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，為一系列前沿應用打開了大門。

百年前，物理學家們發(fā)現經典物理學無法解釋微觀世界，量子力學應運而生。如今，量子科技正突破經典物理的極限，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業(yè)之一，量子科技是我國搶占未來科技與產業(yè)核心話語權的重要支撐。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，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)突破到產業(yè)鏈的規(guī)模化應用，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

量子是構成世界能量的“最小單元”。科學家利用量子的特性，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，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，中國科研機構和企業(yè)展現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域，其目標是發(fā)明量子計算機，實現經典計算機無法完成的計算任務，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。

在通信領域，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，依托量子通信領域全球領先的專利布局等，自主研發(fā)了五代量子保密通信核心設備，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絡、“天地一體廣域量子保密通信網絡”等重大工程，為量子通信從實驗室走向示范應用、規(guī)模化部署提供了關鍵技術支撐。

國儀量子重點聚焦量子精密測量領域，自主研發(fā)高端科學儀器。公司相關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壟斷，讓我國量子精密測量技術在產業(yè)化方面取得重要突破。

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

攻關技術瓶頸

我國高端科學儀器行業(yè)起步較晚，產業(yè)鏈上游高精尖零部件國產化存在明顯短板，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封鎖。此外，兼具深厚理論功底與產業(yè)化經驗的跨學科量子高端人才極度匱乏，成為制約產業(yè)發(fā)展的重要瓶頸。

嚴峻的現實，迫使中國企業(yè)走出了自己的道路。國儀量子相關負責人表示，為應對外部挑戰(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”“自旋調控微波技術”“量子傳感器設計加工”等底層硬核技術，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，深化本土供應鏈協(xié)作，推進關鍵部件自研自制，全面提升供應鏈的自主性與韌性；在下游，依托“量子科儀谷”推進全球應用網絡建設，加速推動量子技術在工業(yè)制造、生命健康、能源等領域的產業(yè)化落地。

國盾量子副總裁周雷表示，實驗室技術走向產業(yè)化，關鍵在于實現核心器件自主可控，以及推動產品穩(wěn)定可靠地實現工程化、規(guī)模化應用。公司發(fā)展過程中，曾面臨核心元器件供給受限、終端產品集成難度大、組網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品，嚴重制約著我國量子通信產業(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)合國內優(yōu)勢單位，經過上千次實驗攻關，研制出性能顯著優(yōu)于國際同類產品的國產單光子探測器。該系列產品支撐了“京滬干線”“天地一體廣域量子保密通信網絡”等重大項目，為量子通信規(guī)模化發(fā)展奠定了堅實基礎。

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、集成度等關鍵指標上刷新世界紀錄，體積僅為國際同類產品的1/9。目前，公司自主研發(fā)的系列單光子探測器產品可滿足絕大部分單光子探測應用場景，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禁運和封鎖前，相關技術已基本研制成功，成功突破了國外的技術“卡脖子”封鎖。

“沿途下蛋”邁向產業(yè)化

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

周雷表示，量子科技的發(fā)展道路，走的并非是技術成熟后推向市場的傳統(tǒng)路線，而是將科研與產業(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，將階段性技術成果及時轉化為產品落地。“沿途下蛋”這一模式貫穿量子通信、量子計算、量子測量三大領域，也正成為未來一段時間內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)必須實現批量生產和產業(yè)化（才能真正實現價值），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和產品實現產業(yè)化，相關產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域展現出較強的研發(fā)實力和產業(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)聲稱實現了產業(yè)化突破，但整體基礎仍較為薄弱，比如多數企業(yè)的銷售對象主要是高校和科研機構，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)模化應用場景，推動產業(yè)真正實現從實驗室到產業(yè)鏈的完整跨越。

多位受訪業(yè)內人士表示，當前量子計算的技術發(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，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)，用于技術嘗試與研究。除了在少數為量子計算機量身打造的數學問題上實現了量子優(yōu)越性，現階段量子計算的核心任務，仍是追趕經典計算機。

“量子計算企業(yè)短期內的核心目標是活下去，持續(xù)積累技術、培育市場，等待技術和市場的雙重成熟。”俞大鵬認為，量子產業(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“量子通信全球領先、量子計算實用突破、量子測量規(guī)模應用”的目標。