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

300億年誤差不超1秒，量子科技再次刷新人類的計(jì)時(shí)精度。今年3月，中科大科研團(tuán)隊(duì)在光鐘研制上實(shí)現(xiàn)10^[-19]量級(jí)突破，將全球時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)推向光學(xué)時(shí)代。這一新的測(cè)量精度，為一系列前沿應(yīng)用打開(kāi)了大門。

百年前，物理學(xué)家們發(fā)現(xiàn)經(jīng)典物理學(xué)無(wú)法解釋微觀世界，量子力學(xué)應(yīng)運(yùn)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(jì)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(lái)產(chǎn)業(yè)之一，量子科技是我國(guó)搶占未來(lái)科技與產(chǎn)業(yè)核心話語(yǔ)權(quán)的重要支撐。當(dāng)前，我國(guó)在量子計(jì)算、量子通信、量子精密測(cè)量三大賽道均取得突破。以中科大、深圳國(guó)際量子研究院等為代表的科研機(jī)構(gòu)，和以國(guó)盾量子、國(guó)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(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的格局已初步形成。

不過(guò)，量子科技從實(shí)驗(yàn)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(chǎng)攻堅(jiān)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(xué)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(jì)算機(jī)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(shí)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(gè)量子比特之間會(huì)形成糾纏，可被用于高效協(xié)同運(yùn)算；n個(gè)量子比特的狀態(tài)總數(shù)，可以達(dá)到2的n次方，可被用于提升算力維度。

在全球量子計(jì)算、量子通信和量子精密測(cè)量三大核心賽道，中國(guó)科研機(jī)構(gòu)和企業(yè)展現(xiàn)出與國(guó)際頂尖水平比肩的硬核實(shí)力。

量子計(jì)算被公認(rèn)為量子科技中難度最高的領(lǐng)域，其目標(biāo)是發(fā)明量子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)經(jīng)典計(jì)算機(jī)無(wú)法完成的計(jì)算任務(wù)，這也是目前各國(guó)科學(xué)家及微軟、谷歌等科技巨頭的重點(diǎn)攻關(guān)方向。

起源于中國(guó)科學(xué)院量子信息重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的本源量子，成功研制出搭載72位自主超導(dǎo)量子芯片的超導(dǎo)量子計(jì)算機(jī)“本源悟空”。據(jù)了解，“本源悟空”通過(guò)“本源司南”量子計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)與“本源天機(jī)”量子計(jì)算測(cè)控系統(tǒng)的軟硬件協(xié)同優(yōu)化，目前已穩(wěn)定運(yùn)行超兩年，累計(jì)完成全球163個(gè)國(guó)家和地區(qū)的80余萬(wàn)個(gè)量子計(jì)算任務(wù)。

在通信領(lǐng)域，量子密鑰分發(fā)具備竊聽(tīng)即被感知的特性，讓通信進(jìn)入絕對(duì)安全時(shí)代。以量子保密通信而知名的國(guó)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(jí)量子保密通信“京滬干線”、國(guó)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(shí)驗(yàn)室走向示范應(yīng)用、規(guī)�；�部署提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。

國(guó)儀量子重點(diǎn)聚焦量子精密測(cè)量領(lǐng)域，自主研發(fā)高端科學(xué)儀器。公司相關(guān)負(fù)責(zé)人向證券時(shí)報(bào)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(jí)傳感器。就像溫度計(jì)可以感知人類體溫，要想對(duì)單個(gè)細(xì)胞和分子進(jìn)行“聽(tīng)診”，則需要更微觀、更靈敏的測(cè)量工具，這時(shí)，量子儀器就派上了用場(chǎng)。國(guó)儀量子2018年推出國(guó)產(chǎn)首臺(tái)商用X波段電子順磁共振波譜儀，一舉打破國(guó)外品牌的技術(shù)壟斷，讓我國(guó)量子精密測(cè)量技術(shù)在產(chǎn)業(yè)化方面取得重要突破。

當(dāng)前，我國(guó)在量子科技三大細(xì)分領(lǐng)域的發(fā)展格局各異：在量子保密通信領(lǐng)域，我國(guó)處于全球領(lǐng)先地位；在量子計(jì)算機(jī)研究領(lǐng)域，我國(guó)與美國(guó)齊頭并進(jìn)，同屬全球第一方陣；在量子精密測(cè)量領(lǐng)域，我國(guó)在細(xì)分賽道局部領(lǐng)先，但在高端科學(xué)儀器等領(lǐng)域與發(fā)達(dá)國(guó)家仍有差距。

攻關(guān)技術(shù)瓶頸

我國(guó)高端科學(xué)儀器行業(yè)起步較晚，產(chǎn)業(yè)鏈上游高精尖零部件國(guó)產(chǎn)化存在明顯短板，中高端量子測(cè)量整機(jī)曾長(zhǎng)期被國(guó)際巨頭壟斷，甚至面臨西方國(guó)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(yàn)的跨學(xué)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(yán)峻的現(xiàn)實(shí)，迫使中國(guó)企業(yè)走出了自己的道路。國(guó)儀量子相關(guān)負(fù)責(zé)人表示，為應(yīng)對(duì)外部挑戰(zhàn)，公司自主攻克并掌握了“高均勻穩(wěn)定磁場(chǎng)發(fā)生和控制”“自旋調(diào)控微波技術(shù)”“量子傳感器設(shè)計(jì)加工”等底層硬核技術(shù)，推動(dòng)儀器從核心部件到整機(jī)系統(tǒng)的自主可控。同時(shí)，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(jìn)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(jìn)全球應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，加速推動(dòng)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(guó)盾量子副總裁周雷表示，實(shí)驗(yàn)室技術(shù)走向產(chǎn)業(yè)化，關(guān)鍵在于實(shí)現(xiàn)核心器件自主可控，以及推動(dòng)產(chǎn)品穩(wěn)定可靠地實(shí)現(xiàn)工程化、規(guī)�；瘧�(yīng)用。公司發(fā)展過(guò)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(fù)雜等一系列挑戰(zhàn)。以單光子探測(cè)器為例，早年間，價(jià)格高昂且良品率低的國(guó)際產(chǎn)品，嚴(yán)重制約著我國(guó)量子通信產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。面對(duì)核心組件“卡脖子”的被動(dòng)局面，國(guó)盾量子聯(lián)合國(guó)內(nèi)優(yōu)勢(shì)單位，經(jīng)過(guò)上千次實(shí)驗(yàn)攻關(guān)，研制出性能顯著優(yōu)于國(guó)際同類產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)單光子探測(cè)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(xiàng)目，為量子通信規(guī)�；�發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

2025年，國(guó)盾量子推出全球首款四通道深度制冷單光子探測(cè)器，在探測(cè)效率、暗噪聲、集成度等關(guān)鍵指標(biāo)上刷新世界紀(jì)錄，體積僅為國(guó)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(cè)器產(chǎn)品可滿足絕大部分單光子探測(cè)應(yīng)用場(chǎng)景，可為超遠(yuǎn)距離量子密鑰分發(fā)、單光子成像等實(shí)際應(yīng)用提供高性價(jià)比的解決方案。

得益于廣東省科技廳的前瞻規(guī)劃，深圳國(guó)際量子研究院在電子光刻機(jī)、低溫冷頭、稀釋制冷機(jī)等量子科技核心儀器的研發(fā)上布局較早，在國(guó)外對(duì)我國(guó)實(shí)施技術(shù)禁運(yùn)和封鎖前，相關(guān)技術(shù)已基本研制成功，成功突破了國(guó)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(jì)算實(shí)驗(yàn)室，記者看到一副對(duì)聯(lián)，上面寫著“披荊斬棘測(cè)數(shù)據(jù)、乘風(fēng)破浪發(fā)核心”，橫批是“永不退稿”�，F(xiàn)實(shí)是我國(guó)量子計(jì)算在實(shí)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(jìn)。

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(chǎng)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(shuō)法，意思是在攀登科學(xué)高峰的過(guò)程中，將階段性技術(shù)成果及時(shí)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品落地。“沿途下蛋”這一模式貫穿量子通信、量子計(jì)算、量子測(cè)量三大領(lǐng)域，也正成為未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)量子科技從實(shí)驗(yàn)室走向市場(chǎng)的核心路徑。

深圳國(guó)際量子研究院院長(zhǎng)、中科院院士俞大鵬對(duì)記者表示，科學(xué)儀器研發(fā)必須實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)和產(chǎn)業(yè)化（才能真正實(shí)現(xiàn)價(jià)值），過(guò)去很多國(guó)家儀器研發(fā)項(xiàng)目，做出樣機(jī)通過(guò)驗(yàn)收后就被擱置，導(dǎo)致技術(shù)最終流失。有鑒于此，深圳國(guó)際量子研究院由各研發(fā)團(tuán)隊(duì)的青年人才擔(dān)任創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)，各自成立公司，聚焦不同的核心技術(shù)和產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，相關(guān)產(chǎn)品已開(kāi)始市場(chǎng)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(jì)算硬件領(lǐng)域展現(xiàn)出較強(qiáng)的研發(fā)實(shí)力和產(chǎn)業(yè)化潛力。深圳國(guó)際量子研究院的實(shí)踐正是“沿途下蛋”的典型做法。

當(dāng)前，盡管部分企業(yè)聲稱實(shí)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(duì)象主要是高校和科研機(jī)構(gòu)，用于科研用途，這類場(chǎng)景的市場(chǎng)規(guī)模相對(duì)較小，未來(lái)還需進(jìn)一步拓展民用、工業(yè)等規(guī)模化應(yīng)用場(chǎng)景，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)真正實(shí)現(xiàn)從實(shí)驗(yàn)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(dāng)前量子計(jì)算的技術(shù)發(fā)展，遠(yuǎn)未達(dá)到市場(chǎng)想象中的商用階段。量子計(jì)算仍是科研儀器，尚未誕生能落地的新算力，無(wú)法直接為企業(yè)提供實(shí)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(jì)算機(jī)量身打造的數(shù)學(xué)問(wèn)題上實(shí)現(xiàn)了量子優(yōu)越性，現(xiàn)階段量子計(jì)算的核心任務(wù)，仍是追趕經(jīng)典計(jì)算機(jī)。

“量子計(jì)算企業(yè)短期內(nèi)的核心目標(biāo)是活下去，持續(xù)積累技術(shù)、培育市場(chǎng)，等待技術(shù)和市場(chǎng)的雙重成熟�！庇岽簌i認(rèn)為，量子產(chǎn)業(yè)是長(zhǎng)期賽道，量子計(jì)算則需要5—10年的培育期。他建議，要保持高強(qiáng)度研發(fā)投入、完善人才培養(yǎng)體系、強(qiáng)化產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同、引導(dǎo)耐心資本布局，推動(dòng)我國(guó)從量子科技大國(guó)邁向量子科技強(qiáng)國(guó)，助力“十五五”時(shí)期量子科技實(shí)現(xiàn)“量子通信全球領(lǐng)先、量子計(jì)算實(shí)用突破、量子測(cè)量規(guī)模應(yīng)用”的目標(biāo)。