量子测量：超高精度引领仪器设备产业突破

核心观点：

• 量子测量正迎来产业化的重要窗口期，目前可以商用的量子测量设备产品包括量子时钟、量子重力仪、量子磁力计及其衍生产品、光量子雷达等。根据预测，到2030年全球量子测量市场规模将达数十亿美元。
  
• 当前量子测量技术以军事国防应用为主（占比43.2%），民用（30.6%）与科研（26.2%）占比较低。
  
• 中国在量子精密测量领域正积极抢占领先位置，量子测量正迎来产业化的重要窗口期。截至2025年11月11日，中国是全球量子精密测量专利最多的国家，专利数量为1,033项，占比高达89%。其次是美国和日本，分别占比3%和2%。
  

• 2025年以来，中国市场已有多家量子测量企业获得融资。从披露数据来看，单笔投融资最高金额为1.31亿元（国仪量子D轮）。
  
• 未来量子测量有望在新材料与新体系探索、量子传感网络与分布式测量、量子人工智能与优化控制、Hybrid量子-Classical系统、标准化与产业化推进等方面取得突破进展。
  

（1）背景

量子测量利用冷原子、氮空位色心、单光子、里德堡原子等技术路线，广泛应用于时钟同步、重力测量、量子雷达、量子定位等高精度领域。根据预测，到2030年全球量子测量市场规模将达数十亿美元。

面对这一重大机遇，中国在量子精密测量领域正积极抢占领先位置。中国科学院等科研机构在量子传感器基础研究和关键技术攻关方面屡获成果，自主研发的高精度原子钟已达国际先进水准。截至2025年11月11日，中国是全球量子精密测量专利最多的国家，专利数量为1033项，占比高达89%。其次是美国（3%）和日本（2%）。

量子测量正迎来产业化的重要窗口期，目前可以商用的量子测量设备产品包括量子时钟、量子重力仪、量子磁力计及其衍生产品、光量子雷达等。

图表1 量子测量产品类型

来源：融中咨询

（2）行业定义及发展历程

• 行业定义

量子精密测量旨在利用量子资源和效应，实现超越经典方法的测量精度，是原子物理、物理光学、电子技术、控制技术等多学科交叉融合的综合技术。

量子测量是量子力学中的关键概念，涉及对量子系统状态的观察，其结果会导致量子系统的状态坍缩到确定态。量子资源和量子调控带来了发展契机、新内涵新原理、新体系、新方法与新技术，有望实现如时间、电场、磁场、相位、重力、温度等物理量超越经典技术极限的量子精密测量。

• 发展历程

量子测量先后经历了理论奠基阶段、计量领域初步应用阶段、全面量子化阶段、突破与产业化阶段等阶段。近年来，中国在量子测量领域取得多项突破，成功研制高灵敏度量子磁力仪，利用超导量子干涉器件（SQUID）或原子磁强计等技术，实现地磁场、生物磁场等微弱磁场的精准探测；此外，在量子陀螺、量子重力仪等方向亦有进展，推动量子测量技术向导航、地质勘探、生物医学等领域延伸，形成从基础研究到产业应用的完整链条。

图表2 量子测量历史

来源：融中咨询

（3）量子测量行业现状分析

• 政策情况

近年来，中央和地方加大政策扶持力度，加快量子信息产业发展，为量子精密测量市场的发展提供了强大的推动力。2024年5月，中央网信办、市场监管总局、工业和信息化部发布《信息化标准建设行动计划（2024-2027年）》，加快量子信息标准布局，推动术语、功能模型、参考架构等基础通用标准研制，开展量子计算、量子通信、量子测量等关键技术标准研究。

图表3 量子测量相关政策

来源：各政府网站，融中咨询

• 特性

量子测量主要具备不确定性、波函数坍缩、量子纠缠、非破坏性测量的特性。

图表4 量子测量特性

来源：融中咨询

• 应用情况

从应用领域来看，当前量子测量技术以军事国防应用为主（占比43.2%），民用（30.6%）与科研（26.2%）占比较低。国防军事领域，这些高灵敏度传感器可以检测物理量（如光、磁场和振动）的微小变化，为军队在威胁检测、态势感知和早期预警系统方面提供了重大升级。民用领域，量子测量技术在医疗、通信、能源、交通等领域均有着巨大的应用潜力。

图表5 量子测量下游应用情况

来源：融中咨询

应用场景方面，量子测量产品已在航天导航、国防预警、生物医疗、能源勘探、交通运输等多个高精度场景实现部署。国内科研团队与初创企业正加速推进样机转化和工程试验，部分量子测量设备已进入市场采购环节。

图表6 量子测量应用领域

来源：融中咨询

从2023年至2035年，量子精密测量需求持续增长，应用场景日趋多元：

小众高精领域：如网络时频管理、心理健康治疗、老年痴呆症诊疗等，虽市场规模有限，但高精度特性为精准数据与解决方案带来可能；

大规模商业化领域：航空交通管制雷达、无卫星导航、深海探测、电池改良、智能驾驶等，对高精度测量需求激增；

前沿技术拓展：量子雷达凭借高分辨率与高灵敏度，在国防安全、环境监测、航空管理等领域展现独特优势，有望成为下一代雷达技术核心。

• 投融资情况

2025年以来，中国市场已有多家量子测量企业获得融资。从披露数据来看，单笔投融资最高金额为1.31亿元（国仪量子D轮）。2018-2025年主要的融资事件如下：

图表7 2018-2025年中国量子精密测量行业代表性企业融资事件汇总

来源：融中咨询

• 技术驱动

量子测量技术涵盖了众多基础测量技术，目前较为成熟且得到广泛应用的技术主要包括冷原子干涉技术、离子阱控制技术、金刚石氮空位（NV）色心技术、超导量子遂穿效应、原子蒸气技术等。

图表8 量子精密测量行业技术

来源：融中咨询

（4）市场规模及竞争格局

• 行业市场规模

2024年全球量子测量市场规模约16.7亿美元，同比增长14.4%；其中北美、欧洲、中国量子测量规模分别占比38.9%、28.1%、18.0%。中国近年来在量子测量领域发展迅速，中国科学院等科研机构在量子传感器基础研究和关键技术攻关方面屡获成果，自主研发的高精度原子钟达到国际先进水准。

图表9 量子精密测量全球规模占比

来源：融中咨询

到2035年，量子精密测量的市场规模预计达到44.97亿美元。其中，重力测量领域将占据10.9亿美元的份额。

• 竞争格局

国内量子精密测量市场仍处于亟待发展的阶段，众多企业参与量子精密测量研发、生产及使用的环节当中，竞争日益激烈。

量子精密测量行业细分设备领域，量子时钟参与竞争的企业主要有：天奥电子、中微达信、感知未来、华信泰、星汉时空等；量子重力仪参与竞争的企业主要有：国盾量子、中科酷原等；量子磁力计参与竞争的企业主要有：国盛量子、国仪量子、未磁科技、昕磁科技等；量子雷达参与竞争的企业主要有：国耀量子、国睿科技、光韵达等。

图表10 量子精密测量细分行业

来源：融中咨询

（5）市场规模及竞争格局

• 产业链图谱

上游：涵盖低温设备、磁体、光源/激光器、探测器等基础材料和元器件。

中游：通过对上游产品集成，以及开发与产品配套的软件或系统，提供整体解决方案，主要包括量子时钟、量子重力仪、单光子雷达等系统产品。

下游：基础科研、生物医疗、环境勘测、工业检测等应用领域。

图表11 量子精密测量上下游情况

来源：融中咨询

图表12 量子精密测量产业链

来源：融中咨询

（1）量子探测成像

• 应用场景

量子成像是以量子光学为基础，通过操控光场的量子特性（如纠缠、关联、涨落）实现的新型成像技术。其核心原理可分为纠缠光子对成像和经典热光场强度关联成像两类，前者基于量子纠缠特性实现物像分离探测，后者利用热光场涨落关联突破传统成像系统的衍射极限 。

该技术在军事侦察领域通过双光路关联设计实现穿透散射介质成像，在战场环境中可探测两公里外目标细节；生物医学领域量子关联显微技术分辨率突破80纳米，配合单光子雪崩二极管（SPAD）探测器实现活体细胞动态观测。

• 痛点及用户需求

量子成像比常规的激光全息成像更方便。但是，量子成像需要的成像时间较长,一般要几秒钟时间，不适于快速成像的场合，而且就目前的技术而言，产生大量的纠缠光子对还有困难。

• 解决方案

从技术路线上来看，通过提供高精度的同步解决方案、重力梯度测量、气象监测和射频传感，量子精密测量技术为智能电网的高效运行、气候变化的监测和理解、环保决策的制定以及大气层动态变化的理解提供了重要支持。

具体的解决方案方面，在量子精密测量类型方面，涵盖了时间、测量、重力、惯性、目标识别等多个方面，反映了量子精密测量技术在军工领域的广泛应用。此外，美国、中国、德国、瑞士、芬兰等国均为全球医疗健康领域提供了先进的量子磁力测量解决方案。

图表13 量子探测成像应用领域

来源：融中咨询

• 企业展示

国仪量子：国仪量子涵盖了增强型量子传感器等核心关键器件、科学仪器装备，以及赋能行业应用的技术解决方案，目前已交付千余台高端科学仪器，客户主要集中于高校与企业研发中心，产品出口至英国、意大利、西班牙等国家和地区。

华工科技：华工科技业务涵盖激光技术、光通信等多个领域，其中量子业务营收占比约25%。公司研发量子测量激光器及传感器，与高校合作推进量子传感技术落地，是全球少数量产量子点激光器芯片的企业之一。公司在量子雷达技术方向有所突破，主要应用于低空经济监测，探测距离提升3倍。此外，公司在量子磁力计方面有布局。

（2）量子磁力计

• 商业模式

量子磁力计是一种基于量子精密测量技术的超高灵敏度磁场传感器，它利用量子力学原理对极弱磁场进行测量，其灵敏度可达到传统传感器的数千倍，甚至能探测到地球磁场的百万分之一大小的信号。‌相比传统磁力计，基于原子自旋效应等量子原理的磁力计在灵敏度、分辨率和稳定性方面实现数量级提升。这项技术被视为量子科技产业化的重要代表，正在多个领域引发变革。

产学研用深度融合的模式正成为行业发展的重要推动力。上游激光器、量子光源、控制系统等关键部件的技术水平持续提升，为整机开发奠定基础；中游科研机构、创新团队和企业共同推进产品研发，不同类型的产品陆续面世，有利于加速技术创新。下游通过与重点用户单位的协同创新，产品在实际应用场景中的性能得到持续优化。

• 场景及需求

量子磁力计以其无创、无辐射、无造影剂、抗电磁干扰等优势，成为医疗诊断中的重要工具。例如，量子磁力计可以探测到比地磁场微弱数亿倍的人体心磁、脑磁信号，为无创心脑疾病早期诊断提供了全新工具。应用推广呈现明显梯度特征。以下为重点应用领域的发展前景：1）生物医学领域率先实现商业化突破。在脑磁图、心磁图等医疗诊断领域，量子磁力计可实现对神经信号的精准检测，为疾病早期诊断提供新手段。这一领域对设备性能要求最高，但也最具商业化价值。2）资源勘探领域应用潜力巨大。在地下矿产资源勘查、油气田探测等场景，量子磁力计可显著提升探测深度和精度。

• 解决方案梳理

中国的“未磁科技”已推出可用于心肌缺血辅助诊断的心磁图仪。此外，基于SERF（无自旋交换弛豫）或NV色心技术的量子磁力计，正在推动心磁图、脑磁图的商业化，实现无创、无辐射的精准功能成像。美国Genetesis公司的心磁图仪已获得FDA突破性设备认证。

• 企业展示

启科量子：启科量子在北斗量子授时方面有业务，此外，公司凭借其量子精密测量技术，在工业检测领域开展国际市场。启科量子为法国电力集团开发的量子电流传感系统，通过金刚石氮-空位色心技术，实现了对高压电缆电流的非接触式精确测量，测量精度达到皮安级别。

天奥电子：国内原子磁力计产品化的核心企业。其产品属于光泵原子磁力计，已实现批量化生产，应用于脑磁/心磁信号探测（用于脑科学研究和医疗诊断）、地球物理勘探（探测地下异常体）和零磁科学装置等领域。

（3）量子时钟

• 商业模式梳理

量子时钟是一种基于量子力学原理制造的高精度计时设备,它通过测量原子或分子的量子状态变化来提供时间信息，其精度远超传统的原子钟。

较于传统的铯原子钟，量子时钟在计时方式上显得更为出色。它通常利用更高频率的光学跃迁，例如可见光或紫外激光，来实现每秒数百万亿次的滴答频率。这样的设计使得时间分辨率得到了显著的提升，高达数百甚至上千倍。2023年全球量子时钟市场销售额达到了4.51亿美元，预计2030年将达到19.05亿美元，年复合增长率（CAGR）为23.0%（2024-2030）。

量子时钟作为量子精密测量技术的核心分支，利用原子或离子的量子态实现超高精度计时，其行业动态受技术进展、市场增长和政策推动多重因素影响。

• 应用领域及需求

随着5G网络的建设、人工智能和信息社会的进步，传输的大数据对各种智能移动终端的时间同步提出了更高的要求。量子时钟可以为远程控制移动网络终端和各种人工智能设备提供高精度的时间基准，在军事应用中，量子时钟可以安装在各种武器上，如远程弹丸，以提高打击精度。它也可以安装在各种便携式个人设备上，以保持移动作战单位和指挥系统之间的高精度时间同步。预计原子钟将在信息战场上发挥重要作用。

此外，在科学研究中，天文学家需要精准记录天体信号的到达时间，才能算出天体的距离和运动轨迹；物理学家研究引力、相对论时，也需要超高精度的计时工具来验证理论。在日常生活中，量子时钟的精准度也有影响——比如金融交易中，股票、期货的交易时间精确到毫秒级，量子时钟能确保交易的公平性；电力系统中，不同区域的电网需要精准同步，量子时钟能避免电网频率波动，保障供电稳定。 ‌‌

• 应用方案梳理

‌军事与国防应用‌：各国军方积极推动量子时钟研发，以提升情报收集、侦察能力和精确打击武器的同步精度。例如，英国国防部正秘密开发量子钟，旨在减少对GPS等全球导航卫星系统的依赖，在敌对环境中实现高精度时间同步与导航。‌美军同样攻关量子时钟技术，目标是实现比GPS更精准的导航与通信，增强战场信息优势。‌‌

‌通信与数据同步‌：随着5G、人工智能及大数据技术的发展，移动终端、数据中心和金融交易系统对时间同步的精度要求急剧提升。量子时钟能提供稳定的高精度时间基准，确保分布式系统（如跨洲数据库）的数据一致性与高效处理。‌

‌导航与空间技术‌：全球导航卫星系统（GNSS）依赖原子钟进行定位，但量子时钟的更高精度（如误差低于1秒/数十亿年）可显著优化卫星导航、航空航天及深空探测的可靠性。‌例如，量子时钟可提升GPS的稳定性，支持更复杂的导航算法。

‌科学研究与基础物理‌：在基础物理实验（如引力波探测、暗物质研究）中，量子时钟的极端精度有助于验证理论模型并推动时间标准的革新。国际计量局已将铯原子钟作为秒的定义标准，而量子钟正成为下一代时间基准的候选。

• 企业展示

天奥电子：中国电科旗下，布局原子钟（量子时间频率测量），应用于北斗导航系统。 天奥电子将量子力学原理与传统测量技术结合，开发高精度测量设备，重点聚焦以下方向：1）原子磁强计：作为核心产品之一，具备高灵敏度和高精度特性，已应用于脑磁信号监测、地球磁场测量及材料科学研究。不过，公司明确表示该技术尚未进入核聚变和脑机接口领域。2）原子钟：融合量子物理与电子技术，属于量子技术产品，主要用于高精度时间频率测量，在通信、导航等领域有重要价值。天奥电子在原子钟、量子雷达技术上占据优势，2025年新签量子测量订单为1.8亿元。

国测量子：‌国测量子核心突破的芯片原子钟技术，基于相干布局囚禁（CPT）理论，公司自主研发的芯片原子钟实现了‌高精度（时间稳定度达3×10⁻¹¹，2000年仅累积1秒误差）、低功耗（约100毫瓦）和微型化‌，核心性能超越国际同类产品。该技术解决了激光器、气室等关键器件的“卡脖子”问题，并实现全国产化生产。

（4）量子惯导

• 应用场景及需求

量子惯性导航系统是一种不依赖于外部信息、也不向外部辐射能量的自主式导航系统，具有高隐蔽性、全时空间工作的优势，在国家安全等领域具有重要的应用价值。

通过对原子的量子调控，基于原子自旋、冷原子干涉效应的量子陀螺仪和重力仪可实现超高灵敏度的惯性测量，有望达到水下航行100天之后的定位误差小于1千米，实现长时间完全自主导航。

此外，从惯导原理来看，惯导在计算位置的时候，首先得计算出速度，而计算速度的时候，需要知道姿态。也就是说，在计算位置的时候，并不是只用加速度计输出就可以了，还需要陀螺的输出。这整个过程耦合了陀螺和加速度计的误差，并且包含上个时刻的位置速度姿态误差等具有较大影响的误差源。

• 解决方案梳理

惯性导航技术拥有军民两大领域的应用全景，其技术路径随精度、成本、环境的需求而演变，市场驱动力由国防安全主导向大规模民用商业化拓展。

图表14 量子惯导应用领域

来源：融中咨询

• 企业展示

国盾量子‌：国盾量子‌的量子精密测量业务包括量子重力测量等技术，这些技术与高精度惯性导航原理相通，已在地质勘探等领域实现应用。‌‌公司依托中国科学技术大学的技术背景，在量子传感器和精密测量系统方面具备研发能力，可为量子惯导提供技术基础。

‌中电信量子集团‌：作为中国电信旗下的量子科技平台，该集团控股国盾量子，并推动量子技术产业化。其布局涵盖量子精密测量，例如在量子重力仪等产品上与工业、地质等领域合作，这些技术可延伸至导航定位场景。‌‌集团强调产学研融合，可通过生态合作加速量子惯导的探索。

（5）量子重力测量仪

• 商业进程

量子重力仪作为高精度重力测量技术的核心载体，依托量子干涉现象实现对重力场的纳米级感知，已成为全球尖端科技竞争的战略高地。中国在该领域的布局始于20世纪60年代的原子钟研究，伴随国家量子科技战略的深化，量子重力仪逐步从实验室走向产业化。中国本土企业正在完成量子重力仪从实验室到商业化的转型，有望通过量子信息技术在重力精密测量领域实现突破，并由此进入精密测量仪器行业。

• 应用场景及需求

量子绝对重力仪在国防军事、国土测绘和资源普查等方面也具有较广的应用前景。通过布设基于量子绝对重力仪的高密度地球物理重力网，可以提供长时连续的重力基准和无漂移重力异常观测。通过和传统的地震观测手段相结合，提高对重点区域重力中长期变化的观测和分析能力，从而得到更高精度的时变地球物理场模型，提高对地震的风险评估能力。这就是量子绝对重力仪的主要应用方向之一。此外，量子绝对重力仪在国防军事、国土测绘和资源普查等方面也具有较广的应用前景。

• 解决方案梳理

中国科大量子重力仪团队于2015年开始量子重力仪的研发，至今已研制完成五代小型化可搬运量子重力仪样机，关键指标已处于国内外同原理重力仪的领先水平，并在仪器研制的基础上开展有绝对重力连续观测、流动绝对重力勘测等外场演示验证。

图表15 中国科大量子重力仪团队研制历程

来源：融中咨询

• 企业展示

国盾量子：国盾量子是全球少数掌握量子保密通信核心技术与工程化能力的公司之一，核心业务是量子保密通信产品的研发、生产与技术服务，主要产品包括量子密钥分发（QKD）设备、量子密钥管理/分发网络、光量子交换机等，并深度参与了“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网络等国家级重大项目建设。

中科酷原：中科酷原成立于2020年，是国内专注于将量子精密测量技术从实验室推向产业化的创新企业。公司致力于为科研机构、企业研发部门、工业生产、国防军工和教育科普等领域提供量子技术产品，包括量子精密测量仪器、量子传感核心部件、中性原子量子计算、原子量子芯片等。

微伽量子：微伽量子是一家专注于量子惯性传感与导航技术的高科技企业，核心团队拥有深厚的冷原子物理研究背景。公司战略聚焦于将原子干涉技术同时应用于重力测量与惯性导航两大方向。专注于量子重力仪研发制造，其绝对重力测量精度达10微伽量级，性能在国际排名相对靠前 。作为浙江省科技型中小企业，公司自主掌握量子重力仪核心技术，研制多款工程样机并服务于科研院所。

新材料与新体系探索：寻找可在更高温度下展现量子效应或对干扰更鲁棒的新材料和量子体系是关键方向。例如：探索二维材料中的新型自旋缺陷用于磁传感。研究拓扑量子材料等。

量子传感网络与分布式测量：将多个量子传感器通过量子纠缠联接成网络，可实现：超越经典极限的分布式测量，用于大范围物理场测绘。同步时钟网络，构建更精准的时空基准。

量子人工智能与优化控制：利用机器学习算法处理量子测量中的海量数据，优化量子态制备、控制序列和参数估计过程，有望提升测量精度和效率。

Hybrid量子-Classical系统：结合量子传感器和经典计算处理能力的混合系统，可能是近期内更可行的技术路径，旨在发挥各自优势。

标准化与产业化推进：中国及世界多国正通过政策扶持、构建产业生态等方式推动量子技术产业化。制定统一的测试标准和计量规范，对于量子测量技术的商业化应用至关重要。

尽管量子测量技术在医学成像等领域展现出显著潜力，例如通过量子传感与量子成像技术有望实现生物组织的超高分辨率、无创早期诊断，但目前其走出实验室、实现规模化实际应用仍面临不少基础性与工程性挑战。量子测量技术的真正普及，仍需在材料科学、工程控制、算法优化及系统集成等多个层面取得进一步突破。此外：

量子系统固有的脆弱性：量子态极易受到外部环境（如热涨落、电磁噪声、机械振动等）的干扰而发生退相干，这种干扰会破坏量子态的相干性和叠加性，从而导致测量信号衰减、信噪比下降及结果的不稳定性。如何在实际复杂环境中有效隔离噪声、维持量子态的完整性，是技术走向实用的关键瓶颈。

搭建与维护成本高昂：实现高精度量子测量依赖于高度精密的实验设备和复杂的调控系统，例如极低温制冷装置、超高真空环境、稳定激光源以及纳米级加工工艺等，这些设备的搭建与维护成本高昂。

海量量子数据分析：测量产生的海量量子数据需借助先进算法与强大算力进行处理、分析与解读，这对科研团队及产业界的技术积累、跨学科协作能力以及持续的资金投入均提出了严苛的要求。