量子科技攻坚技术瓶颈 三大核心赛道步入产业化验证期

来源：证券时报

　　300亿年误差不超1秒，量子科技再次刷新人类的计时精度。今年3月，中科大科研团队在光钟研制上实现10^[-19]量级突破，将全球时间标准推向光学时代。这一新的测量精度，为一系列前沿应用打开了大门。

　　百年前，物理学家们发现经典物理学无法解释微观世界，量子力学应运而生。如今，量子科技正突破经典物理的极限，重新定义人类的计算能力、感知精度与信息安全。

　　作为“十五五”规划纲要中六大未来产业之一，量子科技是我国抢占未来科技与产业核心话语权的重要支撑。当前，我国在量子计算、量子通信、量子精密测量三大赛道均取得突破。以中科大、深圳国际量子研究院等为代表的科研机构，和以国盾量子、国仪量子、本源量子为代表的龙头企业脱颖而出，研发集群带动产业发展的格局已初步形成。

　　不过，量子科技从实验室的原创突破到产业链的规模化应用，仍需跨越诸多鸿沟。在多方聚力之下，这场攻坚战正在走向破局。

　　抢占三大核心赛道

　　量子是构成世界能量的“最小单元”。科学家利用量子的特性，以微观世界的法则重塑宏观世界。

　　在传统计算机领域，比特是最小信息单位，由0和1两种状态组成，而在量子世界，量子比特可以同时处于0和1的叠加态，如同旋转中的硬币兼具正反两面属性；多个量子比特之间会形成纠缠，可被用于高效协同运算；n个量子比特的状态总数，可以达到2的n次方，可被用于提升算力维度。

　　在全球量子计算、量子通信和量子精密测量三大核心赛道，中国科研机构和企业展现出与国际顶尖水平比肩的硬核实力。

　　量子计算被公认为量子科技中难度最高的领域，其目标是发明量子计算机，实现经典计算机无法完成的计算任务，这也是目前各国科学家及微软、谷歌等科技巨头的重点攻关方向。

　　起源于中国科学院量子信息重点实验室的本源量子，成功研制出搭载72位自主超导量子芯片的超导量子计算机“本源悟空”。据了解，“本源悟空”通过“本源司南”量子计算机操作系统与“本源天机”量子计算测控系统的软硬件协同优化，目前已稳定运行超两年，累计完成全球163个国家和地区的80余万个量子计算任务。

　　在通信领域，量子密钥分发具备窃听即被感知的特性，让通信进入绝对安全时代。以量子保密通信而知名的国盾量子，依托量子通信领域全球领先的专利布局等，自主研发了五代量子保密通信核心设备，助力建成世界首条千公里级量子保密通信“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网络、“天地一体广域量子保密通信网络”等重大工程，为量子通信从实验室走向示范应用、规模化部署提供了关键技术支撑。

　　国仪量子重点聚焦量子精密测量领域，自主研发高端科学仪器。公司相关负责人向证券时报记者介绍，以核心部件金刚石量子探针为例，探针尖端直径只有500纳米，大概是头发丝的1/100，这颗极微小的探针尖端，集成了尺度仅约0.5纳米的原子级传感器。就像温度计可以感知人类体温，要想对单个细胞和分子进行“听诊”，则需要更微观、更灵敏的测量工具，这时，量子仪器就派上了用场。国仪量子2018年推出国产首台商用X波段电子顺磁共振波谱仪，一举打破国外品牌的技术垄断，让我国量子精密测量技术在产业化方面取得重要突破。

　　当前，我国在量子科技三大细分领域的发展格局各异：在量子保密通信领域，我国处于全球领先地位；在量子计算机研究领域，我国与美国齐头并进，同属全球第一方阵；在量子精密测量领域，我国在细分赛道局部领先，但在高端科学仪器等领域与发达国家仍有差距。

　　攻关技术瓶颈

　　我国高端科学仪器行业起步较晚，产业链上游高精尖零部件国产化存在明显短板，中高端量子测量整机曾长期被国际巨头垄断，甚至面临西方国家的出口管制和技术封锁。此外，兼具深厚理论功底与产业化经验的跨学科量子高端人才极度匮乏，成为制约产业发展的重要瓶颈。

　　严峻的现实，迫使中国企业走出了自己的道路。国仪量子相关负责人表示，为应对外部挑战，公司自主攻克并掌握了“高均匀稳定磁场发生和控制”“自旋调控微波技术”“量子传感器设计加工”等底层硬核技术，推动仪器从核心部件到整机系统的自主可控。同时，公司制定了明确的发展规划：在上游，深化本土供应链协作，推进关键部件自研自制，全面提升供应链的自主性与韧性；在下游，依托“量子科仪谷”推进全球应用网络建设，加速推动量子技术在工业制造、生命健康、能源等领域的产业化落地。

　　国盾量子副总裁周雷表示，实验室技术走向产业化，关键在于实现核心器件自主可控，以及推动产品稳定可靠地实现工程化、规模化应用。公司发展过程中，曾面临核心元器件供给受限、终端产品集成难度大、组网工程复杂等一系列挑战。以单光子探测器为例，早年间，价格高昂且良品率低的国际产品，严重制约着我国量子通信产业的发展。面对核心组件“卡脖子”的被动局面，国盾量子联合国内优势单位，经过上千次实验攻关，研制出性能显著优于国际同类产品的国产单光子探测器。该系列产品支撑了“京沪干线”“天地一体广域量子保密通信网络”等重大项目，为量子通信规模化发展奠定了坚实基础。

　　2025年，国盾量子推出全球首款四通道深度制冷单光子探测器，在探测效率、暗噪声、集成度等关键指标上刷新世界纪录，体积仅为国际同类产品的1/9。目前，公司自主研发的系列单光子探测器产品可满足绝大部分单光子探测应用场景，可为超远距离量子密钥分发、单光子成像等实际应用提供高性价比的解决方案。

　　得益于广东省科技厅的前瞻规划，深圳国际量子研究院在电子光刻机、低温冷头、稀释制冷机等量子科技核心仪器的研发上布局较早，在国外对我国实施技术禁运和封锁前，相关技术已基本研制成功，成功突破了国外的技术“卡脖子”封锁。

　　“沿途下蛋”迈向产业化

　　在某量子计算实验室，记者看到一副对联，上面写着“披荆斩棘测数据、乘风破浪发核心”，横批是“永不退稿”。现实是我国量子计算在实现了核心论文刊发、技术瓶颈的突破之后，还需向产业化和商业化迈进。

　　周雷表示，量子科技的发展道路，走的并非是技术成熟后推向市场的传统路线，而是将科研与产业深度融合、“沿途下蛋”的创新发展之路。

　　“沿途下蛋”，是量子科技业界人士的一种说法，意思是在攀登科学高峰的过程中，将阶段性技术成果及时转化为产品落地。“沿途下蛋”这一模式贯穿量子通信、量子计算、量子测量三大领域，也正成为未来一段时间内量子科技从实验室走向市场的核心路径。

　　深圳国际量子研究院院长、中科院院士俞大鹏对记者表示，科学仪器研发必须实现批量生产和产业化（才能真正实现价值），过去很多国家仪器研发项目，做出样机通过验收后就被搁置，导致技术最终流失。有鉴于此，深圳国际量子研究院由各研发团队的青年人才担任创始团队，各自成立公司，聚焦不同的核心技术和产品实现产业化，相关产品已开始市场化销售。仅去年一年，研究院就孵化了八家这样的科技企业，其中鲲腾卓越等企业已在量子计算硬件领域展现出较强的研发实力和产业化潜力。深圳国际量子研究院的实践正是“沿途下蛋”的典型做法。

　　当前，尽管部分企业声称实现了产业化突破，但整体基础仍较为薄弱，比如多数企业的销售对象主要是高校和科研机构，用于科研用途，这类场景的市场规模相对较小，未来还需进一步拓展民用、工业等规模化应用场景，推动产业真正实现从实验室到产业链的完整跨越。

　　多位受访业内人士表示，当前量子计算的技术发展，远未达到市场想象中的商用阶段。量子计算仍是科研仪器，尚未诞生能落地的新算力，无法直接为企业提供实用服务，其下游客户也仅局限于科研院所、高校和少量创新型企业，用于技术尝试与研究。除了在少数为量子计算机量身打造的数学问题上实现了量子优越性，现阶段量子计算的核心任务，仍是追赶经典计算机。

　　“量子计算企业短期内的核心目标是活下去，持续积累技术、培育市场，等待技术和市场的双重成熟。”俞大鹏认为，量子产业是长期赛道，量子计算则需要5—10年的培育期。他建议，要保持高强度研发投入、完善人才培养体系、强化产业链协同、引导耐心资本布局，推动我国从量子科技大国迈向量子科技强国，助力“十五五”时期量子科技实现“量子通信全球领先、量子计算实用突破、量子测量规模应用”的目标。

　　（文章来源：证券时报）