剛才主持人說，有誰能夠一句話把量子糾纏講清楚？他說他不行，其實我也不行。量子糾纏其實是一個比較復雜的現(xiàn)象，用一兩句話很難解釋清楚。

言歸正傳。我們公司叫國儀量子，今天我?guī)Ыo大家的報告是《量子精密測量技術(shù)及應用》。

量子信息

“量子”這個詞語在過去幾十年，其實大多只存在于教材和科學家那里，并不為大眾廣泛知道。而也就是近10年，我本來在實驗室里面認認真真地做著實驗寫著論文，突然間感覺一覺醒來，鋪天蓋地的都是量子的一些新聞，像谷歌、IBM、微軟還有華為這些世界科技巨頭也紛紛宣稱自己進入了量子產(chǎn)業(yè)領域。同時也爆出來了很多關(guān)鍵詞，甚至還有什么量子雞蛋、量子襪子、量子能量植入……我可以非常負責任地告訴大家，凡是帶著這些詞語的都是騙子。之前出名的量子波動速讀肯定也是騙子。

量子技術(shù)此時此刻其實離人們的生活還有一些距離，現(xiàn)在雖然已經(jīng)在一些工業(yè)場景，比如質(zhì)量檢測、醫(yī)療等場景慢慢用起來了，但是還沒有真正地走入人們的日常生活。

那么到底什么是量子？量子的定義是物質(zhì)和能量最基本的單元。無論是我們頭頂?shù)囊皇?，還是我們喝的水，還是我們用的桌子凳子，你把它做無限細分之后，這些東西，不管是物質(zhì)還是能量，都會變成一份一份的，我們就把這樣一份一份的稱之為量子。

所以說量子跟光子和電子不一樣，它并不是特定的某一種物質(zhì)或者某一種粒子，凡是一份一份的，我們都可以稱之為量子。

量子力學其實已經(jīng)發(fā)展了上百年了，量子力學也是近代科學技術(shù)的支柱，像是我們芯片里面用到的晶體管，我們經(jīng)常用到的激光、核磁共振，還有國防里面的原子彈，都是基于量子力學的基本原理做出的一些應用。

今天的主題是量子信息，量子信息技術(shù)是量子科技重要組成部分，在政治局的第二十四次學習中，總書記也提到了“要充分認識推動量子科技發(fā)展的重要性和緊迫性，加強量子科技發(fā)展戰(zhàn)略謀劃和系統(tǒng)布局，把握大趨勢，下好先手棋”。

提到量子信息就必須要講第二次量子革命。在之前的第一次量子革命，我們對于微觀世界更多的是被動地觀察和解釋，即我們觀察到什么現(xiàn)象，我們來做一些簡單的解釋；而有了我們近20年發(fā)展起來的量子信息科學，我們開始可以對微觀世界進行主動地操控和和人工地制備，相當于說我們開始能夠掌控微觀世界，我們就把這樣的技術(shù)稱之為第二次量子革命。

我們可以看到，過去的每一次工業(yè)革命，其實都是源自于人類對物理世界認知的一次革命，比如說力學帶來了蒸汽時代，電磁學帶來了電氣時代，我們現(xiàn)在開始能夠掌控微觀世界，能夠人工制備微觀粒子或者微觀粒子的一些信息之后，我們相信也會帶來全新的革命。

這一次的革命中國跟世界基本可以說是齊頭并進，所以說第二次量子革命肯定也是中國的挑戰(zhàn)和機遇。世界上主要的發(fā)達國家、發(fā)展中國家，基本上都發(fā)布了自己相應的國家量子計劃，比如說歐盟發(fā)布了著名的《量子宣言》，宣言里面就明確提到，歐洲如果還要持續(xù)在世界科技上處于領先地位，那么量子信息革命是一定不能錯過的。

量子信息技術(shù)最主要的研究方向有三個：量子通信、量子計算和量子精密測量。

量子通信利用的是單個光子不可分割、不可克隆的基本原理，實現(xiàn)的是無條件安全的保密通信、密鑰分發(fā)。

量子計算利用的是一個挺有趣的原理，那就是量子疊加。我們的宏觀世界的物質(zhì)，比如說我們桌上的這瓶水，它要么處于左邊，要么處于右邊；而微觀世界它可以同時處于左邊和右邊。

對應到計算機，我們用高低電平來表示0和1，經(jīng)典計算機它要么處于0，要么處于1；而量子計算機我們用不同的能級來表示0和1，它可以同時處于0和1。也就是說，如果說有一個量子比特，它可以同時處于0和1；如果有兩個比特，它就可以同時處于00、01、10和11；當它有n個比特的時候，量子計算機就可以同時處于2n的狀態(tài)，當我們對于這n個比特進行1次操作，比如說1次加法、1次減法或者說1次特定的一些算法的時候，相當于我們最多可以對2n的數(shù)字進行這樣的運算，所以它就實現(xiàn)了一個呈指數(shù)增長的并行計算的能力。

量子精密測量其實是源自于量子計算?，F(xiàn)在量子計算還沒有真正超越經(jīng)典計算，一個很重要的原因是量子的狀態(tài)非常的脆弱，只要周邊的環(huán)境有一點點變化，就會引起量子比特的劇烈變化，它就崩潰了。一般來說，量子計算機從開始運行到崩潰，我們差不多只能做到毫秒量級，最多能到秒量級。

因此我們自然就會思考，既然量子比特對環(huán)境這么敏感，我們能不能把它的這個缺點轉(zhuǎn)變成優(yōu)點來利用？這是肯定的，利用量子比特的環(huán)境敏感性做成傳感器，這就是量子精密測量。

量子精密測量技術(shù)

什么是量子精密測量？我以一個典型的量子傳感器為例。我們都知道鉆石，鉆石是無色透明的，看似完美無缺，其實里面有很多的缺陷，而也正是鉆石里面缺陷，讓鉆石更加美好，比如藍寶石里面其實是有硼元素的缺陷，黃鉆石是有氮原子的缺陷。而有一個非常特殊的缺陷，它是用一個氮原子去替代金剛石里面的一個碳原子，這樣就形成了一個很多很多碳原子包裹下的一個氮原子，它有非常特殊的一些特性，我們就把這樣的一個缺陷所構(gòu)成的一個特殊的量子體系，稱之為 NV色心。

NV色心

NV色心可以簡單地認為是一個非常非常小的只有原子尺度的一個小磁針，你可以把它當成一個磁場的傳感器，當它去測量周邊的磁場的時候，我們可以用光和微波去讀出具體的磁場大小。

NV色心小磁針有多??？打個比方，我們要在一顆毫米見方的鉆石上去尋找 NV色心，相當于在中國這么大的一個土地上去尋找一個礦泉水瓶子，所以它其實是非常小的，很難被觀測到的。好在我們現(xiàn)在有光探測磁共振技術(shù)，可以觀測到NV色心，并且能夠把它的磁場讀數(shù)讀出來。

NV色心只有原子尺度，可以說是人類能做的最小的傳感器。小有什么意義？比如，我們可以用體溫計去測人的體溫，但是沒辦法用體溫計去測蚊子的體溫，因為體溫計的端頭比蚊子還要大，我們沒辦法用一個大的傳感器去測一個小的客體。

假設我們要去測比蚊子還小得多的客體，比如說單個DNA分子、單個藥物蛋白分子、單個腫瘤細胞，我們就需要比細胞和分子更小的傳感器，也就是量子傳感器。所以量子傳感器也被譽為打開微觀世界的一把鑰匙。

量子傳感器不僅小，靈敏度還非常高，可以測到過去很多我們測不到的信號。比如說人在想問題的時候，大腦產(chǎn)生了磁場，過去我們測不到，現(xiàn)在量子傳感器能測到。我們可以用量子傳感器來定位癲癇的病灶，也可以用它測量心臟產(chǎn)生的信號，幫助我們對冠心病進行早期的篩查等等。這就是量子傳感器的典型應用。

除了剛才說的鉆石 NV色心以外，量子測量還有很多路線，包括原子磁力計、冷原子和里德堡原子等。

原子磁力計也是我們國儀量子重點布局的一個賽道。原子磁力計可以測到比地磁場小100億倍的磁場，使得過去很多我們測不到的現(xiàn)在都能測到。

冷原子可以測到非常小的重力的變化，比如說地下的管網(wǎng)、礦物都可以讓我們看到。

里德堡原子主要用于電場或者微波的測量，靈敏度比傳統(tǒng)天線高幾個數(shù)量級，能夠在雷達或者說微波探測中做一些應用。

各個技術(shù)路線其實是依據(jù)應用場景各顯神通，未來也將會并存發(fā)展。

量子科技領域的科研和技術(shù)創(chuàng)新也比較活躍，但主要還是在美國和中國，不管是發(fā)表的論文還是申請的專利，最領先的依然是美國和中國，所以說量子精密測量技術(shù)是少數(shù)的從源頭起我們就能跟西方世界并駕齊驅(qū)或者說可以望其項背的技術(shù)。

量子精密測量具體有什么應用？比如說在新能源領域，我們正在用量子精密測量來幫助電池廠進行鋰電池的漏電流檢測。鋰電池里面的漏電流其實是造成電池自燃自爆的罪魁禍首，但現(xiàn)在沒有什么好的手段能把它檢測出來?，F(xiàn)在的做法是什么？我去檢測工廠參觀過，就是電池生產(chǎn)出來之后放到那里大概靜置21天，如果發(fā)現(xiàn)電池的電量下降了，就表示里面有漏電流，不能發(fā)貨。但是靜置的過程，算上周轉(zhuǎn)和倉儲，占生產(chǎn)成本很高，所以大家一直在探索，有沒有合適的技術(shù)能夠直接測量漏電流，不必去靜置。

因為微弱的電流周邊會產(chǎn)生微弱的磁場，所以量子精密測量技術(shù)可以通過去測量這個磁場，對漏電流進行一定的表征。

同時，量子精密測量還可以對電池原材料進行磁雜痕檢測。造成漏電流的根本原因是電池原材料中存在磁性雜質(zhì)，磁性雜質(zhì)在過去沒有什么好的辦法能夠檢測，或者說檢測時間非常長，而現(xiàn)在量子精密測量可以很方便地把磁雜痕檢測出來。磁雜痕檢測應該會是首先應用的一個量子精密測量的市場場景，我們現(xiàn)在也正在跟產(chǎn)線進行對接。

在生命健康領域，量子精密測量可以實現(xiàn)生物標志物的超靈敏檢測。我們這里提供了兩種技術(shù)，一種是靈敏度高成本高，另一種是靈敏度相對低一點——但也比傳統(tǒng)的靈敏度要高很多，但是它的成本很低。

我們理論上最極限的，可以實現(xiàn)單分子級別的體外診斷，也就是說，抽出來的一管血液里面，它只要有一個分子是我們關(guān)心的生物標志物，我們的量子精密測量就能夠把生物標志物找出來。

它可以用來做很多疾病的早篩，最典型的疾病就是神經(jīng)性疾病。因為神經(jīng)性疾病它主要是發(fā)于腦中，而大腦跟血液之間有血腦屏障，因此這些生物標志物只有很少的一部分能夠流到血液中，所以血液里的神經(jīng)性疾病，比如說老年癡呆、帕金森等疾病的生物標志物的豐度是非常低的，只有用更高的測量靈敏度以及量子精密測量才能測到。

量子精密測量還可以用來測量生物產(chǎn)生的磁場，比如剛才說的腦磁，還有很重要的心磁。我們合作的心磁儀在今年8月份已經(jīng)拿到二類醫(yī)療證了，也已經(jīng)賣出去了兩臺。我們的心磁儀做了臨床驗證，能夠把冠心病的檢出靈敏度做到97.5%，這其實已經(jīng)非常接近“金標準”冠脈造影了。大家都知道，冠脈造影其實是很麻煩的，要打造影劑，是一個有創(chuàng)的小手術(shù)。而如果使用我們的心磁儀，大概三分鐘就能夠把冠心病檢測出來。而且它一個純被動的測量，不需要發(fā)射什么X光、電磁波，只需要人躺進去，測量人體本身產(chǎn)生的磁場即可，對人體沒有任何傷害。我們現(xiàn)在也正在和體檢機構(gòu)對接，將來也有望在體檢機構(gòu)中應用。

量子精密測量在能源電力中也有應用。我們與石油企業(yè)合作了量子測井通訊，即用量子傳感器幫忙進行井下到井上的通信。相比傳統(tǒng)的通信技術(shù)，它能夠提高速度和精度。

我們還與電網(wǎng)企業(yè)合作做量子互感器，就是把量子傳感器做進我們傳統(tǒng)的電力互感器里面，現(xiàn)在已經(jīng)掛網(wǎng)運行了。

當時第一次接觸這個需求的時候，我也很納悶：電網(wǎng)已經(jīng)發(fā)展了上百年了，怎么還有需要應用量子技術(shù)的一些場景？原來，我們的量子傳感器是基于鉆石的，而鉆石最大的特點就是可以抗酸、抗堿、抗冷、抗熱，所以量子傳感器除了靈敏度高、精度高以外，環(huán)境耐受能力和工作壽命也有優(yōu)勢。我們的傳感器放到高壓端可以幾十年不換，而常見的芯片傳感器放在高壓端，可能幾年就壞了，如果維修就需要斷電，高壓端斷電對于電網(wǎng)來說是重大事故。所以量子傳感器的可靠性打開了它在電網(wǎng)中的應用場景。

除此之外，量子精密測量也可以用于基礎科研。我們可以用量子精密測量來尋找暗物質(zhì)、暗能量，也可以用它來做單分子的磁共振——正是我們實驗室在我們的儀器上實現(xiàn)了人類的第一張單個蛋白質(zhì)的磁共振圖，我們還可以用它來做磁性材料的表征、引力波的探測、高壓物理研究等等。

這就是量子精密測量的簡要的介紹。

我們在今年5月發(fā)布了全球首本量子精密測量行業(yè)白皮書，涵蓋了我們過去三五年時間調(diào)研的8個領域、近50個現(xiàn)有或潛在的應用場景。發(fā)布的效果也很好，活動總曝光量超過了300萬。有很多的專家學者來聯(lián)系我們，想要共同去推進行業(yè)賦能，比如說做食品的，想要測量食品里面的雜質(zhì)；做光伏電站的，需要對光伏電站的安全性進行調(diào)查等等，這些都是量子精密測量技術(shù)能夠發(fā)揮作用的地方。

總結(jié)一下，量子精密測量就是變不可見為可見，如果說冰山之上是我們現(xiàn)在的傳感器能夠看到的這個世界的體量，那么冰山之下就是量子精密測量可以觀察到的世界的體量。信息好比數(shù)字時代的石油，量子精密測量這把尺子，將賦予我們挖掘?qū)氋F信息“冰山”的強力工具，不斷拓展我們的認知邊界。

量子精密測量現(xiàn)在也是穩(wěn)步發(fā)展，全球范圍內(nèi)有很多的初創(chuàng)公司獲得了融資，并且有很多的國際巨頭加入到了量子精密測量的產(chǎn)業(yè)化之中。歐美量子測量領域研究基礎深厚，初創(chuàng)公司數(shù)量和產(chǎn)品種類均多于國內(nèi)。我們國儀量子應該是國內(nèi)做量子精密測量產(chǎn)業(yè)化的一個領軍企業(yè)。

量子測量產(chǎn)業(yè)穩(wěn)步發(fā)展，資本持續(xù)注入

來源：根據(jù)公開資料整理

量子精密測量產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展，我們預測大致會經(jīng)歷三個階段。第一個階段是科學儀器階段，因為量子精密測量提供了更高的精度和更高的靈敏度，所以首先可以用來做科學家認知世界的工具。這個階段我們已經(jīng)經(jīng)歷過了，國儀量子研制生產(chǎn)的量子測量的高端科學儀器已經(jīng)交付到了全球科學家手中，全球交付量達到了數(shù)百家。

第二個階段是專用設備階段，從2020年到2025年。這個階段，一些專用的設備開始走向行業(yè)，比如剛才我們提到的心磁儀、體外診斷，還有新能源的一些應用等等。

2025年到2030年是第三階段，這期間隨著量子精密測量技術(shù)的進一步應用，產(chǎn)品數(shù)量的不斷增加，技術(shù)成本會出現(xiàn)大幅下降，從而將能應用于各行各業(yè)中去。比如我們做的心磁儀，它本身的成本是很低的，就是一顆人造鉆石，而且只有毫米見方大小，我們可以把它做成一個很小的可穿戴設備，使得每一個人都能實時的去監(jiān)控心臟健康。這些都是很好的應用。

我們預計，到2030年，量子精密測量產(chǎn)業(yè)的市場規(guī)模應該會達到100億美元。

國儀量子簡介

接著我再介紹一下我們國儀量子公司。國儀量子源自于中國科學技術(shù)大學，成立于2016年。

成立6年多來，我們的產(chǎn)品已交付至全球上千家客戶，并在德國、美國、澳大利亞等國家完成海外交付。我們有研發(fā)人員約400人，每年的研發(fā)投入基本能占到主營業(yè)務收入40%。

比較自豪的是，我們現(xiàn)在基本上能夠自己養(yǎng)活自己了，我們產(chǎn)品交付帶來的利潤和經(jīng)營現(xiàn)金流已經(jīng)基本上能夠維持收支平衡了。

國儀量子累計獲得的投資超過10億元，已經(jīng)成為了一家獨角獸企業(yè)。我們承擔了很多國家級的項目，也獲得了一些榮譽資質(zhì)，包括安徽省的科學技術(shù)一等獎、國家專精特新“小巨人”企業(yè)等等。

剛才講過，量子精密測量首先是給科學儀器行業(yè)帶來了變革，而科學儀器正是我國被“卡脖子”的代表性行業(yè)。中國GDP全球排名第二，但是全球前20的科學儀器公司，中國一家都沒有；我們把列表拉長到前50，中國也是一家都沒有。

所以我們國儀量子首先是基于量子精密測量技術(shù)，做了一批從0到1的高端科學儀器，這一類科學儀器我們稱之為“原始創(chuàng)新”。

而我們在做原始創(chuàng)新的儀器的過程中發(fā)現(xiàn)，我們需要的很多關(guān)鍵部件買不到，買不到我們就只能自己研發(fā)，研發(fā)出來之后我們發(fā)現(xiàn)除了自己用，也能給別人用，我們就把這一類儀器或者產(chǎn)品稱之為“沿途下蛋”。

在做原始創(chuàng)新和沿途下蛋儀器的過程中，我們發(fā)現(xiàn)國儀量子出圈了，之前只是在量子領域，后來在儀器圈子里面也變得小有名氣了。這樣的話，就會有一些行業(yè)的巨頭找到我們，和我們共同研制一些高端的儀器，比如我們跟中石油共同研制并發(fā)布了首臺國產(chǎn)的隨鉆核磁共振測井儀。

除了剛才提到的量子精密測量的儀器，我們還有不少的先進儀器現(xiàn)在也做得不錯了，比如我們的順磁共振裝備，現(xiàn)在在中國市場排名第一，而且國內(nèi)市占率達到了50%以上，超過了其他所有品牌總和。

綜上，國儀量子就是三大驅(qū)動——原始創(chuàng)新、沿途下蛋、集成創(chuàng)新，打造以量子測量儀器為核心的先進儀器產(chǎn)業(yè)集群。

總結(jié)與展望

最后是總結(jié)與展望。兩句話：

在中國高水平科技自立自強的背景下，科學儀器行業(yè)將迎來快速發(fā)展，量子精密測量技術(shù)為科學儀器行業(yè)帶來換道超車的變革式機遇。

量子精密測量產(chǎn)業(yè)化條件已基本成熟，未來將進一步賦能各行各業(yè)。未來幾年，將會涌現(xiàn)出一批量子精密測量技術(shù)實際落地應用的案例。

好的，謝謝大家。