)值無漂移的連續(xù)重力監(jiān)測無漂移的流動重力勘測4osense美國量子絕對重力儀大地測量精準(zhǔn)導(dǎo)航自然資源勘探地體監(jiān)測exail法國量子重力梯度儀地球物理學(xué)土木工程第三章第三章技術(shù)商業(yè)進(jìn)展技術(shù)，將在短期內(nèi)發(fā)揮重要作用。室溫磁懸浮技術(shù)觀測到地球重力潮汐，其關(guān)鍵指標(biāo)達(dá)到甚至超過了國際先進(jìn)水法也能為資源探測中的重力測量提供借鑒。通過對地球重力潮汐的精確測量，能夠更深入了解地球內(nèi)部的質(zhì)量分布和天然氣等資源的形成和分布規(guī)律具有重要意義。微伽量子聯(lián)合浙江工業(yè)大學(xué)與中國地質(zhì)大學(xué)（北京）在國際上首次實現(xiàn)-300米深處的絕對重力測