一项由丹麦、美国、加拿大和韩国联合团队开展的国际合作研究，首次通过实验证明了量子技术在特定 任务中远超经典方法的能力，完成任务时间从2000万年缩短到15分钟，真正实现了"量子优势"。该成果 发表在新一期的《科学报告》上。 研究的核心问题源于一个普遍存在的挑战：如何高效地了解一个复杂且充满噪声的物理系统。在传统方 法中，科学家需要反复测量系统，通过大量数据来推断其行为特征，比如设备的"噪声指纹"。但对于量 子系统而言，这一过程变得异常困难——不仅因为测量本身会扰动系统，更因为随着系统规模增大，所 需测量次数呈指数级增长，很快就会超出实际可行的范围。 为突破这一瓶颈，丹麦工业大学研究团队尝试引入一种独特的量子资源：纠缠光。量子纠缠是量子力学 中一种奇特现象，两个粒子或光束一旦纠缠，无论相隔多远，对其中一个的测量结果会立即揭示另一个 的状态。利用这一特性，团队设计了一个实验，使用纠缠的光脉冲来探测一个具有共享噪声模式的光学 系统。 实验采用的是标准的光学元件和通信波段的光。团队制备了两束相互纠缠的压缩光，其中一束用于探测 目标系统，另一束作为参考。通过对这两束光进行联合测量，他们能够一次性提取出更多有效信息，显 ...

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。 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？ 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。 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 ...

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? 近年来我国量子科技 创新成果不断涌现 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 仪器,可以精准地测量到很多非常非常小的东西,被称为"打开微观世界的一把钥匙"。 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 ...

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？ 近年来我国量子科技 创新成果不断涌现 国仪量子公司负责人 贺羽：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 要小得多的，比如说单个细胞，比如说单个分子，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"。 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。 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 ...

在装置设计上，钻石依然不可或缺。团队制作了"钻石砧"。它由两块平坦的钻石表面组成，每块宽约 400微米，大致相当于4颗尘埃颗粒的宽度。这两个表面在高压腔中挤压在一起，高压腔能产生超过3万 倍大气压的极端环境。 科技日报北京9月15日电 （记者张佳欣）据最新一期《自然·通讯》杂志报道，美国华盛顿大学领导的研 究团队研制出一种量子传感器，能够在超过大气压3万倍的极端条件下稳定工作，并实现对材料应力和 磁性的高灵敏测量。这是首个在如此高压环境中成功运行的量子传感器，为探索物质在极端状态下的量 子效应开辟了新途径。 此次团队利用中子辐射束从氮化硼薄片中击出硼原子，在晶格中留下空位。这些空位可以立刻捕获电 子。由于量子级相互作用，电子的自旋能量会根据磁性、应力、温度以及附近材料的其他特性而改变。 通过追踪每个电子的自旋，他们能在量子层面深入洞察被研究的材料。 此前，团队曾经基于钻石缺陷开发出量子传感器。但因为钻石是三维结构，很难让传感器紧贴待研究的 材料。相比之下，氮化硼薄片的厚度可以小于100纳米，大约是一根头发丝宽度的千分之一。这种传感 器本质上是嵌在二维材料里的，传感器与被测材料之间的距离不到1纳米，极大提升了信 ...

核心技术突破 - 日本量子科学技术研究开发机构成功开发基于金刚石的量子传感器 可精密测量单个细胞内摄氏0.1度的温度变化 理论精度可达摄氏0.01度级别[1][6] - 传感器利用含微量氮的金刚石结构 通过激光照射后捕捉电子量子状态变化导致的荧光强度变化 从而获取温度数据[4][6] - 金刚石材料具有化学稳定性高和生物毒性低的特性 适用于医疗领域应用[6] 医疗应用价值 - 通过检测细胞级温度变化可实现极早期疾病发现 病变细胞与正常细胞存在温度差异[1][6] - 高灵敏度特性可检测血液中极低含量的阿尔茨海默病标志物 替代需采集脊髓液的现有检测方式 大幅降低患者负担[6][7] - 有望应用于疾病恶性程度分析和药物疗效预测[6] 产业化进程 - 计划2028年建立年产6万-10万人份传感器的量产体制 目标2030年通过企业实现商业化[1][7] - 当前年产量为10克 计划2028年提升至520克 可满足至少6万人检查需求[7] - 正通过日本内阁府研究项目推进量产技术开发 包括5纳米级传感器的制造工艺[7] 市场前景 - 全球量子传感器市场规模预计2030年达到10亿-20亿美元[8] - 日本内阁府《量子未来产业创出战略》设定2030年国内量子技术使用者达1000万人目标[8] - 除医疗领域外 量子传感器还可应用于太空环境监测 以及替代电动汽车和智能手机中的传统传感器以减少用量[8] 商业推广模式 - 将通过初创企业销售量子传感器测量设备 并构建传感器供应体系[7] - 与企业合作推进大规模生产技术和质量管理体系开发[7]

技术突破 - 美国莱斯大学团队在碳化硅体系中实现迄今最强的声子干涉效应"Fano共振"，强度比此前研究高出两个数量级 [1] - 该效应基于声子相互作用，可长时间保持波动特性，在稳定高性能器件中具有潜力 [1] - 技术依托于碳化硅基底上构建二维金属界面，通过嵌入银原子层形成紧密结合界面，显著增强振动模式干涉 [1] 应用前景 - 该技术可推进分子级传感技术发展，灵敏度高至可检测单个分子且无需化学标签 [2] - 在能量采集、热管理及量子计算等领域开辟新应用路径 [1] - 装置简单且可扩展，有望用于量子传感和新一代分子检测 [2] 实验验证 - 团队利用拉曼光谱法研究声子干涉，谱图显示极端不对称线形和完全"谷底"的反共振模式 [1] - 比较3种不同表面碳化硅，每种都对应独特拉曼光谱线形 [1] - 低温实验证实效应完全由声子相互作用引起，而非电子作用 [2] 技术独特性 - "纯声子"量子干涉现象罕见，仅在特定二维金属/碳化硅体系中出现 [2] - 常规块体金属中不存在该效应，归因于原子级金属层的特殊跃迁路径和表面结构 [2]

纪要涉及的行业 量子信息技术行业，细分领域包括量子计算、量子通信和量子精密测量 纪要提到的核心观点和论据 量子计算 - **原理与优势**：利用量子比特叠加和纠缠特性实现并行计算，理论上特定算法可指数级加速，解决经典计算机难处理的复杂问题，如优化、模拟等；信息基本单位量子比特可处于 0 和 1 间状态，多个比特系统能表达 2^n 种状态，每增加一个比特表达能力翻倍，带来巨大应用潜力 [1][5] - **技术路线**：常见实现技术有超导、离子阱、中性原子光镊技术、光子偏振状态表示、半导体和拓扑结构；超导门保真度高、相干时间长，被谷歌、IBM 等采用；离子阱门保真度更高但扩展有困难；中性原子光镊技术对环境要求低但部分操作时间长；英特尔希望用半导体技术制备比特；微软押注拓扑结构但进展小 [1][6] - **发展现状**：产业处于早期，超导技术较成熟，各主要技术路线均有真机；应用场景包括金融、材料、生物医药等行业，重要企业联合探索用量子计算解决计算难题；目前主要应用于教育和科研市场，该市场呈上升趋势 [1][16][21] - **关键问题**：环境噪声影响物理量子，实现逻辑量子纠错困难；上游产业链浅，稀释制冷剂国外禁运，需研发替代品；测控系统设备需优化以适应低温环境；需设计芯片及 EDA 软件进行版图设计和模拟；软件算法方面需开发操作系统、编程框架等支持硬件使用 [1][17] - **未来预期**：2025 - 2030 年，专用型量子计算机将进入使用阶段，特定领域应用逐步实现，通用型量子计算机将发挥一定作用，但全面应用可能要到 2030 年后 [23] 量子通信 - **主要方向**：量子密钥分发（QKD）基于非对称加密概念，用光量子形式解决密钥安全分发问题，传递加密密钥，实际信息仍通过经典通道传递；量子隐形传态利用纠缠粒子特性传递量子态；量子直接通信将经典信息编码到光等载体上传递，已有几百公里长距离传输实验成果；还有量子随机数生成器和抗量子密码学 [9][10] - **发展现状**：量子密钥分发和量子随机数发生器已进入实用化阶段，优先用于政务、大银行、军事国防等特殊场景，未来五年应用将增多；抗抵赖密码标准推进迅速，但存在理论与实际不符问题；直接通信研究难度较小，有望取得更多进展；隐形传态仍处实验室阶段 [24][25][26] - **优势**：理论协议层面比经典协议安全性更高，信息不可克隆、复制，传递信息无法被窃取，但现有技术仍依赖经典通信信道，无超光速信息传递 [15] 量子精密测量 - **应用情况**：涉及原子钟、传感器等测量产品，应用落地较快，产品为专门目的设计，在军事和科研领域有应用，通过微观系统变化获取宏观数据 [2][4][27] 其他重要但是可能被忽略的内容 - **量子概念**：“量子”指能量以离散单位发射和吸收的形式，衍生出量子力学，研究微观世界需用量子力学原理 [3] - **量子纠错突破**：谷歌 Sycamore 量子计算机在量子纠错方面取得突破，证明逻辑量子计算机可行性，带动相关股票上涨 [4][54] - **量子比特与算力关系**：量子比特数是影响量子计算机性能的核心因素，数量增加算力指数增加，如 20 个量子比特计算机可用经典计算机模拟，50 个则几乎不可能 [39] - **超导量子计算机价格与成本**：超导技术路线下，不同规模超导量子计算机价格差异明显，20 个和 50 个比特规模价格约相差一倍，百比特规模价格差异更大；成本主要包括吸热制冷剂、芯片、测控系统和低温线缆，吸热制冷剂尤其昂贵 [40][41] - **经典计算与量子计算比较**：两者不能完全替代，经典计算机在四则运算上更快，量子计算机适合解决基于量子力学理论的复杂问题，如新材料研究等 [36] - **量子计算系统代际变化**：代际变化无严格过程，基于功能和技术突破，如第六代商业级量子计算系统量子比特数量增加，对制冷剂需求跳跃式增长 [48] - **国内招标情况**：国内量子计算、通信或测量领域招标标的规模大，多为千万级别，个别达亿元级别，每次招投标单位数量不多 [49] - **经典与量子随机数区别**：经典计算机生成伪随机数可破解，分布可能有规律；量子随机数由物理机制产生，安全性更高，无分布规律问题 [50] - **海外企业资金支持**：海外谷歌主要靠自有资金投入，IBM、IQE 和欧洲 IQM 等获政府项目资金支持 [51] - **超导技术材料**：涉及微纳加工中的铝膜及其他合金材料，高温超导与低温超导使用不同材料 [52] - **英伟达 GPU 与量子计算**：英伟达强调 GPU 在模拟量子计算中的重要性，当前阶段许多问题需借助 GPU 模拟，经典与量子结合是重要方向 [55] - **专用与通用量子计算机**：专用量子计算机专门解决优化问题，通用量子计算机能处理各种类型问题，未来五年专用设备可能率先在优化场景取得突破 [57] - **未来受益领域**：未来几年人工智能领域可能受益于专用或通用型进展，可降低能源消耗，提高经济效益 [58]

量子科技研究进展 - 中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子非局域性研究方面取得重要进展，实现了高保真度高维多光子纠缠态制备，并首次观测到真高维多体非局域性的存在 [1] - 该成果填补了国际高维多体量子非局域性实验研究领域的空白，深化了对量子纠缠本质的认知 [1] - 高维多体纠缠态在量子通信、量子计算与量子精密测量等前沿领域展现出广阔应用前景 [1] 量子计算产业发展 - 量子计算作为下一代信息技术的核心驱动力，正从实验室走向产业化应用 [2] - 技术突破、政策支持与市场需求共同驱动产业快速发展，应用场景从专用计算向通用计算拓展 [2] - 量子计算产业正处于"技术驱动向应用牵引"的关键转折期，2025-2030年将是商业化落地的黄金窗口，有望迈进千亿美元市场规模 [2] - 中国"十四五"规划将量子科技列为核心战略，有望在量子通信、光量子计算等领域实现局部突破 [2] 公司动态 - 国盾量子上线国际首个在超导量子路线上具备量子计算优越性潜力的云平台 [3] - 国盾量子协助中电信量子实现"天翼云"超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合 [3] - 科大国创参股公司国仪量子拥有国际领先的科学装置平台和更高精度、更高分辨率的量子传感器等技术及产品 [3]

文章核心观点 科学家提出将量子传感器应用于导航以实现卫星信号拒止条件下的定位、导航、授时功能 量子导航系统优势明显但发展面临困难 突破挑战后融合传统卫星导航和量子导航的全球导航系统将带来更多便利并助力人类探索宇宙 [1][3] 量子导航系统发展现状 - 澳大利亚Q - CTRL公司研制出首个商业上可行的量子惯性导航系统 精度可达传统惯性导航系统的46倍 [1] - 量子导航领域已成为国际科研前沿热点之一 中国、美国、俄罗斯和欧盟等都提出了各自的发展计划和时间表 [1] 量子传感器原理及特点 - 量子传感器是利用量子力学原理探测微观世界的新型工具 利用量子相干效应或量子纠缠等特性实现对某些物理量的精确测量 [1] - 具备超高精度、超高灵敏度、超快响应速度等特点 有望带来颠覆性改变 突破传统传感器瓶颈 [1] 卫星信号拒止条件下量子传感器导航替代方案 量子惯性导航系统 - 结构与传统惯性导航系统基本类似 由原子陀螺仪、原子加速度计、原子钟和信号采集处理单元等4个部分构成 [2] - 通过对原子的量子调控 原子陀螺仪可实现超高灵敏度的惯性测量 实时计算运动物体位置和姿态 [2] - 相比传统惯性导航系统误差大幅减小 未来在深空探测中大有可为 [2] 量子磁力导航和量子重力导航 - 利用地球各区域磁场和重力加速度不同 绘制地图 测量变化并与地图比对确定自身位置 [2] - 英国已利用无人机搭载量子磁强计实现10厘米精度的卫星信号拒止环境定位 [2] - 可应用于地下勘探、海底潜航等卫星导航盲区 [2] 量子导航系统优势与困难 优势 - 具备比传统卫星导航更高的精度 不依赖外部信号 卫星信号受限或受干扰环境中仍能正常工作 [3] - 量子传感器信号不向外发射 不易被外部探测和截获 具有较好的隐蔽性 [3] 困难 - 系统设备较为复杂 成本高 [3] - 量子传感器对外界环境因素极为敏感 需要研发先进的屏蔽技术和抗干扰算法 [3] - 产生的数据量庞大 需要进行高效的数据处理并消除累计偏差 [3]