央視網(wǎng)消息：量子科技除了是我國未來(lái)產(chǎn)業(yè)的重要發(fā)展方向之一，也是會(huì )顛覆未來(lái)的新興科技。近年來(lái)，我國量子科技領(lǐng)域創(chuàng )新成果不斷涌現。什么是量子科技？都有哪些應用？
量子技術(shù)，是以量子力學(xué)的基本原理為基礎，利用量子疊加、量子糾纏、量子不可克隆等特性，來(lái)實(shí)現量子計算、量子通信和量子測量。
面向這一未來(lái)，中國已邁出關(guān)鍵步伐。2025年3月，我國自主研發(fā)的量子計算原型機“祖沖之三號”問(wèn)世，刷新超導體系全球量子計算優(yōu)越性新紀錄。
2025年7月，我國科研團隊打造出“納米雙光子工廠(chǎng)”，制備出保真度達99.4%的新型量子糾纏光源，為更先進(jìn)的量子應用奠定關(guān)鍵基礎。
在通信領(lǐng)域，科研團隊成功構建300公里級的量子直接通信網(wǎng)絡(luò )，驗證了長(cháng)距離高安全通信的可行性。
微觀(guān)探秘 世界上最小的量子傳感器什么樣？
量子是現代物理學(xué)中描述微觀(guān)世界基本物理量的最小的、不可再分的單位，也是能量的最基本攜帶者?？茖W(xué)家們利用量子的特性，研發(fā)出強大的量子精密測量，可以精準地測量到很多非常非常小的東西，被稱(chēng)為是打開(kāi)微觀(guān)世界的鑰匙。具體是怎么進(jìn)行的？
世界上最小的傳感器在哪里？就在記者的手上，只不過(guò)，可并不是你肉眼能看到的這個(gè)器件，而是在這個(gè)針尖兒上，它其實(shí)是原子級別的。
國儀量子公司負責人賀羽介紹，首先要加工出來(lái)一個(gè)鉆石探針，鉆石探針的直徑只有500納米，大概是頭發(fā)絲的1/100—1/1000，傳感器就在探針的針尖上，傳感器的尺度只有0.5納米，0.5納米又比500納米又要小1000倍。
像我們這樣一個(gè)肉眼都無(wú)法看見(jiàn)的傳感器，它在現實(shí)生活中會(huì )有什么用處？打個(gè)比方，我們可以用體溫計去測人的體溫，但是沒(méi)辦法用體溫計去測蚊子的體溫。假設我們還要去測比蚊子還要小的多的，比如說(shuō)單個(gè)細胞、單個(gè)分子，我們就需要比細胞和分子更小的傳感器。這就是量子傳感器發(fā)揮作用的時(shí)候了，所以它也被譽(yù)為打開(kāi)微觀(guān)世界的一把鑰匙。
量子精密測量還可以測量很多很小的東西，比如這個(gè)可以測量比地球磁場(chǎng)小100億倍的磁場(chǎng)信號。
這個(gè)是一個(gè)便攜式的重力儀，別看它身材這么小，但是和一些設備配合以后把它放在這，就可以測量出地下1000米甚至更深的地下含有哪些金銀銅鐵等礦物。
這個(gè)是一臺心磁儀的模型，它可以精準地檢測出我們的心跳產(chǎn)生的磁場(chǎng)。
這個(gè)探測系統和鉆頭一起工作，就可以為探石油和頁(yè)巖氣的過(guò)程當中提供精準的導航。
精密的測量?jì)x器，就像科研工作者的眼睛，重要性不言而喻。國儀量子核心團隊來(lái)自中科大，他們的目標就是要將量子測量領(lǐng)域的研究成果轉化為產(chǎn)品，實(shí)現中國國產(chǎn)精密科研儀器從0到1的突破。
賀羽介紹，他們當時(shí)是買(mǎi)了一臺高端的進(jìn)口的儀器，遇到臨時(shí)漲價(jià)、維修困難等這一系列糟心的事情。那個(gè)時(shí)候他們就下定決心，要做中國自己的國產(chǎn)高端科學(xué)儀器。他們源自于中國科大，大概二三十年前就已經(jīng)在這個(gè)實(shí)驗室里面做了大量的技術(shù)的積累。同時(shí)，研發(fā)團隊也繼承了秉承了實(shí)驗室?jiàn)^斗拼搏的精神，比如做一個(gè)顯微鏡里面的一個(gè)極靴，就是鏡頭里面的一個(gè)核心部件，他們都是做了上百次的嘗試和迭代，最后做出一個(gè)最合適的零部件。
從基礎研究的創(chuàng )新到原理樣機的突破，從一臺科研儀器的研發(fā)到數十臺應用在不同領(lǐng)域、不同場(chǎng)景的精密設備的制造，團隊通過(guò)量子級儀器設備的創(chuàng )新打磨，助力科學(xué)研究和經(jīng)濟社會(huì )發(fā)展。
賀羽表示，他們的儀器現在相當于說(shuō)交付到了世界各地，不只是填補空白進(jìn)口替代，現在也有一些從0—1的一些儀器，這些儀器能夠給客戶(hù)、科學(xué)家，還有工程師提供全新的工具，能夠去更好探索未知。
探訪(fǎng)全球首座量子應用示范變電站
國儀量子團隊的所在地就在安徽合肥高新區量子科技和產(chǎn)業(yè)中心，在這里10平方公里的范圍內，集聚了量子產(chǎn)業(yè)鏈60多家企業(yè)，也被稱(chēng)為“量子大道”。和國儀量子一街之隔，就是我國一個(gè)量子技術(shù)的示范應用場(chǎng)景，全球首個(gè)量子應用示范變電站，應用了這些精密量子傳感器后，變電站有哪些升級？
這里是位于安徽合肥的世界首座量子應用示范變電站，在這里一共運行了18類(lèi)85種與量子技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品和設備。如此微觀(guān)的量子是如何與這么宏觀(guān)的變電站去結合的？這是一個(gè)單光子氣象雷達監測設備，它通過(guò)向空中發(fā)射出激光，接收到單光子信息，來(lái)對周邊15公里的氣象情況進(jìn)行精準的預測。在這樣一個(gè)輸電的電桿上，也安裝了一個(gè)量子相關(guān)的姿態(tài)傳感器，它可以精準的感知地球磁力萬(wàn)分之一的敏感信息，從而精準的判斷出這個(gè)電桿是否發(fā)生了位移，以確保整個(gè)變電站的系統安全。
走進(jìn)這里，仿佛走進(jìn)了一個(gè)未來(lái)變電站。量子通信保障著(zhù)電力信息的傳輸安全、量子計算進(jìn)行著(zhù)電力接點(diǎn)間的動(dòng)態(tài)數據計算、量子精密測量則展示了納米精度的超小芯片在感知方面的超強本領(lǐng)。
利用量子傳感技術(shù)，可以讓傳統的大型設備變得更加的小巧和精悍。比如說(shuō)，傳統的電流互感器要做到這么大，而量子電流互感器只需要這個(gè)圓環(huán)這么高。
電力量子感知安徽省重點(diǎn)實(shí)驗室趙龍表示，未來(lái)，有很多測量的傳感器都會(huì )逐步被量子傳感器所取代，不但測得準，而且體積成本都會(huì )大幅降低，這對電力系統的意義非常重大。
量子計算機有何“超能力”？
量子科技的三大主要應用包括，量子計算、量子通信和量子精密測量?？催@臺我國比特數最高的超導量子計算機，它有什么超能力？
在安徽合肥的這間實(shí)驗室，這臺正在運行的量子計算機有504個(gè)比特，是目前我國比特數最高的超導量子計算機。
比特是什么？在傳統電子計算機里，基本的計算單位就是比特，也就是二進(jìn)制中的0和1。在量子計算中，基本計算單位是量子比特，量子疊加態(tài)原理使得每個(gè)量子比特同時(shí)表示0和1。于是，在相同比特位數下，量子比特的容量和計算效率都是經(jīng)典比特的2的N次方倍，這是指數增長(cháng)的概念。哪怕只有幾百個(gè)量子比特，其潛在算力也可能遠超當今所有超級計算機。
這些應用目前還處在探索驗證階段。量子計算距離真正穩定可控還有不小的差距，要走進(jìn)實(shí)際應用場(chǎng)景，還需要不斷探索。
量子計算的發(fā)展，對現有的信息加密體系提出了前所未有的挑戰。如今，在北京量子信息科學(xué)研究院，科研團隊正測試一種全新的量子通信技術(shù)。它就像一只極其靈敏的“耳朵”，能捕捉到極其微弱的量子信號，而一旦有人試圖竊聽(tīng)，這個(gè)信號就會(huì )瞬間“自毀”，確保信息絕對安全。
眼下，他們正在進(jìn)行的，就是無(wú)線(xiàn)量子傳輸的實(shí)驗驗證。未來(lái)，這項技術(shù)將進(jìn)一步拓展到星地通信，實(shí)現更遠距離的量子傳輸，并最終構建起一個(gè)覆蓋全球的安全信息網(wǎng)絡(luò )。
多地推動(dòng)量子科技產(chǎn)業(yè)布局 競逐未來(lái)賽道
2024年，在工信部等7部門(mén)聯(lián)合印發(fā)的《關(guān)于推動(dòng)未來(lái)產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新發(fā)展的實(shí)施意見(jiàn)》中，提出制定未來(lái)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規劃，開(kāi)辟量子技術(shù)、生命科學(xué)等新賽道，創(chuàng )建一批未來(lái)產(chǎn)業(yè)先導區。近年來(lái)，圍繞這一前沿方向，各地依托自身優(yōu)勢，加速構建差異化產(chǎn)業(yè)生態(tài)。
合肥是國內量子科技創(chuàng )新發(fā)展的重要策源地。目前，已建成“量子大道”等量子科技特色園區和集聚帶。預計到2027年將量子產(chǎn)業(yè)打造成百億級產(chǎn)業(yè)集群。
北京2025年7月發(fā)布相關(guān)政策規劃，提出設立量子產(chǎn)業(yè)創(chuàng )業(yè)孵化器，加速量子技術(shù)實(shí)用化進(jìn)程。
上海圍繞量子計算，進(jìn)行“賽馬制”布局，同步推進(jìn)多團隊的研發(fā)，加快技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)培育。
深圳近年來(lái)相繼打造了大灣區量子科學(xué)中心、“量子谷”等產(chǎn)業(yè)平臺，完善產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展。
