量子科技攻堅技術(shù)瓶頸 三大核心賽道步入產(chǎn)業(yè)化驗證期

300億年誤差不超1秒，量子科技再次刷新人類的計時精度。今年3月，中科大科研團隊在光鐘研制上實現(xiàn)10^[-19]量級突破，將全球時間標準推向光學時代。這一新的測量精度，為一系列前沿應(yīng)用打開了大門。

百年前，物理學家們發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學無法解釋微觀世界，量子力學應(yīng)運而生。如今，量子科技正突破經(jīng)典物理的極限，重新定義人類的計算能力、感知精度與信息安全。

作為“十五五”規(guī)劃綱要中六大未來產(chǎn)業(yè)之一，量子科技是我國搶占未來科技與產(chǎn)業(yè)核心話語權(quán)的重要支撐。當前，我國在量子計算、量子通信、量子精密測量三大賽道均取得突破。以中科大、深圳國際量子研究院等為代表的科研機構(gòu)，和以國盾量子、國儀量子、本源量子為代表的龍頭企業(yè)脫穎而出，研發(fā)集群帶動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局已初步形成。

不過，量子科技從實驗室的原創(chuàng)突破到產(chǎn)業(yè)鏈的規(guī)�；瘧�(yīng)用，仍需跨越諸多鴻溝。在多方聚力之下，這場攻堅戰(zhàn)正在走向破局。

搶占三大核心賽道

量子是構(gòu)成世界能量的“最小單元”�？茖W家利用量子的特性，以微觀世界的法則重塑宏觀世界。

在傳統(tǒng)計算機領(lǐng)域，比特是最小信息單位，由0和1兩種狀態(tài)組成，而在量子世界，量子比特可以同時處于0和1的疊加態(tài)，如同旋轉(zhuǎn)中的硬幣兼具正反兩面屬性；多個量子比特之間會形成糾纏，可被用于高效協(xié)同運算；n個量子比特的狀態(tài)總數(shù)，可以達到2的n次方，可被用于提升算力維度。

在全球量子計算、量子通信和量子精密測量三大核心賽道，中國科研機構(gòu)和企業(yè)展現(xiàn)出與國際頂尖水平比肩的硬核實力。

量子計算被公認為量子科技中難度最高的領(lǐng)域，其目標是發(fā)明量子計算機，實現(xiàn)經(jīng)典計算機無法完成的計算任務(wù)，這也是目前各國科學家及微軟、谷歌等科技巨頭的重點攻關(guān)方向。

起源于中國科學院量子信息重點實驗室的本源量子，成功研制出搭載72位自主超導量子芯片的超導量子計算機“本源悟空”。據(jù)了解，“本源悟空”通過“本源司南”量子計算機操作系統(tǒng)與“本源天機”量子計算測控系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同優(yōu)化，目前已穩(wěn)定運行超兩年，累計完成全球163個國家和地區(qū)的80余萬個量子計算任務(wù)。

在通信領(lǐng)域，量子密鑰分發(fā)具備竊聽即被感知的特性，讓通信進入絕對安全時代。以量子保密通信而知名的國盾量子，依托量子通信領(lǐng)域全球領(lǐng)先的專利布局等，自主研發(fā)了五代量子保密通信核心設(shè)備，助力建成世界首條千公里級量子保密通信“京滬干線”、國家廣域量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)、“天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”等重大工程，為量子通信從實驗室走向示范應(yīng)用、規(guī)模化部署提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

國儀量子重點聚焦量子精密測量領(lǐng)域，自主研發(fā)高端科學儀器。公司相關(guān)負責人向證券時報記者介紹，以核心部件金剛石量子探針為例，探針尖端直徑只有500納米，大概是頭發(fā)絲的1/100，這顆極微小的探針尖端，集成了尺度僅約0.5納米的原子級傳感器。就像溫度計可以感知人類體溫，要想對單個細胞和分子進行“聽診”，則需要更微觀、更靈敏的測量工具，這時，量子儀器就派上了用場。國儀量子2018年推出國產(chǎn)首臺商用X波段電子順磁共振波譜儀，一舉打破國外品牌的技術(shù)壟斷，讓我國量子精密測量技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化方面取得重要突破。

當前，我國在量子科技三大細分領(lǐng)域的發(fā)展格局各異：在量子保密通信領(lǐng)域，我國處于全球領(lǐng)先地位；在量子計算機研究領(lǐng)域，我國與美國齊頭并進，同屬全球第一方陣；在量子精密測量領(lǐng)域，我國在細分賽道局部領(lǐng)先，但在高端科學儀器等領(lǐng)域與發(fā)達國家仍有差距。

攻關(guān)技術(shù)瓶頸

我國高端科學儀器行業(yè)起步較晚，產(chǎn)業(yè)鏈上游高精尖零部件國產(chǎn)化存在明顯短板，中高端量子測量整機曾長期被國際巨頭壟斷，甚至面臨西方國家的出口管制和技術(shù)封鎖。此外，兼具深厚理論功底與產(chǎn)業(yè)化經(jīng)驗的跨學科量子高端人才極度匱乏，成為制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。

嚴峻的現(xiàn)實，迫使中國企業(yè)走出了自己的道路。國儀量子相關(guān)負責人表示，為應(yīng)對外部挑戰(zhàn)，公司自主攻克并掌握了“高均勻穩(wěn)定磁場發(fā)生和控制”“自旋調(diào)控微波技術(shù)”“量子傳感器設(shè)計加工”等底層硬核技術(shù)，推動儀器從核心部件到整機系統(tǒng)的自主可控。同時，公司制定了明確的發(fā)展規(guī)劃：在上游，深化本土供應(yīng)鏈協(xié)作，推進關(guān)鍵部件自研自制，全面提升供應(yīng)鏈的自主性與韌性；在下游，依托“量子科儀谷”推進全球應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，加速推動量子技術(shù)在工業(yè)制造、生命健康、能源等領(lǐng)域的產(chǎn)業(yè)化落地。

國盾量子副總裁周雷表示，實驗室技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵在于實現(xiàn)核心器件自主可控，以及推動產(chǎn)品穩(wěn)定可靠地實現(xiàn)工程化、規(guī)模化應(yīng)用。公司發(fā)展過程中，曾面臨核心元器件供給受限、終端產(chǎn)品集成難度大、組網(wǎng)工程復雜等一系列挑戰(zhàn)。以單光子探測器為例，早年間，價格高昂且良品率低的國際產(chǎn)品，嚴重制約著我國量子通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。面對核心組件“卡脖子”的被動局面，國盾量子聯(lián)合國內(nèi)優(yōu)勢單位，經(jīng)過上千次實驗攻關(guān)，研制出性能顯著優(yōu)于國際同類產(chǎn)品的國產(chǎn)單光子探測器。該系列產(chǎn)品支撐了“京滬干線”“天地一體廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)”等重大項目，為量子通信規(guī)�；�發(fā)展奠定了堅實基礎(chǔ)。

2025年，國盾量子推出全球首款四通道深度制冷單光子探測器，在探測效率、暗噪聲、集成度等關(guān)鍵指標上刷新世界紀錄，體積僅為國際同類產(chǎn)品的1/9。目前，公司自主研發(fā)的系列單光子探測器產(chǎn)品可滿足絕大部分單光子探測應(yīng)用場景，可為超遠距離量子密鑰分發(fā)、單光子成像等實際應(yīng)用提供高性價比的解決方案。

得益于廣東省科技廳的前瞻規(guī)劃，深圳國際量子研究院在電子光刻機、低溫冷頭、稀釋制冷機等量子科技核心儀器的研發(fā)上布局較早，在國外對我國實施技術(shù)禁運和封鎖前，相關(guān)技術(shù)已基本研制成功，成功突破了國外的技術(shù)“卡脖子”封鎖。

“沿途下蛋”邁向產(chǎn)業(yè)化

在某量子計算實驗室，記者看到一副對聯(lián)，上面寫著“披荊斬棘測數(shù)據(jù)、乘風破浪發(fā)核心”，橫批是“永不退稿”。現(xiàn)實是我國量子計算在實現(xiàn)了核心論文刊發(fā)、技術(shù)瓶頸的突破之后，還需向產(chǎn)業(yè)化和商業(yè)化邁進。

周雷表示，量子科技的發(fā)展道路，走的并非是技術(shù)成熟后推向市場的傳統(tǒng)路線，而是將科研與產(chǎn)業(yè)深度融合、“沿途下蛋”的創(chuàng)新發(fā)展之路。

“沿途下蛋”，是量子科技業(yè)界人士的一種說法，意思是在攀登科學高峰的過程中，將階段性技術(shù)成果及時轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品落地�！把赝鞠碌啊边@一模式貫穿量子通信、量子計算、量子測量三大領(lǐng)域，也正成為未來一段時間內(nèi)量子科技從實驗室走向市場的核心路徑。

深圳國際量子研究院院長、中科院院士俞大鵬對記者表示，科學儀器研發(fā)必須實現(xiàn)批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化（才能真正實現(xiàn)價值），過去很多國家儀器研發(fā)項目，做出樣機通過驗收后就被擱置，導致技術(shù)最終流失。有鑒于此，深圳國際量子研究院由各研發(fā)團隊的青年人才擔任創(chuàng)始團隊，各自成立公司，聚焦不同的核心技術(shù)和產(chǎn)品實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)產(chǎn)品已開始市場化銷售。僅去年一年，研究院就孵化了八家這樣的科技企業(yè)，其中鯤騰卓越等企業(yè)已在量子計算硬件領(lǐng)域展現(xiàn)出較強的研發(fā)實力和產(chǎn)業(yè)化潛力。深圳國際量子研究院的實踐正是“沿途下蛋”的典型做法。

當前，盡管部分企業(yè)聲稱實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化突破，但整體基礎(chǔ)仍較為薄弱，比如多數(shù)企業(yè)的銷售對象主要是高校和科研機構(gòu)，用于科研用途，這類場景的市場規(guī)模相對較小，未來還需進一步拓展民用、工業(yè)等規(guī)模化應(yīng)用場景，推動產(chǎn)業(yè)真正實現(xiàn)從實驗室到產(chǎn)業(yè)鏈的完整跨越。

多位受訪業(yè)內(nèi)人士表示，當前量子計算的技術(shù)發(fā)展，遠未達到市場想象中的商用階段。量子計算仍是科研儀器，尚未誕生能落地的新算力，無法直接為企業(yè)提供實用服務(wù)，其下游客戶也僅局限于科研院所、高校和少量創(chuàng)新型企業(yè)，用于技術(shù)嘗試與研究。除了在少數(shù)為量子計算機量身打造的數(shù)學問題上實現(xiàn)了量子優(yōu)越性，現(xiàn)階段量子計算的核心任務(wù)，仍是追趕經(jīng)典計算機。

“量子計算企業(yè)短期內(nèi)的核心目標是活下去，持續(xù)積累技術(shù)、培育市場，等待技術(shù)和市場的雙重成熟�！庇岽簌i認為，量子產(chǎn)業(yè)是長期賽道，量子計算則需要5—10年的培育期。他建議，要保持高強度研發(fā)投入、完善人才培養(yǎng)體系、強化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、引導耐心資本布局，推動我國從量子科技大國邁向量子科技強國，助力“十五五”時期量子科技實現(xiàn)“量子通信全球領(lǐng)先、量子計算實用突破、量子測量規(guī)模應(yīng)用”的目標。