前沿的科研工作需要高精尖的科学仪器，但如果科学仪器被国外巨头垄断 “卡脖子” 是种怎样的体验？
在去年，北大核磁共振中心一台 800 兆赫兹的核磁共振波谱仪发生 “强失超” 无法正常工作，希望仪器制造商能尽快查明原因后给出解决方案，但得到的回复却是敷衍的。
这台售价大概 200 万美元的机器，报修一次就要支付 20 多万元费用，而且有时候对方还制定了只换不修、先付费再查看等霸王条款，滥用市场支配权的行为引起了国内诸多科研人士的谴责。
据一份调研数据显示，在 2018 年，我国共约有 1800 台核磁共振波谱仪，其中进口仪器份额高达 97%，而除核磁外，我国在电镜、质谱、色谱、光谱等几乎所有高端仪器方面，基本都存在依赖进口的问题，堪称深陷受制于人的处境。
让国产自主高端仪器崛起变得刻不容缓，如今，这也是国仪量子创始人兼 CEO 贺羽的未来事业目标。
一场报告点燃 “为国造仪” 之心
贺羽是中国科学技术大学 2009 级少年班学院的学生，一鼓作气完成本硕博连读。
在中科大少年班的历届校友中，不乏一位位曾被视为 “天才” 的科研精英，如今都各有所成。例如，前百度总裁张亚勤，现任清华大学智能产业研究院院长；创办了 AI 芯片第一股 “寒武纪科技” 的陈天石、陈云霁兄弟；年仅 22 岁的曹原因两篇石墨烯重磅论文，荣登《自然》2018 年度影响世界的十大科学人物榜首；还有美国科学院院士、斯坦福大学教授，神经生物学家骆利群；生物物理学家、美国国家医学科学院院士庄小威；美国斯坦福大学教授范汕洄等等。
“能够进入少年班的同学都很有天赋、很聪明，但我觉得自己并不是那种大家所谓的一种天才，不管是在学习期间还是现在创业，最主要还是要靠勤奋，天赋是从 0 到 1，勤奋是从 1 到 N。” 贺羽说道。
促使贺羽下决心攻坚科学仪器源于一次分享报告。2010 年，他的导师杜江峰（物理学家、中国科学院院士）在那次报告中讲述了一个中国高端科学仪器被卡脖子的亲身经历。当年，杜江峰东借西凑、千辛万苦买了一台国外的仪器，虽然获得了加速科研攻关、产出重大研究成果的价值，但整个买仪器过程中遇到临时加价、维修等待半年才交货的糟糕体验确实令人太痛苦了。“杜老师当时说了一句话，振兴自主科学仪器已经刻不容缓了！这句话仿佛一束光，当时就把我击中了。”
杜江峰是中国最早从事量子计算实验研究的科研学者之一，致力于使用磁共振方法进行量子计算的实验研究，他的实验室中对自旋磁共振、量子计算、量子精密测量等方向都有深入探索。当时的贺羽年仅 17 岁，听完报告后夜不能寐，第二天就找到了杜江峰，力求参与到高端科学仪器的研发事业中来。
那次报告中提及的科学仪器叫做“电子顺磁共振谱仪”（EPR），它在材料学、化学、物理、半导体、生物医药等领域有广泛用途，是进行物质结构与成分分析的不可或缺的科研设备，这也是后来国仪量子创业研发出的第一款商业化产品，它打破了过去几十年间，这类仪器一直被国外垄断的局面，并在关键性能指标上实现了超越。
“我在杜老师的实验室主要做两件事：第一是仪器的研发搭建；第二，当时导师借给我一个 14 平方米的小办公室，我们在办公室里面成立了第一家公司尝试创业。不过，我有两次创业经历基本都是各种教训和踩坑，切身经历感受到了办公司除了懂科研之外，你还要懂商业、懂产业。”
2016 年底，23 岁的贺羽第三次创业成立了国仪量子，此前的诸多经验教训积累也让这家公司的发展变得平顺许多。目前，公司在国内外量子精密测量领域保持着领先优势，估值已近 30 亿元。
自主技术，最高可测到单个自旋产生的磁信号
谈到量子精密测量技术，贺羽打个比方，我们可以用体温计去测人的体温，但却不能用这支体温计去测一只蚊子的体温，为什么？因为体温计本身比蚊子大太多了，我们没法用一个大的传感器去测一个微小个体的更多参数。
而如果科学家要对单个细胞、单个核酸分子、单个药物蛋白分子进行成像研究，那么就需要比细胞、分子更小的传感器对其进行表征，去快速测量分析它们的结构，比如量子传感器。
贺羽介绍，量子精密测量其实是量子计算的一种衍生技术。
不管是量子通信、量子计算还是量子精密测量，它们的基本单位都被称作量子比特。因为量子比特对环境非常敏感，只要磁场、温度、电场、震动、压力等外部环境发生一点微弱波动，就会引起量子比特的剧烈变化，所以这是它很难去做大规模或者多比特量子计算一个重要的原因。
但科学家们自然也想到了，既然它对环境这么敏感，那能否利用这种特性把缺点变成优点？这就推动了量子精密测量的诞生，使用量子比特对环境的敏感性和其他量子技术原理，对物理量进行更高分辨率和更高精度的测量技术。
就目前而言，贺羽表示其团队的技术水平最高可以测到单个自旋产生的磁信号，这相当于自然界中最小的磁铁所产生的信号。
据了解，贺羽团队目前开发出的最高精尖仪器设备类别被称为 “量子钻石系列”，技术原理上，这些设备都是通过控制光、电、磁等基本物理量，实现对钻石中氮 —— 空位（NV 色心）发光缺陷的自旋进行量子操控与读出。
以此开发出来的产品，如量子钻石单自旋谱仪，可以作为自旋磁共振为原理的量子实验平台，而量子钻石原子力显微镜，则可实现磁学性质的定量无损成像，达到纳米级的高空间分辨率和单个自旋的探测灵敏度，目前已具备 10 纳米的分辨率。
贺羽表示量子精密测量技术应用十分广泛。直观来说，比如在医疗领域，高分辨率医学成像可检测出单个癌变细胞，可用于疾病早期诊断；在科研方面，可以解析单个分子的结构，为新药研发提供更好的基础；还可以对新材料发现、超导研究等领域起到很大推动作用。
在延展应用方向上，例如在工业领域，可用在汽车电源管理系统中，更精准的测量能带来更高效的电源管理；更高精度、更宽温度范围的电流测量，可作为电流互感器，应用在电力电网系统；高分辨率芯片电流的分布成像，可用于芯片检测和设计；更高精度的原子钟，能带来更高精度的 GPS 定位。新一代定位导航、激光制导、水下定位，均能用上量子精密测量技术。
值得关注的是，在该技术方向上，贺羽的导师杜江峰院士带领课题组在今年也取得了不少科研突破，例如今年 9 月份一篇发表在 Nature 出版集团旗下期刊《npj Quantum Information》上的论文，杜江峰研究团队利用人工智能的方法应用于二维核磁共振谱的数据处理与分析，相比以往的处理方式，最终使得在时间消耗仅为 10% 的条件下，获得了近 4 倍信噪比的提升，二维谱是单分子结构解析的基础，该工作提供了一种适用于二维核磁共振谱学加速的普适方法。
这些实验室比较前沿的研究，也为贺羽团队提供了更多可以参考的技术产品改进方向，完成从学术到产业转化相互推进的循环。
有意思的是，除了比较高精尖的专业科研仪器设备，贺羽团队还开发了一款金刚石量子计算教学机，他介绍，这是一个 2 比特的量子计算机，因为量子计算和量子精密测量底层技术是一样的，所以核心技术能做出各种各样的应用，也包含量子计算的应用。
这款教学机目前已进入了 30 余所高校，可以给学生去演示什么是量子比特、量子叠加、量子相干和磁共振现象等实验，学生们还能了解量子逻辑门，进行简单的量子编程演练，去客观感受为什么量子计算比经典计算更快，激发更多年轻人入门量子科技。
另外，贺羽带领团队也在不断改进早期推出的 EPR 技术平台和产品性能，同时在量子测控技术和电子显微镜领域也均有关键产品布局。
打造中国的先进仪器产业集群
据贺羽介绍，除了比较亲民的教学级产品以外，公司其他专业级仪器的单台售价大概在几百万区间到 1000 多万不等，在做产品布局的时候，团队前期更多考虑的是 “技术可达”，即掌握了一系列核心技术支撑，来摸索落地方向，接下来将会更多融合市场客户需求进行改进。
“整个仪器行业的特点，总结来说就是核心技术高门槛、解决方案碎片化。本来的产品线就是碎片化的，需要面向不同的应用场景，去做不同的产品应用，所以说我们可能还会不断地去布局新的产品线。” 贺羽说道。
关于公司的未来，他的愿景是想带领团队成为中国科学仪器赛道的龙头，打造出一家 “中国的赛默飞世尔（Thermo Fisher Scientific）”，打造中国的先进仪器产业集群。赛默飞世尔是一家美国生物技术和器械企业，目前市值为 1800 多亿美元，年销售额达 250 亿美元左右。
高端仪器行业并没有多么花哨的商业模式，基本遵循着类似的运作方式，比如出售设备、租设备，以及后续提供耗材、试剂、售后等长线服务。
他预估，未来 3～5 年公司应该会保持一年一倍以上的增长速度，但前提是，技术和产品性能在国内乃至世界范围内保持领先。此外，团队会坚持 “鼎新革故，行业赋能” 的理念，打造出一些全球首创的高端仪器，去解决国内固有的被卡脖子的市场问题，并用核心的量子传感技术、测控技术等去赋能各行各业，这是持续探索的方向。
2020 年，我国量子科技发展得益于政策引导和扶持，按下了 “快进键”，但与此同时，市场的泡沫也在随之激增。
贺羽认为，不管是国家还是企业，大到一定体量，都不能丢掉量子科技这张船票，因为它有望颠覆现有的信息技术，现阶段各国或者资本市场的投入肯定是不会少，这让一种原先非常冷门的科学，现在市场热度变得过高。
“有些人把它解读为无所不能，对于真正做量子方向的科学家们而言其实比较反感，我觉得这样没必要，包括做量子产品本身的从业者如果去讲大话，也是自掘坟墓的行为，并不有利行业的健康发展。量子科技未来会有极大的延展可能性，人们对它怀有无穷的畅想，但它目前确实仍是一个 ‘婴儿’，并不能包治百病。”
虽然身处于 “量子科技” 这波热潮的风口浪尖，公司也得到了快速的发展壮大，但贺羽更期待行业接下来能回归到理性和科学的发展逻辑。
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