ii2022全球量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告GlobalQuantumMetrologyandSensingIndustryDevelopment第一章 1量子精密測(cè)量概述及最新進(jìn)展 1一、量子精密測(cè)量的由來(lái) 2二、量子精密測(cè)量的物理實(shí)現(xiàn)方式 3三、量子精密測(cè)量的學(xué)術(shù)進(jìn)展概況 4第二章 7量子精密測(cè)量典型產(chǎn)品及應(yīng)用 7一、時(shí)間測(cè)量 8二、重力測(cè)量 10三、量子導(dǎo)航 11四、磁場(chǎng)測(cè)量 12五、量子探測(cè)成像 15六、總結(jié)與觀點(diǎn) 16第三章 18主要科技國(guó)量子精密測(cè)量戰(zhàn)略規(guī)劃 18一、北美 19二、歐洲 21三、亞洲 24四、總結(jié)與觀點(diǎn) 27第四章 29量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)鏈 29一、量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)概況 30二、產(chǎn)業(yè)鏈主要市場(chǎng)參與者概況 33三、量子精密測(cè)量典型企業(yè)簡(jiǎn)介 34第五章 45量子精密測(cè)量投融資及發(fā)展預(yù)測(cè) 45一、投融資情況 46二、市場(chǎng)預(yù)測(cè) 50三、未來(lái)趨勢(shì)及建議 53關(guān)于我們 57iii表1主要的量子傳感器技術(shù)體系 3表2量子精密測(cè)量近期學(xué)術(shù)進(jìn)展 4表3美國(guó)涉及量子精密測(cè)量的主要報(bào)告 19表4美國(guó)主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu) 19表5加拿大主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目 20表6加拿大主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu) 21表7德國(guó)主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目 22表8法國(guó)主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目 23表9中國(guó)主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu) 25表10日本Q-LEAP量子精密測(cè)量的旗艦項(xiàng)目 26表11日本Q-LEAP量子精密測(cè)量的基礎(chǔ)研究 27表12成都天奧電子股份有限公司原子鐘產(chǎn)品 42表13量子精密測(cè)量領(lǐng)域涉及的公司獲得資金投入情況 46iv圖1量子精密測(cè)量重要發(fā)展節(jié)點(diǎn) 2圖2量子精密測(cè)量過(guò)程示意圖 3圖3美國(guó)DARPA和NIST芯片級(jí)時(shí)鐘部件展示 10圖4MSquared公司研發(fā)的冷原子量子加速度計(jì) 12圖5CercaMagnetics公司研發(fā)的可穿戴OPM 14圖6一種用于生命科學(xué)領(lǐng)域的金剛石氮空位色心磁力計(jì)原型 15圖7量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)生態(tài) 30圖8量子重力儀外觀對(duì)比圖 32圖9量子精密測(cè)量主要市場(chǎng)參與者分布 34圖10Geometrics公司產(chǎn)品圖 34圖11芯片級(jí)原子鐘示意圖 35圖12ColdQuanta公司原子鐘產(chǎn)品圖 36圖13Quspin公司磁力計(jì)產(chǎn)品圖 36圖14Qnami公司ProteusQ量子顯微鏡系統(tǒng)產(chǎn)品圖 39圖15JEOL公司ESR和SEM示意圖 40圖16HAMAMATSU公司產(chǎn)品示意圖 40圖17國(guó)儀量子公司產(chǎn)品圖 41圖18成都中微達(dá)信科技有限公司芯片級(jí)分子鐘原型產(chǎn)品 43圖192017-2022年全球量子精密測(cè)量公司融資輪次分布 48圖202017-2022年不同國(guó)家量子精密測(cè)量行業(yè)融資情況 49圖212017-2022年全球量子精密測(cè)量細(xì)分領(lǐng)域的融資分布情況 49圖22全球量子精密測(cè)量市場(chǎng)規(guī)模預(yù)測(cè)（2019-2029E） 50圖23全球量子精密測(cè)量市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)（按產(chǎn)品技術(shù)領(lǐng)域劃分） 51圖24全球量子精密測(cè)量市場(chǎng)份額預(yù)測(cè)（按地理劃分） 52v12022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告12022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告量量子精密測(cè)量是量子信息科技領(lǐng)域全球公認(rèn)的三大發(fā)本文將以“量子精密測(cè)量”指代這一技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域。例如，美國(guó)2022年發(fā)布的《將量子傳感器付諸實(shí)踐》中，將這一領(lǐng)域稱為“Quantumsensorsandmeasurementdevices（量子傳感器和測(cè)量設(shè)備）”；英國(guó)2020年發(fā)布的《NQTP計(jì)劃》中，將這一領(lǐng)域稱為“Quantumimaging,andquantumsensingandtiming（量子成像、量子傳感和計(jì)時(shí)20212030將這一領(lǐng)域稱為“Quantenmesstechnikund量子測(cè)量技術(shù)和傳感器系統(tǒng)）”。綜合來(lái)說(shuō)，這一領(lǐng)域是基于量子力學(xué)原理（即技術(shù)路線行簡(jiǎn)單整理，最后羅列了近一年多學(xué)術(shù)領(lǐng)域取得的重要成果。22一、量子精密測(cè)量的由來(lái)7個(gè)基本物理量實(shí)現(xiàn)“量子化代。圖1量子精密測(cè)量重要發(fā)展節(jié)點(diǎn)與量子精密測(cè)量相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)與量子精密測(cè)量相關(guān)的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)7（A）（cd）（mol）2005年量子光學(xué)頻率梳1997年原子激光冷卻2012年單量子設(shè)備操控2001年玻色-愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)2019年7個(gè)國(guó)際基本計(jì)量單位“量子化”基本方法利用量子特性，電磁場(chǎng)、溫度、壓力等外界環(huán)境直接與電子、光子、聲子等體系發(fā)生相互作用并改變它們的量子狀態(tài)，對(duì)這些變化后的量子態(tài)進(jìn)行檢測(cè)量子特性能級(jí)躍遷、相干疊加、量子糾纏技術(shù)優(yōu)勢(shì)與經(jīng)典力學(xué)測(cè)量技術(shù)相比，達(dá)到海森堡極限，達(dá)到精度高、效率高、準(zhǔn)確性高、抵抗一些特定噪聲的干擾等理論依據(jù)經(jīng)典測(cè)量精度極限為散粒噪聲極限，量子測(cè)量精度可高于散粒的光子或原子等的數(shù)目，而經(jīng)典極限僅正比與1/√N(yùn)）測(cè)量工具原子、分子、離子、光子（單光子、糾纏光子對(duì)）常見(jiàn)指標(biāo)靈敏度、動(dòng)態(tài)范圍、采樣率、工作溫度等待測(cè)量磁場(chǎng)、電場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)、時(shí)間、力、溫度、光子計(jì)數(shù)等32022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告32022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告輸出,獲取測(cè)量值。圖2量子精密測(cè)量過(guò)程示意圖來(lái)源：量子傳感的導(dǎo)航應(yīng)用研究現(xiàn)狀與展望，《空軍工程大學(xué)學(xué)報(bào)》，2021年12月二、量子精密測(cè)量的物理實(shí)現(xiàn)方式表1主要的量子傳感器技術(shù)體系量子系統(tǒng)原理待測(cè)量應(yīng)用舉例冷原子干涉用的力都很敏感磁場(chǎng)、慣性、時(shí)間離子阱來(lái)測(cè)量時(shí)間對(duì)于慣性導(dǎo)航，在一、二、三維陣列中捕獲的冷原子的光學(xué)晶格技術(shù)可能提供亞厘米級(jí)的大小色心NV色心作為電子自旋量子比特與外部磁場(chǎng)耦合；使用Berry相位帶負(fù)電荷的NV色心可以測(cè)量旋轉(zhuǎn)個(gè)待測(cè)量超導(dǎo)電路電場(chǎng)、磁場(chǎng)需要低溫環(huán)境；允許在宏觀尺度上制造量子系統(tǒng)，并且可通過(guò)微波信號(hào)進(jìn)行有效控制44效應(yīng)原子蒸氣自旋極化高密度原子蒸汽在外部磁場(chǎng)下經(jīng)歷狀測(cè)量磁場(chǎng)、旋轉(zhuǎn)、時(shí)間可在室溫部署；基于原子集合的原子蒸汽電池磁力計(jì)有可能優(yōu)于SQUID磁力計(jì)并在室溫下工作三、量子精密測(cè)量的學(xué)術(shù)進(jìn)展概況202112022420條學(xué)術(shù)進(jìn)展中，涉及時(shí)間（原子鐘、光鐘、時(shí)頻）4條；涉及生431重力梯度儀、光腔等。表2量子精密測(cè)量近期學(xué)術(shù)進(jìn)展時(shí)間國(guó)家研究主體主要進(jìn)展研究人員在實(shí)驗(yàn)中完全消除了量子比特演化過(guò)程中國(guó)科學(xué)技術(shù)大中三個(gè)待測(cè)參數(shù)之間的精度制衡，同時(shí)實(shí)現(xiàn)三個(gè)參2021.01中國(guó)學(xué)、香港中文大學(xué)13.27dBScienceAdvances。研究人員部署了一個(gè)三種原子鐘組成的網(wǎng)絡(luò)，將這2021.03美國(guó)美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院些原子鐘分別放置在科羅拉多州博爾德市多個(gè)點(diǎn)位，比較其在2017年月至2018年6率比值，獲得的測(cè)量精度范圍可達(dá)到小數(shù)點(diǎn)后小于小數(shù)點(diǎn)后17位。該研究發(fā)表在Nature。研究人員通過(guò)在回音壁模式光學(xué)微腔體系中引入對(duì)向傳輸模式間的單向耦合，首次在實(shí)驗(yàn)上實(shí)現(xiàn)了光學(xué)模式的奇異面，并由此提高微擾傳感的靈敏2021.04中國(guó)北京量子科學(xué)研究院球腔內(nèi)順時(shí)針傳輸模式到逆時(shí)針傳輸模式的單向裂來(lái)探測(cè)微擾，適用于多種實(shí)驗(yàn)耦合情況，利用奇異面實(shí)現(xiàn)探測(cè)的高靈敏度。該研究發(fā)表在Laser&PhotonicsReviews。研究人員實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大損耗自由空間高精度時(shí)間2021.04中國(guó)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)效應(yīng)等多角度仿真了高軌衛(wèi)星星地高精度時(shí)頻傳E-18量級(jí)穩(wěn)定5 20222021.07中國(guó)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究人員運(yùn)用全光激發(fā)實(shí)現(xiàn)了對(duì)極其稀有同位素氪-81的單原子探測(cè)，這一量子精密測(cè)量方法的突破將助力于地球與環(huán)境科學(xué)研究。該研究發(fā)表在PhysicalReviewLetters。2021.08中國(guó)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員利用基于金剛石固態(tài)單自旋體系在室溫研究發(fā)表在ScienceAdvances。中國(guó)中科院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究人員提出并通過(guò)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了一種以金剛石氮過(guò)磁抑制的氮空位色心實(shí)現(xiàn)了金剛石近表面電噪的應(yīng)用提供新的途徑。該研究發(fā)表在PhysicalReviewLetters。2021.09多國(guó)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、德國(guó)亥姆霍茲研究所研究人員利用氣態(tài)氙和銣原子混合蒸氣室，實(shí)現(xiàn)了新型核自旋磁傳感器，用于暗物質(zhì)的實(shí)驗(yàn)直接搜尋，實(shí)驗(yàn)結(jié)果比先前國(guó)際最好水平提升至少5個(gè)數(shù)量級(jí)，首次突破國(guó)際公認(rèn)最強(qiáng)的宇宙天文學(xué)界限。該研究發(fā)表在NaturePhysics。2021.11中國(guó)中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室、華中科技大學(xué)次成功地在核磁共振量子模擬器上實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)了超越No-go定理的平衡態(tài)超輻射相變，推動(dòng)了量子相NatureCommunications。2021.112021.11丹麥奧胡斯大學(xué)NeuroImage。中國(guó)南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院、之江實(shí)驗(yàn)室研究人員利用量子系統(tǒng)具有時(shí)間對(duì)稱性的雙態(tài)矢廣義測(cè)量結(jié)果—弱值與實(shí)現(xiàn)后選擇過(guò)程的量子精為直接量子探測(cè)器層析（DQDT。該研究發(fā)表在PhysicalReviewLetters。2021.12俄羅斯俄羅斯量子中心、斯科爾科沃科學(xué)技術(shù)研究所（YIGM）的都較低。該研究發(fā)表在HumanBrainMapping。2021.072021.11德國(guó)漢堡大學(xué)研究人員開(kāi)創(chuàng)了一種新的量子氣體成像方法，可以精確測(cè)量原子數(shù)量、原子之間的關(guān)聯(lián)和形成圖樣。該研究發(fā)表在Nature。2021.12多國(guó)麻省理工學(xué)院、滑鐵盧大學(xué)狀病毒。該研究發(fā)表在NanoLetters。2022.01美國(guó)加利福尼亞大學(xué)研究人員建立并運(yùn)行了一個(gè)包含單個(gè)捕獲的鐳2266圣巴巴拉分校離子的光學(xué)時(shí)鐘。該研究發(fā)表在PhysicalReviewLetters。2022.02多國(guó)歐洲光學(xué)研究所IO大學(xué)研究人員使用僅比絕對(duì)零度高幾十億分之一度的原子檢測(cè)到任何其他現(xiàn)有傳感器技術(shù)都無(wú)法檢測(cè)研究發(fā)表在PNAS。研究人員建造了世界上第一個(gè)在實(shí)驗(yàn)室條件之外2022.02英國(guó)伯明翰大學(xué)、國(guó)防科學(xué)與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室、Teledynee2v古學(xué)、土壤特性和含水量的測(cè)定。該研究發(fā)表在Nature。研究人員創(chuàng)造了多路復(fù)用光學(xué)時(shí)鐘的第一個(gè)例子，鍶原子可以被分成多個(gè)時(shí)鐘，在同一個(gè)真空室中排列成一條線。當(dāng)它們同時(shí)將激光照射在室內(nèi)的兩個(gè)2022.02美國(guó)威斯康星大學(xué)麥迪遜分校北京量子信息科研究人員通過(guò)高溫高壓方法制備出含高濃度SiV色SiV納米金剛石被Hela細(xì)胞吸收；還實(shí)現(xiàn)了單個(gè)納米金剛石的細(xì)胞內(nèi)運(yùn)動(dòng)軌跡追蹤，測(cè)量納米金剛石SiV色心的零聲子線的光譜頻移，可用于溫度傳感。該研究發(fā)表在NanoLetters。學(xué)研究院、烏爾姆大學(xué)、圖爾大2022.03多國(guó)學(xué)、德累斯頓工業(yè)大學(xué)、馬斯克普朗克研究所、俄羅斯科學(xué)院、莫斯科國(guó)立大學(xué)研究人員利用系統(tǒng)的快速不穩(wěn)定動(dòng)力學(xué)，捕獲在微奧地利科學(xué)院量觀光學(xué)諧振器中的納米粒子的運(yùn)動(dòng)波動(dòng)可以顯著子光學(xué)和量子信降低到零點(diǎn)運(yùn)動(dòng)以下。此次研究擴(kuò)展了光腔作為機(jī)2022.04多國(guó)息研究所、因斯布魯克大學(xué)、蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院自動(dòng)駕駛汽車和地震學(xué)。該研究發(fā)表在PhysicalReviewLetters。72022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告72022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告量子精密測(cè)量（量善了時(shí)序、傳感和成像。本章列舉了一些量子傳感器，主要涉及時(shí)間測(cè)量、重力測(cè)量、通過(guò)列舉這些已實(shí)用化的量子傳感器和一些以及其為健康、安全、商業(yè)、工業(yè)和科學(xué)用途帶來(lái)的促進(jìn)作用。88一、時(shí)間測(cè)量按照原子躍遷能級(jí)譜線對(duì)應(yīng)的頻段，原子鐘分為微波原子鐘和光學(xué)原子鐘（1014~1015Hz4~5于微波鐘，是下一代的高精度時(shí)鐘。1、原子鐘度提高，促進(jìn)新物理發(fā)現(xiàn)和科學(xué)技術(shù)進(jìn)步。2×10-12?；驹碓訌囊粋€(gè)能量態(tài)躍遷至低的能量態(tài)時(shí)會(huì)釋放電磁波，同一種原子的電磁波特征頻率是一定的，可用作一種節(jié)拍器來(lái)保持高度精確的時(shí)間利用的金屬原子銣、銫、氫，以堿金屬原子為主應(yīng)用領(lǐng)域定位、導(dǎo)航、網(wǎng)絡(luò)、計(jì)量由原子鐘的四大應(yīng)用領(lǐng)域衍生的應(yīng)用有衛(wèi)星定位導(dǎo)航（GPS、Galileo、GLONASS、北斗）、國(guó)防軍工（精確制導(dǎo)、作戰(zhàn)指揮同步）、時(shí)間基準(zhǔn)（對(duì)信號(hào)到達(dá)的時(shí)間做精確測(cè)量來(lái)給出用戶定位信息。92022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告92022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告有望廣泛應(yīng)用于對(duì)體積、質(zhì)量、功耗和精度敏感的各種國(guó)防裝備中。NIST研制的鍶原子光鐘，在不確定度上達(dá)到10-18量級(jí)、穩(wěn)定度達(dá)到10-19量級(jí)，相比微波原子鐘進(jìn)步了至少兩個(gè)數(shù)量級(jí)。DARPA20221月公布其10-1820227子鐘、光鐘組成，將構(gòu)建時(shí)間頻率實(shí)驗(yàn)室。芯片級(jí)原子鐘（CSAC）是在原子鐘技術(shù)成熟下，對(duì)尺寸小、重量輕、用量CSAC3220012019可手持使用，可能會(huì)在導(dǎo)航系統(tǒng)和電信網(wǎng)絡(luò)等應(yīng)用領(lǐng)域取代傳統(tǒng)的振蕩器。10103NIST芯片級(jí)時(shí)鐘部件展示DARPADARPA芯片級(jí)微波原子NIST芯片級(jí)光學(xué)原子鐘2、分子鐘2018年CSMC以極性氣體分子在毫米波/CMOSSoC，實(shí)現(xiàn)高穩(wěn)定性、低成本、快速啟動(dòng)的5G/6G無(wú)線接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)鐘同步和微型定位導(dǎo)航授時(shí)（μPNT）設(shè)備中具有廣闊的應(yīng)用前景。二、重力測(cè)量于地質(zhì)勘探的原子干涉重力儀和重力梯度儀。1、原子干涉重力儀112022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告112022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告法。2021力儀研究進(jìn)入國(guó)際第一梯隊(duì)。（例如地面振動(dòng)噪聲和拉曼光相位噪聲球物理學(xué)、慣性導(dǎo)航和基礎(chǔ)物理研究等領(lǐng)域具有重要作用。三、量子導(dǎo)航根據(jù)定位方式的不同，量子導(dǎo)航分為量子有源導(dǎo)航系統(tǒng)和量子無(wú)源導(dǎo)航系統(tǒng)（量子慣性導(dǎo)航系統(tǒng)原子干涉加速度計(jì)。1、原子干涉陀螺儀用于測(cè)量車輛的加速度用于測(cè)量其旋轉(zhuǎn)識(shí)1212家安全等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。2、原子干涉加速度計(jì)計(jì)的精準(zhǔn)度比傳統(tǒng)慣性器件高幾個(gè)數(shù)量級(jí)。例如，2018年英國(guó)研制出一種名為1QPS一天的偏移距離只有一米。圖4MSquared公司研發(fā)的冷原子量子加速度計(jì)四、磁場(chǎng)測(cè)量2003（10-15T）件（SQUID）和各類原子磁力計(jì)，常見(jiàn)的有光泵磁力計(jì)（OPM）、非線性磁光旋轉(zhuǎn)（NMOR）磁力計(jì)、無(wú)自旋交換弛豫（SERF）NV色心磁132022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告132022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告力計(jì)等。其中，SQUID發(fā)展時(shí)間最久，商業(yè)化較為成熟。目前最受關(guān)注的磁力計(jì)技術(shù)路徑為：堿金屬原子蒸氣磁力計(jì)（OPMSERF磁力計(jì)）NV色心磁力計(jì)。1、超導(dǎo)量子干涉器件磁力計(jì)磁力計(jì)的原理基于超導(dǎo)約瑟夫森效應(yīng)和磁通量無(wú)損探測(cè)等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。目前，SQUID磁力計(jì)在腦磁圖方面商業(yè)化2、堿金屬原子蒸氣磁力計(jì)SQUID，可支持生物樣品的非侵入性測(cè)試和表面科學(xué)研究，對(duì)空間分辨率自旋成像領(lǐng)域有很大價(jià)值。測(cè)量原理通過(guò)激光技術(shù)測(cè)量磁場(chǎng)中自旋極化原子的拉莫爾進(jìn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)探測(cè)測(cè)量工具惰性氣體原子（如氦和氙）或堿金屬原子（如鉀、銣、銫）應(yīng)用領(lǐng)域地磁學(xué)、生物磁學(xué)、星載傳感和非破壞性測(cè)量等領(lǐng)域原子磁力計(jì)示意圖1414SQUID價(jià)格昂貴、需液氦制冷、維護(hù)成本高，不利于大規(guī)模推廣應(yīng)用。SERFOPMSERF原子磁力計(jì)具有對(duì)低頻SQUIDOPM磁力計(jì)，2021年，諾丁漢大學(xué)與MagneticShieldsCercaMagnetics公司，推出了新型的可穿戴式腦磁圖掃描儀（OPM+MEG）。圖5CercaMagnetics公司研發(fā)的可穿戴OPM傳感器陣列傳感器陣列可穿戴腦磁圖診斷設(shè)備3、金剛石氮空位色心磁力計(jì)（diamondnirtogen-vacancy）磁力計(jì)基于固N(yùn)V色心磁力計(jì)原理是單電NVSQUID或原子磁力計(jì)差，但該材料152022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告152022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告SQUID和原子磁力計(jì)不同，NV色心磁力計(jì)不需要從地球NV色心的圖6一種用于生命科學(xué)領(lǐng)域的金剛石氮空位色心磁力計(jì)原型五、量子探測(cè)成像了科學(xué)家們廣泛關(guān)注，目前正朝著實(shí)用化的方向邁進(jìn)。PhotonAvalanche（也稱重合成像或雙光子成像3D量子相機(jī)、角落后相機(jī)（Behind-the-cornercameras）、低亮度成像和量子雷達(dá)或激光雷達(dá)等。本節(jié)主要介紹量子探測(cè)成像的主要應(yīng)用——量子雷達(dá)。量子雷達(dá)1616（該三國(guó)是隱形戰(zhàn)機(jī)的主要國(guó)家基本原理采用微波量子或光量子進(jìn)行探測(cè)（量子照明對(duì)粒子性進(jìn)行測(cè)量測(cè)量目標(biāo)信息以量子信息的形式調(diào)制在單個(gè)光子狀態(tài)上，接收機(jī)識(shí)別單個(gè)光子的能量模式應(yīng)用領(lǐng)域?qū)椫茖?dǎo)、海事監(jiān)測(cè)、氣象檢測(cè)預(yù)報(bào)、地面警戒和機(jī)場(chǎng)交通導(dǎo)航等射、量子接收，如干涉量子雷達(dá)和量子照明雷達(dá)。2007年美國(guó)國(guó)防部高級(jí)研究計(jì)劃局啟動(dòng)的量子傳感器項(xiàng)目和量子激光雷達(dá)項(xiàng)目。2018年，在中國(guó)國(guó)際航空航天博覽會(huì)上，中國(guó)電科展示了一種量子雷達(dá)系統(tǒng)。2020年，由奧地利科學(xué)技術(shù)研究所、美國(guó)麻省理工學(xué)院六、總結(jié)與觀點(diǎn)1、OPM磁力計(jì)、冷原子干涉和金剛石氮空位色心是當(dāng)前重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)OPMSQUID磁力計(jì)低許OPM172022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告172022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告力顯微鏡等。2（光鐘芯片鐘）發(fā)展（抑制與嘈雜環(huán)境的相互作用）。1818量子精密測(cè)量相關(guān)的研究已在全球多個(gè)國(guó)家和地區(qū)展量是量子計(jì)算和量子通信的主要技術(shù)國(guó)。新加坡等國(guó)也有一定積累和優(yōu)勢(shì)。192022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告192022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告一、北美量子精密測(cè)量領(lǐng)域開(kāi)展了合作研究。美國(guó)美國(guó)自2018年發(fā)布國(guó)家量子倡議（NQI）法案以來(lái)，量子精密測(cè)量作為NQI的一個(gè)重要發(fā)展的領(lǐng)域，幾乎涉及所有美國(guó)量子技術(shù)報(bào)告。表3美國(guó)涉及量子精密測(cè)量的主要報(bào)告時(shí)間發(fā)布方簡(jiǎn)要內(nèi)容2016.02美國(guó)能源部（DOE）發(fā)布QuantumSensorsattheIntersectionsofFundamentalScience,QuantumInformationScience&Computing報(bào)告，提及多個(gè)量子測(cè)量相關(guān)的前沿案例：1、廣泛應(yīng)用于物理和生命科學(xué)的固態(tài)量子傳感器；2、量子傳感器探測(cè)超出標(biāo)準(zhǔn)模型的物理；34扇區(qū)物理的量子傳感器；5、基于原子干涉測(cè)量和光學(xué)原子鐘的精密時(shí)空傳感器2018.09美國(guó)國(guó)家科學(xué)技術(shù)量子信息科學(xué)委員會(huì)（NSTC-SCQIS）發(fā)布NationalStrategicOverviewforQIS報(bào)告，提及用于生物2020.10美國(guó)國(guó)家量子協(xié)調(diào)辦公室（NQCO）發(fā)布QuantumFrontiers報(bào)告，提及利用量子信息技術(shù)進(jìn)行精密測(cè)量2022.04子信息科學(xué)委員會(huì)（NSTC-SCQIS）發(fā)布BringingQuantumSensorstoFruition報(bào)告，重點(diǎn)講解原子鐘、原子干涉儀、光泵磁力計(jì)等技術(shù)及其應(yīng)用，并提出了一些發(fā)展建議下表中提及的大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)為美國(guó)較為典型性的量子精密測(cè)量的參與方，此外，哈佛大學(xué)、西北大學(xué)和耶魯大學(xué)等也有量子精密測(cè)量研究。表4美國(guó)主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu)研究方簡(jiǎn)要內(nèi)容Q-SEnSE研究所美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)為推進(jìn)美國(guó)QIS研究，展開(kāi)QuantumLeapChallengeInstitute計(jì)劃，建立了3個(gè)研究機(jī)構(gòu)，其中與量子精密測(cè)量相關(guān)的Q-SEnSE（Quanumsemshrouhnanedcenceandnineerng，由科羅2020芝加哥大學(xué)、加利福尼亞大學(xué)洛杉磯分校、加利福尼亞大學(xué)圣巴巴拉分校和華盛頓大學(xué)、SomaLogic2020NSFConvergenceAccelerator100下一代量子科學(xué)與工程中心（Q-NEXT）美國(guó)能源部阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室領(lǐng)導(dǎo)，通過(guò)物理、材料和生命科學(xué)領(lǐng)域的變革性應(yīng)用實(shí)現(xiàn)超高靈敏度的傳感器，包括作為一次拾取一個(gè)光子（光粒子（天體物理學(xué)聯(lián)合實(shí)驗(yàn)研究所）JILANISTDNA亞利桑那大學(xué)2021年9NSF美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)2022年1100倍的精度提高或計(jì)時(shí)誤差減少，并展示改進(jìn)的納秒計(jì)時(shí)精度保持從幾個(gè)小時(shí)到一個(gè)月加拿大國(guó)家研究委員會(huì)（NRC）是加拿大最大的研究和技術(shù)組織，2021年以來(lái)先后推出“量子光子傳感和安全（QPSS）計(jì)劃”、“物聯(lián)網(wǎng)：量子傳感挑戰(zhàn)計(jì)劃”兩項(xiàng)與量子精密測(cè)量相關(guān)的國(guó)家科技實(shí)施計(jì)劃。表5加拿大主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目時(shí)間發(fā)布方簡(jiǎn)要內(nèi)容2021.09NRCQPSS計(jì)劃側(cè)重2個(gè)特定應(yīng)用領(lǐng)域：用于超安全I(xiàn)T數(shù)據(jù)和網(wǎng)絡(luò)的量子網(wǎng)絡(luò)安2022.03NRC重點(diǎn)領(lǐng)域：量子光子學(xué)（在光子系統(tǒng)中創(chuàng)建、傳輸和檢測(cè)量子信息、基于芯片的量子系統(tǒng)（將量子系統(tǒng)轉(zhuǎn)移到芯片上，以開(kāi)辟商業(yè)化之路、量212022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告212022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告子計(jì)量（為商業(yè)量子系統(tǒng)開(kāi)發(fā)內(nèi)在的、主要的測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)以及標(biāo)準(zhǔn)和認(rèn)證）表6加拿大主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu)研究方簡(jiǎn)要內(nèi)容滑鐵盧大學(xué)Instituteofquantumcomputing（IQC，量子計(jì)算研究所）下設(shè)QuantumSensorsQuantumAlberta由阿爾伯塔創(chuàng)新阿爾伯塔（理學(xué)院卡爾加里萊斯布里奇大學(xué)和阿爾伯塔創(chuàng)新科技未來(lái)的資助的聯(lián)合研究團(tuán)隊(duì)，研究方向之一為QuantumSensing二、歐洲奧地利、丹麥等國(guó)也不同程度的參與了量子精密測(cè)量研究，以下主要為英、德、法三國(guó)量子精密測(cè)量研究情況。英國(guó)2014年，英國(guó)形成了協(xié)調(diào)一致的國(guó)家量子技術(shù)計(jì)劃（UKNationalQuantumTechnologiesProgramme（EPSRCSTFCIUK、Dstl）與國(guó)家物理實(shí)驗(yàn)室（NPL）、商業(yè)、能源和產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略部（BEIS）、政府一起建立2020NQTP4大分支，其中與量子精密測(cè)量相關(guān)的是UKQuantumTechnologyHubSensorsandTiming（英國(guó)量子傳感和計(jì)時(shí)技術(shù)中心）TheUKQuantumTechnologyHubinQuantumImaging（英國(guó)量子成像技術(shù)中心），參與其中的大帝國(guó)理工學(xué)院、布里斯托大學(xué)、艾塞克特大學(xué)、薩塞克斯大學(xué)。2222德國(guó)20213（endauntnsstme2030這是一項(xiàng)十年計(jì)劃，其中涉及量子精密測(cè)量領(lǐng)域。德國(guó)成立慕尼黑量子科技中心（MCQST），參與大學(xué)為路德維希馬克西米利安大學(xué)（LMU）和慕尼黑工業(yè)大學(xué)（TUM），合作研究所為馬克斯普朗克光科學(xué)研究所（MPQ）、瓦爾特?邁斯納研究所（WMI）和德國(guó)博物館。表7德國(guó)主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目項(xiàng)目名稱項(xiàng)目簡(jiǎn)介參與方Quarate量子雷達(dá)研究，項(xiàng)目期間為2021年2月-2024年1月，資助資金310萬(wàn)歐元，由德國(guó)聯(lián)邦教育與研究部資助DR、UM爾特?邁斯納低溫研究所MIQMag-量子磁力計(jì)弗勞恩霍夫燈塔項(xiàng)目（hhouseroect，項(xiàng)目期間為2019年4月-2024年3月，資助資金1000主要研究金剛石氮空位色心成像掃描探針磁力OM應(yīng)用固體物理研究所（FraunhoferIAF）用于法）-已完成弗勞恩霍夫燈塔項(xiàng)目（hhouseroect，使個(gè)研究領(lǐng)域做出原創(chuàng)性的科學(xué)貢獻(xiàn)成為這一面向未來(lái)的領(lǐng)域的先驅(qū)者之一Fraunhofer研究所（IOF/ILT/IMS/IOSB/IPM/ITWM)、奧地利科學(xué)院量子光學(xué)和量子信息研究所IQOQI科學(xué)研究所法國(guó)20211月，法國(guó)宣布了一項(xiàng)主要發(fā)展量子科技上游的國(guó)家戰(zhàn)略PEPR（Programmeetéquipementprioritairede法國(guó)國(guó)家科學(xué)研究中心——法國(guó)最大的政府研究機(jī)構(gòu)法國(guó)原子能和替代能源委員會(huì)——法國(guó)政府自主的能源、國(guó)防和安全、信息技術(shù)和衍生技術(shù)領(lǐng)域的研究機(jī)構(gòu)）和INRIA（法國(guó)國(guó)家信息與自動(dòng)化研究所）試點(diǎn)，是該戰(zhàn)略的上游研究組成部分。Institut傅里葉研究所Institut尼爾研究所凝聚態(tài)介質(zhì)物理和建模實(shí)驗(yàn)室Pheliqs232022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告232022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告（光子電子與量子工程實(shí)驗(yàn)室自旋電子實(shí)驗(yàn)室工業(yè)技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室）、UGA（格勒諾布爾-阿爾卑斯大學(xué)和波爾多大學(xué)等。表8法國(guó)主要量子精密測(cè)量研究項(xiàng)目項(xiàng)目名稱項(xiàng)目簡(jiǎn)介macQsimal是FETQuantumTechnologiesFlagship的一部分，由歐盟資助的Horizon2020研究項(xiàng)目，項(xiàng)目周期為2018年10月至2021年9月，預(yù)算1020萬(wàn)歐元，共有14輻射、氣體濃度QuEnG（Quantum項(xiàng)目的基本目標(biāo)是培養(yǎng)下一代量子工程師，包括6820目有兩大研究方向：1、開(kāi)發(fā)基于約瑟夫森結(jié)陣列的新一代參量放大器，工作在量子極限，具有大帶寬和高飽和功率；2、基于納米機(jī)械諧振器中的自QuantAlps格勒諾布爾量子科學(xué)與技術(shù)研究聯(lián)合會(huì)2022年3月成立，匯集了格勒諾布爾18個(gè)實(shí)驗(yàn)室的200CNRS、CEA、Inria和UGA支持的跨的新協(xié)同作用PEPR2022年3確定了涵蓋4個(gè)主題的10QAFCA項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)緊湊且可移動(dòng)的冷原子傳感器來(lái)測(cè)量重力場(chǎng)，應(yīng)用于氣候變化分析和自然災(zāi)害預(yù)測(cè)，甚至是土木工程或CO2儲(chǔ)存泰雷茲10傳感器領(lǐng)域的研究為：1、超導(dǎo)量子干涉器件（SQUID）。以開(kāi)發(fā)微型量子天線，以檢測(cè)射頻頻譜以在腦成像和粒子檢測(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用。24242成像（MRI）和金屬缺陷檢測(cè)。3報(bào)。4子傳感器，飛機(jī)將能夠以一米以內(nèi)的精度導(dǎo)航和著陸。三、亞洲和量子通信并取得較好的成果，但未來(lái)潛在的高端儀器設(shè)備、傳感器等領(lǐng)域“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)依然很高，中國(guó)也逐漸加強(qiáng)量子精密測(cè)量領(lǐng)域的發(fā)展。中國(guó)20221月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《計(jì)量發(fā)展規(guī)劃（2021-2035）能源、先進(jìn)制造和新一代信息技術(shù)等領(lǐng)域精密測(cè)量技術(shù)。20222月，科技部發(fā)布《“十四五”“基礎(chǔ)科研條件與重大科學(xué)儀器設(shè)備研發(fā)”2022（征求意見(jiàn)稿20223月，科技部發(fā)布《“十四五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“地球觀測(cè)與導(dǎo)航”重點(diǎn)專項(xiàng)2022年度項(xiàng)目申報(bào)指南（征求意見(jiàn)稿）》。252022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告252022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告表9中國(guó)主要量子精密測(cè)量研究機(jī)構(gòu)研究方量子精密測(cè)量領(lǐng)域的主要研究?jī)?nèi)容中國(guó)計(jì)量科學(xué)研究院微波頻率標(biāo)準(zhǔn)（噴泉鐘）實(shí)驗(yàn)室、重力基準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室、量子器件實(shí)驗(yàn)室、核磁共振實(shí)驗(yàn)室等，例如，芯片級(jí)量子計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)與量子傳感實(shí)驗(yàn)室研究基于微型原子氣室及硅基光子學(xué)器件的芯片計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)、基于原子分子物理的量子傳感技術(shù)以及相關(guān)微納技術(shù)及工藝。研制芯片原子鐘等一系列芯片尺度、低功耗、可嵌入式計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)和量子傳感系統(tǒng)中國(guó)科學(xué)院量子信息與量子科技創(chuàng)新研究院量子精密測(cè)量研究部，研究原子精密測(cè)量、分子精密測(cè)量、光鐘與時(shí)頻傳輸、量子導(dǎo)航、光量子雷達(dá)北京量子科學(xué)研究院量子精密測(cè)量研究部，研究超高靈敏慣性測(cè)量、超高精度磁場(chǎng)測(cè)量、高精度重力測(cè)量、時(shí)間頻率測(cè)量、量子導(dǎo)航、量子傳感合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家研究中心尖端測(cè)量?jī)x器研究部，研究方向有：熱力學(xué)參數(shù)的原級(jí)光學(xué)計(jì)量、痕量同位素原子分子探測(cè)、基于原子的磁與慣性測(cè)量、基于量子霍爾效應(yīng)的電阻原級(jí)測(cè)量、微納尺度單顆粒物分析、微納結(jié)構(gòu)表面處理新技術(shù)、單光子探測(cè)大氣遙感和目標(biāo)成像中國(guó)科學(xué)院精密測(cè)量科學(xué)與技術(shù)創(chuàng)新研究院設(shè)有15個(gè)研究部門，例如精密測(cè)量物理研究部、原子頻率標(biāo)準(zhǔn)研究部、精密科學(xué)儀器研究部、測(cè)量與導(dǎo)航研究部、精密重力測(cè)量技術(shù)研究部、大地測(cè)量研究部等，根據(jù)不同方向展開(kāi)量子精密測(cè)量相關(guān)研究中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所中科院量子光學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，冷原子頻標(biāo)、原子頻標(biāo)新原理和新方法、空間原子頻標(biāo)、光纖時(shí)頻傳遞、冷原子物理、量子簡(jiǎn)并氣體、原子芯片及其應(yīng)用、超冷極性分子的物性及調(diào)控、量子光力學(xué)、冷原子體系中的量子信息物理、超冷強(qiáng)耦合等離子體、主動(dòng)激光強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像、被動(dòng)多光譜成像、X光強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像、生物醫(yī)學(xué)中的強(qiáng)度關(guān)聯(lián)成像中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所原子頻標(biāo)研究部，目前高精度銣原子頻標(biāo)性能達(dá)到世界先進(jìn)水平，實(shí)現(xiàn)了在衛(wèi)星工程中的應(yīng)用，并研制出中國(guó)首臺(tái)光頻標(biāo)，即鈣離子光頻標(biāo)；波譜與原子分子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展冷原子物理、原子分子結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)、精密譜測(cè)量的研究；中國(guó)科學(xué)院原子頻標(biāo)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，圍繞國(guó)家重大工程應(yīng)用需求和精密測(cè)量物理研究需求，針對(duì)原子頻標(biāo)關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和系統(tǒng)集成，開(kāi)展應(yīng)用基礎(chǔ)研究和高技術(shù)創(chuàng)新研究中國(guó)科學(xué)院微觀磁共振重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究量子精密測(cè)量，主要實(shí)驗(yàn)手段為核磁共振、電子順磁共振、光探測(cè)磁共振、力探測(cè)磁共振等之江實(shí)驗(yàn)室量子傳感研究中心，研究量子精密操控、敏感源制備、精密檢測(cè)、極限物理量測(cè)量等技術(shù)，研發(fā)極弱力與加速度、極弱磁場(chǎng)、超高靈敏慣性等測(cè)量裝置中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)激光痕量探測(cè)與精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)室，研究放射性氣體同位素測(cè)年、氦原子精密光譜測(cè)量、大氣分子的激光光譜與檢測(cè)、量子計(jì)量、氫分子精密光譜、時(shí)間反演對(duì)稱性的實(shí)驗(yàn)檢測(cè)、原子器件北京大學(xué)清華大學(xué)物理系，研究領(lǐng)域涉及量子物態(tài)與材料、量子計(jì)算與通信、量子精密測(cè)量、量子器件等多個(gè)方面低維量子物理國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究低維量子系統(tǒng)和材料的生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)和制造、極端條件下的精密測(cè)量、低維量子系統(tǒng)中的新量子現(xiàn)象研究、低維量子系統(tǒng)的理論與設(shè)計(jì)精密測(cè)試技術(shù)及儀器國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究激光及光電測(cè)試技術(shù)、傳感2626及測(cè)量信息技術(shù)、微納制造與測(cè)試技術(shù)以及制造質(zhì)量控制技術(shù)國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué)量子信息學(xué)科交叉中心，研究量子關(guān)聯(lián)成像、量子頻標(biāo)、激光陀螺儀、北京航空航天大學(xué)SERF效應(yīng)的超高靈敏磁場(chǎng)測(cè)量、基于原子自旋SERF效應(yīng)的極弱人體磁源成SERF核磁共振陀螺儀技術(shù)、機(jī)載高精度POS與慣性穩(wěn)定平臺(tái)技術(shù)華東師范大學(xué)精密光譜科學(xué)與技術(shù)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，研究光場(chǎng)時(shí)頻域精密控制、原子分子精密光譜與精密測(cè)量、超靈敏精密光譜與傳感、超快物性精密測(cè)量與調(diào)控研究、微納光子器件制備與集成、片上精密時(shí)頻與量子測(cè)量集成北京郵電大學(xué)理學(xué)院設(shè)有微納光子學(xué)方向與新型信息功能材料與器件方向，研究新型光子學(xué)材料與器件、低維納米材料制備與光電性能、半導(dǎo)體低維結(jié)構(gòu)中的光學(xué)性質(zhì)、納米復(fù)合材料的光電性質(zhì)等方向浙江大學(xué)光學(xué)研究所研究冷原子物理與量子光學(xué)、激光物理及應(yīng)用、光信息傳輸與處理。實(shí)驗(yàn)室以微波量子和光子為載體，建立從量子材料合成、微納器件設(shè)計(jì)制備、全光量子模塊開(kāi)發(fā)、到量子計(jì)算和模擬云平臺(tái)實(shí)現(xiàn)的全鏈條實(shí)驗(yàn)平臺(tái)華中科技大學(xué)MEMS和超導(dǎo)等精密測(cè)量實(shí)驗(yàn)技術(shù)。研究領(lǐng)域和方向有引力理論和實(shí)驗(yàn)、引力波探測(cè)、原子分子光學(xué)與精密測(cè)量物理、精密重力測(cè)量與地球物理等山西大學(xué)光電研究所設(shè)量子測(cè)量和通信實(shí)驗(yàn)室，開(kāi)展空間和時(shí)間多模非經(jīng)典態(tài)光場(chǎng)的產(chǎn)生及量子精密測(cè)量研究，包括連續(xù)變量超糾纏態(tài)的產(chǎn)生，空間壓縮糾纏態(tài)的產(chǎn)生，空間位移、傾斜及光束軌道角動(dòng)量及空間轉(zhuǎn)角精密測(cè)量，時(shí)域飛秒脈沖壓縮糾纏態(tài)的產(chǎn)生及時(shí)間精密測(cè)量研究，波粒二象性與不確定性原理的實(shí)驗(yàn)證明日本Q-LEAP是日本的量子科技計(jì)劃，執(zhí)行期是2018年至2029年，在量子精密測(cè)量領(lǐng)域，日本發(fā)布了2項(xiàng)旗艦項(xiàng)目和7項(xiàng)基礎(chǔ)研究。10Q-LEAP量子精密測(cè)量的旗艦項(xiàng)目研發(fā)項(xiàng)目名稱機(jī)構(gòu)通過(guò)固態(tài)量子傳感器的先進(jìn)控制創(chuàng)建創(chuàng)新的傳感器系統(tǒng)東京工業(yè)大學(xué)工程電氣電子系統(tǒng)學(xué)部創(chuàng)造量子生命技術(shù)與創(chuàng)新醫(yī)學(xué)與生命科學(xué)美國(guó)國(guó)立量子與放射科學(xué)與技術(shù)研究院量子生命科學(xué)研究所標(biāo)是：開(kāi)發(fā)具有高靈敏度和高空間分辨率的腦磁圖（MEG）原型；開(kāi)發(fā)用于監(jiān)控電池和功率設(shè)備中的電流和溫度的系統(tǒng)的原型。272022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告272022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告Q-LEAP量子精密測(cè)量的基礎(chǔ)研究研發(fā)項(xiàng)目名稱機(jī)構(gòu)利用高靈敏度重力梯度傳感器建立地震預(yù)警方法東京大學(xué)理學(xué)研究科創(chuàng)建光子數(shù)識(shí)別量子納米光子學(xué)東北大學(xué)電氣通信研究所雙壓縮量子噪聲的量子原子磁力計(jì)的開(kāi)發(fā)學(xué)習(xí)院大學(xué)理學(xué)院物理系多維量子糾纏光譜技術(shù)的發(fā)展，用于闡明復(fù)雜分子系統(tǒng)的光合功能電氣通信大學(xué)信息科學(xué)與工程研究生院使用量子糾纏光子對(duì)的量子測(cè)量裝置研究京都大學(xué)工學(xué)研究科提高量子傳感靈敏度的復(fù)合缺陷材料科學(xué)開(kāi)發(fā)下一代高性能量子慣性傳感器電訊大學(xué)激光新一代研究中心四、總結(jié)與觀點(diǎn)1、全球主要科技國(guó)已部署量子精密測(cè)量戰(zhàn)略，實(shí)施計(jì)劃基本明確各主要科技國(guó)都在近些年以官方形式宣布將量子精密測(cè)量納入重點(diǎn)科研計(jì)（“十四五”2（站、報(bào)告等）不同程度指明量子精密測(cè)量發(fā)展計(jì)劃。28282、各國(guó)研究量子精密測(cè)量的細(xì)分領(lǐng)域、研究主體、研究方式有所差異Fraunhofer（弗勞恩霍夫本將“利用高靈敏度重力梯度傳感器建立地震預(yù)警方法”作為量子戰(zhàn)略的基礎(chǔ)研無(wú)突出產(chǎn)品或技術(shù)。3、歐美國(guó)家合作緊密程度高于亞洲國(guó)家絕大多數(shù)國(guó)家的科技政策或量子精密測(cè)量發(fā)展政策中都表現(xiàn)出合作的意愿292022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告292022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)的形成時(shí)間比量子計(jì)算和量子通信量應(yīng)用于腦磁圖的成熟度也越來(lái)另外，產(chǎn)業(yè)鏈的上游領(lǐng)域往往容易被忽視，尤其是材料領(lǐng)域，/技術(shù)/打通上下游，聯(lián)合各環(huán)節(jié)公司，才能最終推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。3030一、量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)概況子鐘、SQUID磁力計(jì)、冷原子重力干涉儀、原子力顯微鏡、電子順磁共振波譜步商業(yè)化的產(chǎn)品其產(chǎn)業(yè)鏈也已逐漸清晰。（金剛石、稀土等）等。（子磁力計(jì)（SQUID/OPM/SERF/NV色心）、冷原子干涉重力儀、陀螺儀、加速度計(jì)、原子力顯微鏡、電子順磁共振波譜儀、量子雷達(dá)等。圖7量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)312022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告312022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告注1：以上公司LOGO僅出現(xiàn)1次，個(gè)別公司產(chǎn)品涉及多個(gè)領(lǐng)域，例如，AOSense提供原子鐘和量子重力儀；國(guó)儀量子提供量子磁測(cè)量和量子科研儀器。注2：目前量子雷達(dá)已有國(guó)耀量子和中國(guó)電科涉及，但全球商業(yè)化公司極少，納入“其他量子設(shè)備”中。1、量子時(shí)鐘時(shí)頻（（協(xié)議Oscilloquartz20224月在日本TOYOCorporation部署。美國(guó)俄羅斯T4Science（瑞士（中國(guó)銫原子鐘——Oscilloquartz瑞士Microchip（美國(guó)（中國(guó)中國(guó)（中國(guó)鐘俄羅斯StanfordResearch美國(guó)FrequencyElectronics（美國(guó)）、SpectraTime（瑞士）、AccuBeat（以色列）、航天科工（中國(guó)）。2、量子磁測(cè)量SQUID磁力計(jì)（腦磁、心磁、生物磁），OPM、NMOR、SERF磁力計(jì)的研究已展開(kāi)多年，OPM的商業(yè)化也進(jìn)入初期。MEGIN公司的腦磁圖設(shè)備，提供癲癇診斷和癲癇灶術(shù)前定位、技術(shù)——MEGIN（芬蘭）、CompumedicsNeuroscan（澳大利亞）、CTFMEG（加拿大RICOHUSA（美國(guó)（中國(guó)、漫迪醫(yī)3232療（中國(guó)）；OPM技術(shù)——QuSpin（美國(guó)）、CercaMagnetics（英國(guó)）、FieldLine（美）、昆邁醫(yī)療（中國(guó)）、未磁科技（中國(guó)）。3、量子重力測(cè)量量子重力測(cè)量的主要產(chǎn)品有冷原子干涉重力儀、冷原子陀螺儀與加速度計(jì)，Muquns/iblu法國(guó)Sns美國(guó)ldn-2v（英國(guó)（中國(guó)（中國(guó)位、企業(yè)提供產(chǎn)品與技術(shù)。圖8量子重力儀外觀對(duì)比圖中科酷原中科酷原原子量子重力儀Muquans/iXblue絕對(duì)量子重力儀杭州微伽科技ZAG型量子絕對(duì)重力儀4、量子科研和工業(yè)儀器驗(yàn)室或工業(yè)領(lǐng)域高端儀器設(shè)備，AFMEPR/ESR都是成熟的商業(yè)化產(chǎn)品。AFM是一種掃描探針顯微鏡（SPM），是研究納米尺度樣品最通用、最強(qiáng)AFM的供應(yīng)商較多，北美有美國(guó)和加拿大；歐洲有英國(guó)、德國(guó)、法國(guó)、瑞士、2020年中國(guó)采購(gòu)Mukr美國(guó)slumRsrhxod332022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告332022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告Instruments（英國(guó)/美國(guó)）、ParkSystems（韓國(guó)）、Nanosurf（瑞士）、Shimadzu/島津制作所（日本）、ScientOmicron（德國(guó)）、SPEC集團(tuán)（德國(guó)）、國(guó)儀量子（中國(guó)）等。EPREPR分析技術(shù)，用于檢測(cè)、分析和確定物質(zhì)中不成EPR/ESRAdaniSystems（美國(guó)）、ActiveSpectrum（美國(guó)，EPR業(yè)Bruker收購(gòu)MagnettechBruker收購(gòu)JEOL（日本）、國(guó)儀量子（中國(guó)）等。根據(jù)近些年中國(guó)采購(gòu)EPR的中標(biāo)情況，供應(yīng)商主要選擇Bruker（美國(guó)）、國(guó)儀量子（中國(guó)）。二、產(chǎn)業(yè)鏈主要市場(chǎng)參與者概況根據(jù)量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)生態(tài)圖，將中游市場(chǎng)化的供應(yīng)商進(jìn)行國(guó)家/地區(qū)、技美（222加）和歐洲（25家）；其次是亞太地區(qū)，中國(guó)（17家（6家（2家（1家（3家3434圖9量子精密測(cè)量主要市場(chǎng)參與者分布三、量子精密測(cè)量典型企業(yè)簡(jiǎn)介1、北美GeometricsInc.1969檢測(cè)、環(huán)境/地下水研究、安全與檢測(cè)領(lǐng)域提供解決方案。圖10Geometrics公司產(chǎn)品圖352022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告352022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告MicrochipTechnologyIncorporated美國(guó)公司，成立于1989先供應(yīng)商，產(chǎn)品體系豐富，其中，時(shí)鐘和計(jì)時(shí)（Clock&Timing）領(lǐng)域產(chǎn)品——芯片級(jí)原子鐘（CASC）于2011年推出，是世界上第一個(gè)商用芯片級(jí)原子鐘，（擾器、拆卸式無(wú)線電、GPS接收器和無(wú)人駕駛飛行器），2001年由DARPA資NIST現(xiàn)為的母公司)、TeledyneScientific公司等。圖11芯片級(jí)原子鐘示意圖MicrochipMicrochipTeledyneAOSense美國(guó)公司，成立于2004DARPANASANSFDTRASBIR/STTR項(xiàng)目資助。3636ColdQuanta美國(guó)公司，成立于2007年。公司專注于冷原子量子技術(shù)，當(dāng)前產(chǎn)品包括特GPS支持。微波時(shí)鐘光學(xué)時(shí)鐘圖12ColdQuanta公司原子鐘產(chǎn)品圖微波時(shí)鐘光學(xué)時(shí)鐘QuSpin2012（OPM）（MG（MC（magneticrelaxometry）全場(chǎng)磁力計(jì)零場(chǎng)磁力計(jì)圖13Quspin公司磁力計(jì)產(chǎn)品圖全場(chǎng)磁力計(jì)零場(chǎng)磁力計(jì)372022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告372022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告2、歐洲Bruker1960年，在美國(guó)納斯達(dá)克證券交易所上市，已發(fā)展為全球性企業(yè)，公司產(chǎn)品與解決方案分為磁共振（包括電子順磁共振波譜儀等）（包括原子力顯微鏡等15類產(chǎn)品與解決方案，應(yīng)用在生命科學(xué)研究、制藥、生物技術(shù)、應(yīng)用市場(chǎng)、NMRNMR、EPR和臨床前NMRMRI解決方案的超導(dǎo)磁體和超高磁場(chǎng)磁體的領(lǐng)先制造商。TOPTICAPhotonics2003量氣體分析（ATTA、RIMS）B場(chǎng)測(cè)量的非線性磁光旋轉(zhuǎn)、心磁圖（測(cè)量心臟磁場(chǎng)）、腦磁圖（測(cè)量大腦神經(jīng)元磁場(chǎng)）。MSquaredLaserLtd.2003（（顯微鏡和疾病檢測(cè)）（ICEBLOCSquared已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多項(xiàng)英國(guó)第一臺(tái)商用量子重力儀和3838μQUANSSAS20112021iXBlue2003件和儀器領(lǐng)域），iXBlue旨在成為歐洲光子學(xué)和量子技術(shù)的新領(lǐng)導(dǎo)者。QnamiAG2017年，技術(shù)起源于瑞士巴塞爾大學(xué)物理系，已推出第20207月，QnamiHORIBA公司（先進(jìn)研究和工業(yè)提供測(cè)量和分析解決方案的全球領(lǐng)導(dǎo)者米顯微鏡、基于金剛石的量子傳感和磁力測(cè)量；HORIBAQnami提供原子QnamiProteusQ?的全球獨(dú)家經(jīng)銷商。392022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告392022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告圖14Qnami公司ProteusQ量子顯微鏡系統(tǒng)產(chǎn)品圖3、亞洲JEOL1949年，在東京證券交易所上市。（MSMMRSR、質(zhì)譜儀（MS）、薄膜形成和材料加工工業(yè)設(shè)備等。4040圖15JEOL公司ESR和SEM示意圖HAMAMATSU1953年，在東京證券交易所上市。主要產(chǎn)ORCA-QuestqCMOSImageEMX2EM-CCD具有足夠靈敏度的單光子，使研究人員能夠觀察到量子糾纏等現(xiàn)象；提供LCOS-SLM反射型空間光調(diào)制器，可以通過(guò)液晶自由控制光的相位；提供高壓鈉燈，一種能夠以高靈敏度、快速響應(yīng)和低抖動(dòng)檢測(cè)光子的光子探測(cè)器。圖16HAMAMATSU公司產(chǎn)品示意圖412022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告412022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告國(guó)儀量子（合肥）技術(shù)有限公司2016隊(duì)，為各行各業(yè)客戶提供全面的解決方案和優(yōu)質(zhì)高效的科研服務(wù)。圖17國(guó)儀量子公司產(chǎn)品圖4242中國(guó)電子科技集團(tuán)有限公司2002礎(chǔ)研究和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)。2020年，中電科與南京大學(xué)合作研制了超導(dǎo)陣列單光子探測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)全（一種量子雷達(dá)43.320042015年上市（天奧電子，002935）2021（20212335萬(wàn)元（20216億元間同步系列產(chǎn)品（20214億元）。2021TA10001級(jí)PRC（全國(guó)基準(zhǔn)時(shí)鐘）節(jié)點(diǎn)時(shí)鐘，準(zhǔn)TA10001行。表12成都天奧電子股份有限公司原子鐘產(chǎn)品產(chǎn)品型號(hào)產(chǎn)品樣圖產(chǎn)品簡(jiǎn)介XHTF1021小型銣原子鐘特點(diǎn)：小型化，穩(wěn)態(tài)電壓12V低電壓供電、低功耗，RS-232C串口通訊，外秒同步、輸出標(biāo)準(zhǔn)秒。用途：廣泛用于航空、航天、通信、導(dǎo)航、電力等領(lǐng)域。TA1000激光抽運(yùn)小型銫原特點(diǎn)：采用激光抽運(yùn)和激光檢測(cè)技術(shù);高性能、高可靠、長(zhǎng)壽命;運(yùn)行狀態(tài)自動(dòng)監(jiān)控與記錄；寬工作溫度范圍。子鐘用途：作為一級(jí)頻率標(biāo)準(zhǔn)，可廣泛應(yīng)用于高精度守時(shí)與授時(shí)、時(shí)頻計(jì)量等領(lǐng)域。432022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告432022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告XHTF1040CPT原子鐘特點(diǎn)：微型化；3.3V低電壓供電、低功耗；UART串口通信；與SA.45s引腳兼容；外秒同步及1PPS輸出；TOD短報(bào)文輸出。用途：衛(wèi)星導(dǎo)航、水下導(dǎo)航、數(shù)字通信、網(wǎng)絡(luò)同步、軌道交通。成都中微達(dá)信科技有限公司2017年，主要致力于量子精密測(cè)控、量子傳感器和基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯門陣列(FPGA)公司提供應(yīng)用于硅基量子比特和大規(guī)模（>100-bit）超導(dǎo)量子比特的常溫測(cè)控系CMOS集成電路技術(shù)（典型封裝非典型封裝圖18成都中微達(dá)信科技有限公司芯片級(jí)分子鐘原型產(chǎn)品典型封裝非典型封裝國(guó)耀量子雷達(dá)科技有限公司2017AI4444戶提供網(wǎng)格化監(jiān)測(cè)的軟硬件解決方案。中科酷原科技（武漢）有限公司2020年，致力于原子重力傳感器及其相關(guān)光學(xué)、電子等（由中國(guó)科學(xué)院武漢物理與數(shù)學(xué)研究所與中國(guó)科學(xué)院測(cè)量與地球物理研究所融合組建原子物理研究團(tuán)隊(duì)，是國(guó)內(nèi)最早開(kāi)始中性原子量子信息技術(shù)研究的團(tuán)隊(duì)之一。20102020年團(tuán)隊(duì)將原子重力儀相關(guān)技術(shù)實(shí)施了科技成果的轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)化，成立了產(chǎn)業(yè)化WAG-C5-02，測(cè)量精度已可達(dá)到2μGal的世界先進(jìn)水平。452022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告452022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告量量子精密測(cè)量領(lǐng)域的投融資事件相較于量子計(jì)算和量少有外部投資情況。量領(lǐng)域的發(fā)展做出一些展望。4646一、投融資情況時(shí)間長(zhǎng)，經(jīng)營(yíng)穩(wěn)定，量子技術(shù)伴隨其設(shè)立而發(fā)展至今，例如Geometrics（成立53年）；另一類是隨量子科技發(fā)展熱潮而新成立的初創(chuàng)公司，成立時(shí)間一般在2000年以后，例如Muquans（成立11年）、國(guó)儀量子（成立6年）等。表13量子精密測(cè)量領(lǐng)域涉及的公司獲得資金投入情況序號(hào)公司名稱業(yè)務(wù)國(guó)家輪次時(shí)間金額出資方1Qnami量子傳感技術(shù)研發(fā)商瑞士A輪2021.05400萬(wàn)瑞士法郎RunaCapital、SITCapital、ZürcherKantonalBank、Quantonation、High-TechGründerfonds種子輪2019.11260萬(wàn)瑞士法郎Quantonation 、 Kantonal Bank 、、 GründerfondsPre-A輪2019.03未披露Eurostar天使輪2018.0623萬(wàn)瑞士法郎VentureKick種子輪2017.081萬(wàn)美元VentureKick2國(guó)儀量子量子精密測(cè)量?jī)x器研發(fā)商中國(guó)C輪2021.12數(shù)億元人民幣國(guó)風(fēng)投基金、中科院資本、科大國(guó)創(chuàng)、IDG資本、合肥產(chǎn)投、松禾資本、前海母基金等B輪2021.01數(shù)億元人民幣高瓴創(chuàng)投、同創(chuàng)偉業(yè)、基石資本、招商證券、博時(shí)基金A+輪2019.12未披露宣城火花創(chuàng)投A輪2018.09未披露科大訊飛、科訊投資、科大國(guó)創(chuàng)、科大控股股權(quán)融資2018.03未披露樹(shù)華科技3MSquared光子學(xué)和量子技術(shù)英國(guó)股權(quán)融融資2020.101250萬(wàn)（權(quán)融資、2000萬(wàn)（股權(quán)融資）（債權(quán)融資（股權(quán)融資贈(zèng)款2019350萬(wàn)美元Scottish蘇格蘭國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展機(jī)構(gòu)）4ColdQuanta量子計(jì)算、傳美國(guó)A+輪2021.052000萬(wàn)美元FoundryGroup、 Frontier Opportunity Fund、472022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告472022量子精密測(cè)量產(chǎn)業(yè)發(fā)展報(bào)告感、網(wǎng)絡(luò)的冷原子技術(shù)Quantum Partners MaverickVenturesA輪20203200萬(wàn)美元FoundryGroup、GlobalFrontierInvestments和LCPQuantumPartners種子輪2019.111000萬(wàn)美元MaverickVentures種子輪2018.07680萬(wàn)美元MaverickVentures、GlobalFrontierInvestments5未磁科技量子弱磁測(cè)量核心技術(shù)平臺(tái)中國(guó)股權(quán)融資20