从科幻到现实！创新成果频频上“新” 中国驶入量子时代“快车道”

央视网消息：量子科技除了是我国未来产业的重要发展方向之一，也是会颠覆未来的新兴科技。近年来，我国量子科技领域创新成果不断涌现。什么是量子科技？都有哪些应用？

　　量子技术，是以量子力学的基本原理为基础，利用量子叠加、量子纠缠、量子不可克隆等特性，来实现量子计算、量子通信和量子测量。

　　面向这一未来，中国已迈出关键步伐。2025年3月，我国自主研发的量子计算原型机“祖冲之三号”问世，刷新超导体系全球量子计算优越性新纪录。

　　2025年7月，我国科研团队打造出“纳米双光子工厂”，制备出保真度达99.4%的新型量子纠缠光源，为更先进的量子应用奠定关键基础。

　　在通信领域，科研团队成功构建300公里级的量子直接通信网络，验证了长距离高安全通信的可行性。

　　微观探秘 世界上最小的量子传感器什么样？

　　量子是现代物理学中描述微观世界基本物理量的最小的、不可再分的单位，也是能量的最基本携带者。科学家们利用量子的特性，研发出强大的量子精密测量，可以精准地测量到很多非常非常小的东西，被称为是打开微观世界的钥匙。具体是怎么进行的？

　　世界上最小的传感器在哪里？就在记者的手上，只不过，可并不是你肉眼能看到的这个器件，而是在这个针尖儿上，它其实是原子级别的。

　　国仪量子公司负责人贺羽介绍，首先要加工出来一个钻石探针，钻石探针的直径只有500纳米，大概是头发丝的1/100—1/1000，传感器就在探针的针尖上，传感器的尺度只有0.5纳米，0.5纳米又比500纳米又要小1000倍。

　　像我们这样一个肉眼都无法看见的传感器，它在现实生活中会有什么用处？打个比方，我们可以用体温计去测人的体温，但是没办法用体温计去测蚊子的体温。假设我们还要去测比蚊子还要小的多的，比如说单个细胞、单个分子，我们就需要比细胞和分子更小的传感器。这就是量子传感器发挥作用的时候了，所以它也被誉为打开微观世界的一把钥匙。

　　量子精密测量还可以测量很多很小的东西，比如这个可以测量比地球磁场小100亿倍的磁场信号。

　　这个是一个便携式的重力仪，别看它身材这么小，但是和一些设备配合以后把它放在这，就可以测量出地下1000米甚至更深的地下含有哪些金银铜铁等矿物。

　　这个是一台心磁仪的模型，它可以精准地检测出我们的心跳产生的磁场。

　　这个探测系统和钻头一起工作，就可以为探石油和页岩气的过程当中提供精准的导航。

　　精密的测量仪器，就像科研工作者的眼睛，重要性不言而喻。国仪量子核心团队来自中科大，他们的目标就是要将量子测量领域的研究成果转化为产品，实现中国国产精密科研仪器从0到1的突破。

　　贺羽介绍，他们当时是买了一台高端的进口的仪器，遇到临时涨价、维修困难等这一系列糟心的事情。那个时候他们就下定决心，要做中国自己的国产高端科学仪器。他们源自于中国科大，大概二三十年前就已经在这个实验室里面做了大量的技术的积累。同时，研发团队也继承了秉承了实验室奋斗拼搏的精神，比如做一个显微镜里面的一个极靴，就是镜头里面的一个核心部件，他们都是做了上百次的尝试和迭代，最后做出一个最合适的零部件。

　　从基础研究的创新到原理样机的突破，从一台科研仪器的研发到数十台应用在不同领域、不同场景的精密设备的制造，团队通过量子级仪器设备的创新打磨，助力科学研究和经济社会发展。

　　贺羽表示，他们的仪器现在相当于说交付到了世界各地，不只是填补空白进口替代，现在也有一些从0—1的一些仪器，这些仪器能够给客户、科学家，还有工程师提供全新的工具，能够去更好探索未知。

　　探访全球首座量子应用示范变电站

　　国仪量子团队的所在地就在安徽合肥高新区量子科技和产业中心，在这里10平方公里的范围内，集聚了量子产业链60多家企业，也被称为“量子大道”。和国仪量子一街之隔，就是我国一个量子技术的示范应用场景，全球首个量子应用示范变电站，应用了这些精密量子传感器后，变电站有哪些升级？

　　这里是位于安徽合肥的世界首座量子应用示范变电站，在这里一共运行了18类85种与量子技术相关的产品和设备。如此微观的量子是如何与这么宏观的变电站去结合的？这是一个单光子气象雷达监测设备，它通过向空中发射出激光，接收到单光子信息，来对周边15公里的气象情况进行精准的预测。在这样一个输电的电杆上，也安装了一个量子相关的姿态传感器，它可以精准的感知地球磁力万分之一的敏感信息，从而精准的判断出这个电杆是否发生了位移，以确保整个变电站的系统安全。

　　走进这里，仿佛走进了一个未来变电站。量子通信保障着电力信息的传输安全、量子计算进行着电力接点间的动态数据计算、量子精密测量则展示了纳米精度的超小芯片在感知方面的超强本领。

　　利用量子传感技术，可以让传统的大型设备变得更加的小巧和精悍。比如说，传统的电流互感器要做到这么大，而量子电流互感器只需要这个圆环这么高。

　　电力量子感知安徽省重点实验室赵龙表示，未来，有很多测量的传感器都会逐步被量子传感器所取代，不但测得准，而且体积成本都会大幅降低，这对电力系统的意义非常重大。

　　量子计算机有何“超能力”？

　　量子科技的三大主要应用包括，量子计算、量子通信和量子精密测量。看这台我国比特数最高的超导量子计算机，它有什么超能力？

　　在安徽合肥的这间实验室，这台正在运行的量子计算机有504个比特，是目前我国比特数最高的超导量子计算机。

　　比特是什么？在传统电子计算机里，基本的计算单位就是比特，也就是二进制中的0和1。在量子计算中，基本计算单位是量子比特，量子叠加态原理使得每个量子比特同时表示0和1。于是，在相同比特位数下，量子比特的容量和计算效率都是经典比特的2的N次方倍，这是指数增长的概念。哪怕只有几百个量子比特，其潜在算力也可能远超当今所有超级计算机。

　　这些应用目前还处在探索验证阶段。量子计算距离真正稳定可控还有不小的差距，要走进实际应用场景，还需要不断探索。

　　量子计算的发展，对现有的信息加密体系提出了前所未有的挑战。如今，在北京量子信息科学研究院，科研团队正测试一种全新的量子通信技术。它就像一只极其灵敏的“耳朵”，能捕捉到极其微弱的量子信号，而一旦有人试图窃听，这个信号就会瞬间“自毁”，确保信息绝对安全。

　　眼下，他们正在进行的，就是无线量子传输的实验验证。未来，这项技术将进一步拓展到星地通信，实现更远距离的量子传输，并最终构建起一个覆盖全球的安全信息网络。

　　多地推动量子科技产业布局 竞逐未来赛道

　　2024年，在工信部等7部门联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中，提出制定未来产业发展规划，开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区。近年来，围绕这一前沿方向，各地依托自身优势，加速构建差异化产业生态。

　　合肥是国内量子科技创新发展的重要策源地。目前，已建成“量子大道”等量子科技特色园区和集聚带。预计到2027年将量子产业打造成百亿级产业集群。

　　北京2025年7月发布相关政策规划，提出设立量子产业创业孵化器，加速量子技术实用化进程。

　　上海围绕量子计算，进行“赛马制”布局，同步推进多团队的研发，加快技术创新和产业培育。

　　深圳近年来相继打造了大湾区量子科学中心、“量子谷”等产业平台，完善产业链发展。