量子测量技术发展蓝皮书2023.docx

1量子测量概述11.1 基本概念11.2 发展历程11.3 战略意义与价值22量子测量发展现状42.1 国内外战略部署42.2 国内外研究成果112.3 国内外主要研究单位及成果222.4 国内外投融资情况353量子重力测量技术及应用373.1 量子重力测量技术373.2 量子重力测量应用464量子时间测量及应用494.1 量子时间测量技术494.2 量子时间测量应用565量子惯性测量技术及应用575.1 量子惯性导航测量技术575.2 量子惯性导航测量应用616量子磁场测量技术及应用626.1 量子磁场测量技术626.2 量子磁场测量应用677量子成像技术及应用727.1 量子成像技术727.2 量子成像应用758量子测量技术未来发展趋势768.1 量子测量是个方兴未艾的科技领域768.2 量子测量是量子科技的关键核心板块788.3 量子测量还将持续取得新的突破788.4 量子测量有望成为量子技术发展的先导者79参考文献811量子测量概述1.1 基本概念量子测量是一种利用量子资源和效应，实现超越经典测量精度的技术，是原子物理、光学、电子、控制等多学科交叉融合的综合技术。该技术的实现主要通过对原子、离子、光子等微观粒子的量子态进行操控和测量读取，配合数据处理与转换，实现对频率、重力场、磁场等物理量的超高精度精密探测。简言之，外界的电磁场、温度、压力等物理量会改变原子、光子、声子等微观粒子的量子态，人们可通过分析待测物理量变化导致的量子态改变来实现精密测量。与经典力学测量技术相比，量子测量的精度可以达到甚至超过海森堡极限，具有可溯源、精度高、效率高、准确性高、可抵抗一些特定噪声干扰等优势，可以广泛应用于导航定位、国防科技、地质勘测、医疗诊断、物理研究、自然资源等多种领域。1.2 发展历程20世纪初，第一次量子革命爆发，经典力学测量在微观层面被颠覆。经典测量系统认为物质都有一个确定的值，在测量开始前就已确定，不受测量工具和测量者的影响，但量子力学本质上的随机性彻底改变传统认知。在第一次量子革命中，人类虽对量子态的变化形成了认识，但从第一代量子科技革命的产物激光、晶体管、电荷耦合器、磁共振成像等成果中可以看出，当时的研究思路主要还是基于量子技术本身的特性展开，尚未发展到对量子态进行控制的程度。21世纪至今迎来第二次量子科技浪潮，人类终于掌握了对单个原子、单个电子、单个光子的独特量子属性进行调控与检测的技术，量子科技也发展出量子通信、量子计算、量子测量三大技术板块。最初，由于量子测量技术包含多个细分领域，与量子计算和量子通信较为集中的领域相比，显得更为分散，因此关注度较量子计算和量子通信低。但随着市场对量子科技的技术稳定性、商业化应用等需求的逐步提升，量子测量优势逐步展现，精密测量技术快速发展，测量精度突破经典技术极限，推动国际计量单位7个基本物理量实现“量子化”，推动物理基础研究进入量子时代。同时，精密测量商业化产品稳步推出，相较量子计算和量子通信是最早产业化运用的领域，未来量子测量有望引领量子技术开启新一代产业革命。1.3 战略意义与价值从全球来看，量子科技是一项对传统技术体系产生冲击、进行重构的重大颠覆性技术创新，量子测量技术更被认为是将引领新一代产业革命的重要技术。目前在量子领域，全世界都还处在发展阶段，哪个国家能够抢先领跑，其生产力就有可能高于其他国家，从而掌握主动权、取得发展优势，这也是各个国家积极部署量子相关政策的主要原因。而在整个量子科技领域，目前最接近实用化和产业化的就是量子测量，因此把握住量子测量的发展先机，下好量子测量的“先手棋”是获取发展优势的重要一步。从我国来看，量子发展布局已上升到国家层面，近年来政策频发，都将量子科技的发展视为重点突破领域。中共中央总书记习近平同志深刻指出，要充分认识推动量子科技发展的重要性和紧迫性，加强量子科技发展战略谋划和系统布局，把握大趋势，下好先手棋。我国的量子科技学术研究工作起步并不算晚，量子信息领域的研究起步较早经过二十余年的发展，已经具备强劲的国际竞争力。在量子计算方面紧跟国际前沿，在实现量子计算的主流体系和架构方面都有明确布局；在量子传感与量子精密测量方面，尤其是在量子时钟、量子成像、量子惯性测量方面都己取得了一系列突破性进展，接近国际领先水平。学术研究的成功是我国量子发展的重要基石，真正产业化应用赋能干行百业是学术基石建设后的重要一步。目前量子测量产品均处于国外禁售禁运状态，正在逐步形成国际技术封锁，针对这类“卡脖子”技术和产品，国际上科技竞争激烈程度不难想象，一旦失去自主研发量子测量技术和商业化设备的能力，不仅失去量子领域发展优势，国内众多量子测量应用场景下的产业能力也同步被影响，将出现多产业落后的情况，关注量子技术发展，推动可产业化产品的快速形成，打破国外垄断是我国势在必行的关键一步。对湖南地区而言，重点高校资源环绕，成果转化单位逐渐成型，后备人才储备丰富，政策重点支持，这些都为量子测量技术的建设提供坚实基础。从技术基础来看，国防科技大学前瞻布局量子测量技术，已完成量子信息湖南省重点实验室建设，研制了重力仪产品并率先完成车载测试试验，被欧盟研究报告列为重点关注对象。2020年攻克了量子传感芯片关键技术，成果发表在国际顶级期刊SCienCe子刊，被评价为“使量子技术更小的突破”。2021年研制的高精度绝对重力仪同美国高精度重力仪比对，准确度差异小于高精度基准仪器不确定范围以内，是一项具有全球影响力的科技重大成果。针对国际上同类产品禁运的情况，该成果的研制解决了“卡脖子”关键技术问题，实现了自主可控。湖南师范大学量子研究成果同样卓越，拥有1个教育部重点实验室（低维量子结构与调控实验室），在量子相干性及其调控、量子结构制备自组装与量子输运、微纳系统的结构探测与成像、表面界面与光电转换材料方向等方面取得优异成绩。首次提出运用合成磁场方法来操控暗模效应，从而制备对暗模和热噪声免疫的光力纠缠。发现在热声子数达到500以上仍然存在光力量子纠缠，为增强和保护脆弱的量子资源免受热噪声和暗模的影响提供了手段。联合波兰高校提出一种利用矢量光在正交模式之间产生光力（宏观-微观）纠缠相干转换的新方案，揭示了利用光的偏振自由度调控宏观量子相干效应的物理机制，为宏观量子纠缠相干调控的研究提供了重要基础。独立研发提出一种采用旋转腔技术在级联光力系统中实现两个空间分离力学振子之间的非互易远程纠缠的新方案，该方案为探索长距离、非共振宏观物体之间的非经典量子关联特性提供了一种方便、可靠的新途径，有望在量子计算、量子通信以及量子传感等各种新兴量子信息技术方面获得应用。从成果转化基础来看，近年来国防科技大学牵头建设的测控与导航技术国家地方联合工程研究中心，在湖南省科技厅的支持下，国地中心牵头开展了系列量子测量科技成果的孵化转化，其中就涵盖了量子测量、自主导航、空间仪器等13项技术成果。从人才培养和储备来看，湖南省已有一批在精密测量方面有专业研究基础的专家团队，他们始终聚焦走向市场应用的量子测量技术研究，在量子绝对重力测量、量子相干性及其调控、容噪量子网络设计等方面进行了较为深入的跟踪研究，掌握了冷原子干涉测量机理、原子干涉信号检测、重力信号提取、非互易光力纠缠、利用光的偏振自由度调控宏观量子相干效应、量子暗态操控等关键技术，能够满足当下湖南省量子精密测量发展研究的重点需求。除现有人才梯队外，国防科技大学、湖南师范大学、中南大学等重点高校也都逐步形成非常健全的量子人才培养体系，部分高校还建设有科教融合协同创新的育人平台，利用量子效应及应用协同创新中心的协同创新机制，突破地方高校培养资源整合缺失的难题，建立了充足的量子储备人才梯队。从科研平台基础条件来看，测控与导航技术国家地方联合工程研究中心，是由国家发改委2016年10月批复成立的中南地区唯一一个测控导航领域国家级创新平台，主要围绕建立创新开放的测控与导航仪器工程技术研发与应用生态平台，搭建高校科技创新成果转化桥梁与纽带，构建具有国内领先水平的科技成果转化高地，具有良好的科研支撑条件。从政策上来看，湖南一直大力支持量子技术发展，先后发布的湖南省计量事业“十四五”发展规划和二O三五年远景目标、湖南省人民政府关于推进计量事业高质量发展的实施意见、关于加快建设现代化产业体系的指导意见等若干政策中都提及重点部署量子测量相关研究项目，以快速推进量子测量技术的发展。综合分析来看，湖南地区在量子测量领域具备了技术、人才、平台和政策等多方面的支持，并且已经成功地将实验设备转化为商用产品，这有望填补湖南在量子测量产业领域的空白，并为湖南在量子行业中发挥引领作用提供有力的先手优势。因此，湖南在未来的发展中应该充分把握这些优势，扩展技术能力，带动整个产业的蓬勃发展。2量子测量发展现状2.1 国内外战略部署量子测量技术的研究已经在多个国家开展，北美及亚洲的发展尤为快速，在美国及加拿大等为代表的国家相继发布的量子技术相关战略政策中，都把量子测量技术提升至“主要研究”或“重点突破”的地位，甚至升级到了国家战略层面。从部分文献还可看出，美、加两国在量子测量领域的研究合作非常密切，部分还会投入专项资金用于量子测量研究机构的成立，促进量子测量研发和产业发展，可见其对量子测量技术及其产业化的关注。在我国，量子测量领域较早得到关注，早在2016年我国发布的量子调控与量子信息重点专项中就将量子测量技术定位主要研究方向，随着量子传感器等领域“卡脖子”风险问题的存在，我国还在逐渐加强量子精密测量领域的发展。以北京、湖南、湖北为代表的各省市也作出量子测量技术相关政策的布局。不难看出，区域政策支持方向与当地高校、科研机构研究方向存在一致性，依托本地优势科研资源，出台配套支持政策是省市快速推动量子测量产业发展的一种重要手段。2.1.1 国外战略部署国家时间文件名称相关内容美国2023.11国家量子倡议再授权法案草案提到授权美国国家标准与技术研究院(NlST)建立最多三个科学中心，以推进量子传感、测量和工程方面的研究。2022.03将量子传感器付诸实践全球首个量子测量独立战略计划报告，重点讲解过去美国量子测量技术中原子钟、原子干涉仪、光泵磁力计等技术及其应用的发展，并进一步明确将促进量子精密测量相关产业实现应用落地，将量子传感器作为未来1-8年美国信息科学的国家战略。2021.09量子飞跃挑战计划美国国家科学基金会(NSF)宣布再成立两个新的“量子飞跃挑战研究所”，以推进量子生物传感技术和量子模拟研究。2020.10量子前沿报告提及精密测量以及传感器的应用是量子发展的重点领域。2018.12国家量子倡议(NQI)法案该法案旨在确保美国在量子科学领域继续处于领先地位，涉及的革命性技术包括量子计算机、量子网络和量子传感器。2018.09量子信息科学国家战略概述提到量子测量有望为军事任务提供先进的传感器，发展新的测量科学和量子基准，改善导航和定时技术。2016.02与基础科学、量子信息科学和计算交汇的量子传感器该报告重点提到量子传感是量子技术的重要模块并提及多个量子测量相关的前沿方向，包括：1、广泛应用于物理和生命科学的固态量子传感器；2、量子传感器探测超出标准模型的物理；3、用于增强量子传感器的先进材料；4、用于暗扇区物理的量子传感器；5、基于原子干涉测量和光学原子钟的精密时空传感器。2014.05MiCro-PNT计划国防部高级研究计划局(DARPA)启动的MiCrO-PNT计划也支持了芯片级原子钟、集成微型主原子钟(冷原子钟)、量子陀螺等领域的研究，重点研究和发展无源定位导航技术。美国国防部启动的“增强原子钟稳定性”项目旨在开发下一代芯片级原子钟并将性能提高Iooo倍。英国2023.03国家量子战略报告提出资助2.14亿英镑用于四个大学主导的量子研究中心项目，加快量子技术在传感和计量等方面的技术开发和商业化进程；报告提及到2030年，量子传感将产生至少50亿美元的收益；还提到英国政府将从2024年起的10年里为量子技术研发投入25亿英镑在开发量子技术，并引入额外的10亿英镑的私人投资。2020.04NOTP策略意图报告量子科技计划报告英国国家量子科技计划(NOPT)在第一阶段明确表示将建立四大量子研究中心，其中2大研究中心研究涉及量子测量(英国量子传感和计时技术中心、英国量子成像技术中心)。2018.04量子技术报告在量子技术的商业化方面，提出产业战略挑战基金出资2000万英镑，举办量子挑战赛，支持4个公司开发4个原型量子器件，分别是：RSK集团的地下测量用量子传感器、Teledynee2V公司的微型原子钟、东芝欧洲研究院的安全加密芯片、ArQit公司的量子密钥接收器等。2016.02量子时代：技术机会报告提出了英国量子技术应用的5大领域，分别是原子钟、量子成像、量子传感和测量、量子计算和模拟以及量子通信。提及成立传感和计量中心，决定由国家物理实验室出资2900万英镑建设量子计量研究所。德国2022.06量子系统研究计划在未来十年将德国带入欧洲量子计算和量子传感器领域的领先地位，并提高德国在量子系统方面的竞争力。2021.05国家量子系统议程2030提及量子传感器是新一代测量和诊断系统的基础，德国在开发相关技术时要综合考虑技术竞争力、系统集成度以及用户需求，使量子传感器能够至少在某一方面优于现有的传统测量工具，进而促进研究成果向实际应用转化。欧盟2022.11量子旗舰计划战略研究和行业发展该报告指出，量子传感与测量技术主要聚焦于压力、温度、重力、磁场测报告量，以及时钟同步、定位导航、超高分辨成像等领域，并在将医学、物理、化学、生物学、地球物理、气候科学、环境科学等应用领域产生重大的影响。欧洲量子旗舰计划启动了20个研究项目，其中有4个项目直接与量子测量相关。加拿大2023.01国家量子战略加拿大宣布启动国家量子战略，并规定了量子计算、量子通信、量子传感领域的三个关键任务，以确保加拿大始终走在量子创新和领导的道路上。2022.03量子传感器挑战计划向学术界、工业界和非营利合作者提供资金，发展环境、医疗保健和国防领域的量子传感应用。2021.09量子光子传感和安全（QPSS）计划QPSS计划侧重2个特定应用领域：用于超安全IT数据和网络的量子网络安全；用于自然资源提取和加工以及国防和安全传感的高级光学传感。提出将在光子学、国防与安全、自然资源、能源、环境等行业中充分使用量子传感技术。2021.09物联网：量子传感挑战计划计划提及未来量子重点领域包括量子光子学（在光子系统中创建、传输和检测量子信息）、基于芯片的量子系统（将量子系统转移到芯片上，以开辟商业化之路）、量子计量（为商业量子系统开发内在的、主要的测量标准以及标准和认证）。澳大利亚2023.05国家量子战略战略提出，到2045年，量子计算、量子通信和量子传感技术可以为澳大利亚国内生产总值增加61亿澳元。澳大利亚将通过促进私人和公共部门对量子传感领域技术进行投资。日本2023.06防卫技术指针2023指针是向日本防卫产业界中长期的军事技术创新发展和武器装备研发提供顶层设计和方向提供指引的专业报告，此次更新在独立章节中明确了12个未来将重点发展的技术领域，以及包括远程机器人分身控制技术、水下航行及通信技术、量子传感技术、量子计算技术、量子加密通信技术以及网络攻击监测和应对技术等35项关键技术。2018.06光量子跃迁旗舰计划旗舰计划资助时间为2018年至2027年，分别启动量子信息、量子测量、下一代激光器三个领域基础研究共17个项目，量子测量与传感占7项。2022年的时候，该计划投入资金达40亿。在具体研发方向上，日本将量子传感与测量上的研发主要集中在磁传感、量子生物等方向，重点关注固态量子传感器（金刚石Nv色心等）、量子惯性传感器和光学晶格钟等。2017.03量子科学技术（光量子技术）新推广办法将量子信息处理、量子测量与传感、下一代激光器作为优先发展领域。韩国2023.10量子科学技术和量子产业促进法案该法案声明韩国政府将该构建量子体系，以支持量子通信、量子传感器、量子计算机等量子技术，以及制冷机、量子激光等量子技术的发展。2023.06量子科学技术战略计划到2035年，投资至少3万亿韩元（约合23亿美元）以推动量子技术的研究和应用，其中主要包括量子通信、量子计算及量子传感三大领域。韩国的目标是在全球量子技术市场份额提升至10%,培育约1200家相关企业。2,L2国内战略部署级别时间发布单位文件名称相关内容国家级2023.02国务院质量强国建设纲要实施质量基础设施能力提升行动，突破量子化计量及扁平化量值传递关键技术，构建标准数字化平台，发展新型标准化服务工具和模式，加强检验检测技术与装备研发，加快认证认可技术研究由单一要素向系统性、集成化方向发展。2022.03中华人民共和国科学技术部“十四五”国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项部署了“原子陀螺仪”、“空间量子成像技术”、“原子磁强计”和“芯片原子钟”等项目，对量子精密测量技术的研究与发展提供了重要支持。2022.01国家市场监管总局、科技部、工业和信息化部、国资关于加强国家现代先进测量体系建设的指导意见提及紧密结合国际单位制量子化变革和经济社会发展需要，加强基本物理常数精密测量技术和量子计量基础研究，推动以量子物理为基础的高准确度、高稳定性计量基准、计量标准建委、知识产权局设。加快量子传感和芯片级计量技术、新型量传溯源技术研究，研制具有典型量子化特征的测量仪器设备。2022.01国务院计量发展规划(2021-2035)>提出到2025年，国家现代先进测量体系初步建立；展望到2035年，建成以量子计量为核心的国家现代先进测量体系；实施“量子度量衡”计划，突破量子传感和芯片级计量标准技术，形成核心器件研制能力；加强色谱仪、质谱仪、扫描电子显微镜、高精度原子重力仪等高端通用仪器设备研制，加快量子传感器、太赫兹传感器、高端图像传感器、高速光电传感器等传感器的研制和应用等。2021.12国务院“十四五”市场监管现代化规划的通知加强以量子计量为核心的先进测量体系建设，加快建立新一代国家计量基准，推进社会公用计量标准升级换代，制定一批关系国计民生的重要计量技术规范。2016.02中华人民共和国科学技术部“量子调控与量子信息”重点专项提及将量子调控与量子信息技术纳入国家发展战略，实现量子相干和量子纠缠的长时间保持和高精度操控，将其应用于量子精密测量等领域。同时将量子精密测量定为重点研究领域。各省市政策2023.09北京市北京市促进未来产业创新发展实施方案提到应面向量子信息领域打造未来产业策源高地。包括重点面向量子物态科学、量子通信、量子计算、量子网络、量子传感等方向开展核心技术攻关。2020.06北京市关于加快培育壮大新业态新模式促进北京经济高质量发展的若干意见围绕量子科学等前沿领域，加快推动北京量子信息科学研究院等新型研发机构建设。前瞻布局量子信息等未来产业，培育新技术新产品新业态新模式。加快布局量子计算、量子通信、量子精密测量等重点细分产业。2023.02广东省广东省计量发展规划(20222035年)规划提出广东到2035年的远景建设目标：“建成以量子廿量为核心、科技水平一流、符合时代发展需求和国际化发展潮流的广东现代先进测量体系，对经济社会发展的贡献水平显著提升。”2022.10上海市上海打造未来产业创新高地发展壮大未来产业集群行对于量子科技提出“围绕量子计算、量子通信、量子测量，积极培育量子科技产业”、“推动量子技术在金融、动方案大数据计算、医疗健康、资源环境等领域的应用”等。2023.10湖南省关于加快建设现代化产业体系的指导意见提及布局未来的量子科技产业，包括突破量子时间测量、量子重力测量等技术，逐步推进产业化应用。开展量子感知等前沿技术研究，推动量子测量等领域部分研究成果向实用化、工程化发展。2022.09湖南省湖南省人民政府关于推进计量事业高质量发展的实施意见提出建成以量子计量为核心的现代先进测量体系；提及以国家时间频率中心（长沙）为基础，推动量子计量标准建设。2021.03湖南省湖南省计量事业“十四五”发展规划和二O三五年远景目标提出完善基于量子传感和芯片级计量标准建设和应用理论，形成新型智能核心计量元器件研制能力。包括重点开展电测计量芯片技术研究及应用；磁参量计量标准的研究：激光跟踪仪多站精密位姿计量标准研究、亚纳米/轮廓计量技术和大长度三维空间标准的研究；北斗导航产品检测设备计量标准、北斗产品测量参量计量标准的研究；惯导空间姿态动态计量标准、高精度力学传感与计量标准装置研究。2023.08长沙市关于全力建设全球研发中心城市奋力打造具有核心竞争力的科技创新高地的实施意见提到开展量子计算、量子测量技术攻关与产业孵化，抢占未来发展战略制局点。2023.11湖北省湖北省加快发展量子科技产业三年行动方案（2023-2025）提出聚焦产业发展趋势和需求，推进“量子芯片和元器件”、“量子精密测量”“量子保密通信”“量子计算机及量子计算服务”“量子功能材料”等五大领域关键技术攻关。2022.12武汉市武汉市加快促进软件和信息技术服务业创新发展实施方案（20222025年）提出要加快量子测量与量子计算等前沿领域产业化，争取率先孵化一批创新型软件企业。2022.01武汉市关于促进半导体产业创新发展的意见提出围绕量子芯片等前沿领域建链，布局量子传感器、量子精密测量器件等生产项目，开展量子成像、量子导航等共性前沿技术攻关。2022.09河南省设计河南建设中提出在量子信息研发设计方面，集中长期规划(20222035年)突破量子精密测量等方向核心器件和装置制备关键技术研发与设计。2022.02安徽省安徽省“十四五”科技创新规划13次提及量子科技发展，重点强调充分发挥量子通信、量子计算、量子精密测量研发领先优势，支持量子科技产业化发展。2.2 国内外研究成果量子测量技术的研究可追溯到20世纪初期，但真正的成果蓬勃期要来到21世纪，各个国家的学术研究成果逐渐走出实验室，开始迈出学术研究到商业化发展的重要一步，知识产权成果的数量呈现井喷式增长，代表着丰富的量子测量技术及成果正在不断被产出。实验机构、专业研究院所数目的不断增加以及投融资市场对于精密测量企业更加密切的关注和投入，为量子测量技术的发展提供持续动力。2.2.1 国内外学术研究成果本节选取2020年至2023年为观察期，对具有代表性的约六十个国内外学术成果进行汇总。此阶段，学术成果产出类型多样化，内容涉及量子测量精度提高、新量子测量技术探寻、技术应用验证等内容。时间国家研究主体主要进展2023.11美国美国罗切斯特大学、美国国家航空航天局(NASA)国际空间站上的冷原子实验室研究人员首次在太空中制造出了含有两种原子的量子气体，并且研究人员打算继续利用双原子干涉仪和量子气体进行实验，以高精度测量重力，从而了解暗能量的性质。该项研究发表在NatUre:2023.11美国美国俄克拉荷马州立大学研究人员展示了如何在不检测其中一个量子比特的情况下，通过推广Wener态来测量双量子比特混合态家族中的纠缠，即成功实现了广义WCrner态中双量子比特纠缠的单量子比特测量。2023.10丹麦丹麦哥本哈根大学研究人员成功克服了量子传感器开发中的一个主要障碍，通过实验证明了宏观原子自旋振荡器在声频范围内的量子行为，识别了在近直流频率范围内工作的自旋振荡器的量子噪声源特征，并提出了缓解方法。2023.09澳大利亚、美国、爱尔澳大利亚圣卢西亚昆士兰大学数学与物理学院、美国NTT研究人员从理论上和实验上研究了接近零温度的量子时钟的精度。研究验证了量子时钟遵循精度的动力学不确定性关系，从而在时钟的Research的物理与信息学实验室、加州理工学院化学与化学工程系、爱尔兰都柏林第二学院格林学院等(动力学)热力学行为与其精度之间建立了明确的联系，并实现了量子时钟中动力学不确定性关系的实验测试。2023.08中国兰州大学物理科学与技术学院研窕人员提出了一种基于FloqUet工程方法克服止步定理的方案。这一研究同时恢第了噪声量子计量精度随原子数和编码时间的标度优势，为克服噪声量子计量止步定理的影响进而实现高精度测量提供了一条有效的途径。该项研究发表在PhySiCaIReviewLetters.2023.08奥地利奥地利因斯布鲁克大学研究人员利用有限范围相互作用产生的原子纠缠，显著提高了原子的光学跃迁测量精度展示了量子增强传感器中的优势。该研究能够证明量子纠缠使传感器更加灵敏。这项技术可以改善目前使用原子钟的领域，例如卫星导航或数据传输。2023.07中国中国科学技术大学、中国科学院量子信息与量子科技创新研究院、北京大学研究人员成功实现了51个超导量子比特簇态制备和验证，刷新了截至目前所有量子系统中真纠缠比特数目的世界纪录，并首次实现了基于测量的变分量子算法的演示，对于多体量子纠缠研究、大规模量子算法实现以及基于测量的量子计算具有重要意义。2023.06中国、西班牙中国科学技术大学、南开大学、西班牙塞维利亚大学研究人员实验研究了单体高维量子系统中对应于多体非定域性的量子关联，观测到迄今为止单体量子系统中最强的量子互文性。该项研究发表在PhySiCaIReviewLetterso2023.06美国美国国家标准与技术研究院、科罗拉多大学研窕人员展示了一种技术，可以用来在地球和卫星之间传输原子钟的时间信号，而不影响信号的精度和准确性一一只受限于光的量子性质。2023.05中国中国科学技术大学、香港大学研究人员设计了一种全新的杂化(hybrid)量子装置，利用量子不确定因果序实现了超越海森堡极限精度的量子精密测量。该项研究发表NaturePhysics:2023.04欧盟欧空局欧空局JUiCe号航天器磁强计携带MAGSCA传感器于今年4月发射到太阳系中最大的行星上，它依靠量子干涉现象对磁场强度进行绝对测量，为一对较大的传统“磁通门”磁强计提供校准。2023.03中国中国科学技术大学研究人员利用微纳量子传感与电磁场在深亚波长的局域增强，研究微波信号的探测与无线电测距，实现10+波长精度的定位。与传统雷达系统相比，该量子测量方法无需检测端的放大器等有源器件，降低了电子噪声等因素对测量极限的影响。该项研究发表在NatUreConimunicationso2023.03美国美国耶鲁大学物理与应用物理系、耶鲁大学耶鲁量子研究所研究人员设计了一种能够分离和解决体积介电损耗的测量方法，其灵敏度为5X10-°。该项研究发表在PhySiCalReviewApplied:2023.02中国国防科技大学、湖南师范大学国防科技大学前沿交叉学科学院激光陀螺创新团队与湖南师范大学等单位合作，在悬浮腔光力系统中引入光学增益，首次采用微米尺度粒子产生了声子激光非线性机械谐波，未来将对量子传感、通信和信息处理带来颠覆性影响。研究成果发表在国际顶级期刊自然-物理(NaturePhySiCS)上：2023.02中国上海交通大学物理与天文学院、李政道研究所研窕人员基于光与原子混合体系，将其发展的相关量子光学技术与传统磁力计相干融合，实现了在实际噪声环境下可应用于低频段的量子增强的原子磁场梯度计。2023.02美国美国国家标准与技术研究院、亚利桑那大学怀恩特光学科学学院研究人员首次证明了纳米结构的扭转模式可以经历耗散稀释，从而产生一类新的超高Q纳米力学谐振器在量子实验和精密测量中具有广泛的应用。2023.02中国上海交通大学电子信息与电气工程学院研究人员针对量子多参数估计的量子精度极限不相容问题，提出了度量参数间精度极限不相容程度的理论判据，并设计了能使两个不相容物理参数量子测量精度同时逼近理论极限的量子探针，首次实现了对同一光束的纳米级横向位移与纳弧度级角向偏折的同时测量。2022.12日本日本电报电话公司NTT、日本产业技术综合研究所(AlST)、大阪大学量子信息与量子生命研究中心研究人员发明了世界上第一个可以减少未知噪声影响的量子传感算法。新的算法可以在无需对硬件进行任何修改的前提下实现更高精度的量子传感。2022.12以色列以色列理工学院研究人员使用金刚石中的电子自旋作为量子微波放大器，以在液氮温度以上的量子限制内部噪声下发挥作用。研究报告了放大器的设计、增益、带宽、饱和功率和噪声的详细信息。2022.11美国Q-NEXT量子研究中心、斯坦福大学、康奈尔大学和美国能源部布鲁克海文国家实验室研究人员首次将原子纠缠用作联网的量子传感器，特别是原子钟和加速度计。其实验装置产生了对时间和加速度的超精确测量，与不利用量子纠缠的类似设置相比，时间测量精度提高了3.5倍，加速度测量精度提高了1.2倍。该研究发布在phys.org2022.10中国国防科技大学国防科技大学作为核心单位参与研制的世界首台空间冷原子光钟子系统进驻中国空间站。2022.08日本东京工业大学、东京大学研究人员开发了一种新的心磁图技术，可以以亳米级分辨率对这些电流进行成像。这项技术基于金刚石量子传感器，可以在室温下(目前常用的心磁图仪是超导量子干涉仪，需要制冷环境)以高分辨率感知心脏磁场。2022.08中国中国科学技术大学、微尺度物质科学国家研究中心研究人员利用激光冷原子方法对镣T71原子(YbT71)的固有电偶极矩进行了首次测量，获得了该电偶极矩的上限结果，并对镜T71原子核的席夫极矩设定了上限。2022.08中国北京大学物理学院现代光学研究所、纳光电子前沿科学中心、人工微结构和介观物理国家重点实验室研究人员组基于光学微腔-悬臂梁微光纤耦合体系，首次构建出了具有宽频响应的耗散型光声相互作用，并证明其在声波检测中的重要潜力。2022.08中国中科院微观磁共振重点实验室研究人员在量子精密测量和超越标准模型领域取得重要进展，利用超灵敏量子精密测量技术实现了超越标准模型的新玻色子直接搜寻，质量大于65eV的轴子观测界限提升国际纪录至少10个数量级。该研究发表在PhySiCalReviewLetters。2022.08中国华中科技大学研究人员提出了一种精确测量隧穿时间的新方法，成功实现了原子隧穿电离时间阿秒精度测量。2022.07英国英国埃克塞特大学、英国谢菲尔德大学等多所大学研究人员证明可以通过诱导和测量非线性相移到单个极化子水平来实现光控制，在发展下一代量子传感和计算技术方面取得了关键新突破。这项新研究观察到，微柱中极化子间的相互作用会导致不同极化模式之间的交叉相位调制。通常在单个极化子存在的情况下，相位的变化也是M者的，并且可以在具有更强光限制的结构中进一步增加。这为可用于量子传感和计算的量子极化子效应带来了机会。该研究发表在NatUrePhOtOniCSo2022.07中国清华大学、中国科学技术大学研究人员开发了近似量子纠错和量子跃迁跟踪的方法，首次展示了通过近似玻色量子纠错编码来增强量子精密测量的精度。该研究发表在NatUreCommunicationSo2022.07中国中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室研究人员在自旋量子精密测量领域取得重要进展，首次提出和验证了FlOqUet自旋量子放大技术，该技术克服了以往只在单个频率处量子放大的局限性，实现了多频段极弱磁场信号的量子放大，灵敏度达到了飞特斯拉水平。2022.07美国美国麻省理工学院研究人员开发了一种方法，使量子传感器能够检测任意频率，而不会丧失测量纳米级特征的能力。该研究发表在PhySiCaIReviewX:2022.07日本日本筑波大学研究人员开发了一种在量子传感系统中实施磁场测量的新方法，展示了如何使用超快光谱来提高量子传感器的时间分辨率。这项工作可能有助于推进被称为量子计量的超高精度测量领域，以及基于电子自旋运行的“自旋电子”量子计算机。2022.07奥地利、瑞士奥地利科学研究院量子光学与量子信息研窕所(IQoQI)、因斯布鲁克大学理论物理系、瑞士苏黎世联邦理工学院研究人员提出一种可用于设计高精度量子传感器的新途径。根据研究计算，被困在光学腔镜之间的纳米粒子的运动波动可能构成新型高精度量子传感器的基础。2022.06美国美国耶鲁大学、德克萨斯大学达拉斯分校研究人员报告了扭曲双层石墨烯(TDBG)中5m和7.7m的可调谐中红外光伏效应BPVEo这项工作不仅揭示了莫尔工程量子几何在可调非线性光-物质相互作用中的独特作用，而且还以极其紧凑的片上方式为未来的智能传感技术确定了一条途径。2022.06美国美国科罗拉多大学JlLA实验室美国科罗拉多大学JlLA实验室叶军团队，率团队开发出世界上最精确的原子钟，得出在一亳米高度差上，时间相差大约一千亿亿分之一，也就是大约3000亿年只相差1秒，与广义相对论预言一致，验证了广义相对论。2022.07印度印度拉曼研究所(RRD研究人员对高度激发的里德堡态的跃迁频率进行了精确测量。这项工作为开发量子信息处理和原子传感器技术的理想候选者提供了一个框架。2022.06英国英国国防科学技术实验室(DSt1)、伯明翰大学研究人员展示了世界上首个可以在现实世界中有效工作的量子重力仪，它能够在实验室条件以外探测地下结构，为人类探索脚下的世界打开了一扇窗户。该研究发表在NalUre。2022.05法国法国巴黎文理研究大学(PSL)、德国马克斯普朗克量子光学研究所研究团队将里德堡超原子(superatom)置于光学腔内，使用光束来连贯地操纵腔内超原子的状态。研究表明，超原子腔系统显示出能够可靠有效地控制光子的特性。也就是说，在光学腔中的里德堡超原子可高效操纵单光子。2022.05美国美国NASA喷气推进实验室冷原子实验室利用冷原子实验室，研究人员提取了冷却到绝对零度以上百万分之一度以内的原子样本。在这种物质状态中可以在肉眼可见的尺度上观察原子的量子特性。超冷气泡为量子研究开辟了新途径。20