量子科技攻坚技术瓶颈 三大核心赛道步入产业化验证期

抢占三大核心赛道

时间究竟能被测量得多精确？今年3月，中国科学技术大学的科研团队给出了答案——他们成功将光钟的稳定度推进到10^[-19]量级，相当于300亿年误差不超过1秒。这不仅是计时精度的新巅峰，更像是一把钥匙，为无数前沿应用打开了通往新世界的大门。从微观世界的“游戏规则”，到重塑宏观世界的计算、通信与感知能力，量子科技正在突破经典物理的边界。

作为“十五五”规划纲要中明确布局的未来产业，量子科技无疑是争夺未来科技与产业话语权的关键支柱。放眼全球，量子计算、量子通信与量子精密测量这三大核心赛道，已成为竞争的主战场。可喜的是，在这几个领域，以中科大、深圳国际量子研究院为代表的科研力量，以及国盾量子、国仪量子、本源量子等行业先锋，已经构建出研发与产业联动发展的初步格局，展现出与国际顶尖水平同台竞技的硬实力。

当然，从实验室的惊艳突破，到产业链的规模应用，中间仍有数道鸿沟需要跨越。这场攻坚战，如今正迎来关键的破局时刻。

三大赛道：格局各异，各有千秋

要理解量子科技的魔力，不妨从它的基本单元——量子说起。量子是能量的最小单元，科学家们正是通过驾驭量子世界独特的叠加、纠缠等特性，来重新定义技术极限。

想象一下，传统计算机的比特非0即1，如同一个静止的硬币，要么正面朝上，要么反面朝上。而量子比特则像一枚高速旋转的硬币，同时“兼有”正反两面的属性。更奇妙的是，多个量子比特之间可以形成“纠缠”，实现远超经典计算的协同效率。其状态数量随比特数呈指数级（2的n次方）增长，这为算力的爆发式提升提供了理论基础。

在这片充满想象力的疆域，三大赛道的发展态势并不相同：

量子计算被公认为难度最高的领域，目标直指制造出能解决经典计算机无能为力之难题的量子计算机。这也是全球科技巨头和顶尖实验室角逐的焦点。起源于中国科学院量子信息重点实验室的本源量子，已经成功研制出搭载72位自主超导量子芯片的“本源悟空”。这台机器通过自研的操作系统与测控系统协同运作，稳定运行超过两年，累计完成了全球163个国家和地区超过80万个计算任务，展现了中国在该领域的扎实进展。

量子通信的核心优势在于“绝对安全”。量子密钥分发技术具备“窃听必被察觉”的特性，让通信安全等级迈上新台阶。深耕于此的国盾量子，已自主研发五代核心设备。世界首条千公里级“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网络等一系列重大工程背后，都有其关键技术的支撑，为量子通信从示范走向规模部署铺平了道路。

如果说前两者更关乎“算”与“传”，那么量子精密测量则关乎“察”。它致力于打造感知世界的“超级感官”。国仪量子聚焦于此，自主研发高端科学仪器。以他们的核心部件金刚石量子探针为例，其尖端直径仅500纳米，堪比头发丝的百分之一，却集成了尺度仅约0.5纳米的原子级传感器。打个比方，传统仪器好比体温计，测量的是宏观体温；而量子仪器则像能对单个细胞“听诊”的精密探针。2018年，国仪量子推出国产首台商用电子顺磁共振波谱仪，一举打破了国外垄断，实现了量子精密测量产业化的重要突破。

总体来看，我国在量子保密通信领域已步入全球领先行列；在量子计算研究方面，与美国同处第一方阵；而在量子精密测量领域，则在部分细分赛道取得领先，但在高端科学仪器等整体生态上，与发达国家仍有差距需要追赶。

攻关技术瓶颈：自主创新是唯一出路

差距与挑战，往往来自产业链的深处。国内高端科学仪器行业起步较晚，上游核心零部件长期依赖进口，中高端量子测量设备曾长期被国际巨头垄断，甚至面临技术封锁。与此同时，既懂深厚理论、又具产业化经验的复合型人才极度稀缺，成为制约行业发展的突出瓶颈。

严峻的外部环境，倒逼中国企业走上了一条自主攻坚的道路。国仪量子的策略很明确：向上游，攻克“高均匀稳定磁场控制”、“量子传感器设计加工”等底层硬核技术，并与本土供应链深度协作，提升自主可控能力；向下游，建设“量子科仪谷”，加速技术在工业、生命健康等领域的产业化落地。

国盾量子副总裁周雷也深有感触。他指出，实验室技术走向产业化，关键在于核心器件的自主可控和产品的工程化、规模化。以量子通信的“眼睛”——单光子探测器为例，早年间的国际产品不仅价格高昂，良品率也低，严重制约了产业发展。面对“卡脖子”的窘境，国盾量子联合国内优势单位，经过上千次实验，最终研制出性能更优的国产产品，为“京沪干线”等国家重大工程奠定了基础。2025年，他们推出的全球首款四通道深度制冷单光子探测器，更是在关键指标上刷新世界纪录，体积仅为国际同类产品的九分之一。

前瞻性布局同样至关重要。得益于广东省的前瞻规划，深圳国际量子研究院在电子光刻机、稀释制冷机等核心仪器的研发上布局较早。当国外开始技术封锁时，研究院的相关技术已基本研制成功，成功绕开了“卡脖子”的困境。

“沿途下蛋”：迈向产业化的务实路径

在某个量子计算实验室，记者曾看到一副有趣的对联：“披荆斩棘测数据、乘风破浪发核心”，横批是“永不退稿”。这幽默地反映了科研工作的常态。然而，论文发表和技术突破之后，更现实的挑战是如何走向产业化和商业化。

周雷用“沿途下蛋”来形容这一过程。这并非等技术完全成熟后再推向市场的传统路线，而是在攀登科学高峰的征途中，就将阶段性的技术成果及时转化为产品。这一模式，已成为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俞大鹏院士对此有深刻见解。他指出，科学仪器研发必须实现批量生产和产业化，否则做出样机后就被搁置，最终导致技术流失。为此，研究院鼓励各研发团队的青年骨干作为创始团队，成立公司，将不同的核心技术产品化。仅去年一年，就孵化了八家这样的科技企业，其中部分已在量子计算硬件领域展现出潜力。这正是“沿途下蛋”模式的生动实践。

当然，现实依然骨感。目前，多数量子科技企业的产品主要销往高校和科研机构，市场规模相对有限。要真正实现从实验室到产业链的跨越，必须进一步拓展民用、工业等规模化应用场景。

多位业内人士坦言，当前量子计算的发展，远未到达市场想象中的商用阶段。它目前更接近一台强大的科研仪器，而非能解决实际商业问题的通用算力。除了在少数特定问题上展示了“量子优越性”，现阶段的量子计算，其核心任务之一仍是在更多领域追赶并超越经典计算机的性能。

“量子计算企业短期内的首要目标是活下去，持续积累技术、培育市场，等待技术与市场的双重成熟。”俞大鹏院士认为，量子产业是一场马拉松，量子计算可能需要5到10年的培育期。他的建议很明确：保持高强度研发投入、完善人才培养、强化产业链协同、并引导有耐心的资本进行长期布局。只有这样，才能推动我国在“十五五”时期，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宏伟目标，真正从量子科技大国迈向量子科技强国。