2024量子精密测量产业发展展望.docx

日录01.2023产业发展概览502.整机系统1003.核心组件2404.行业应用3005.投融资3706.供应商评价4407.产业分析与预测5308.产业展望7009.1牛772023产业发展概览日录012023产业发展概览01.产业已进入多元化发展周期02.产业链相关企业逐年增多03.下游应用市场前景广阔01产业已进入多元化发展周期2023年，量子精密测量领域呈现多样性和分散性。各领域发展路线多元，从量子陀螺仪到量子电场强计、再到量子加速度计，各自处于不同阶段，反映了科研进展和应用需求的多元化。不同物理量的量子传感器成熟度存在差异，量子陀螺仪尚未展现优势，量子电场强计相对成熟，差距反映了技术挑战和商业应用的不同情况。图表2023年精密测量产业发展周期示意图传感器产业利润旧的行业竞争格局技术创新开始孕育少数企业探索新产品网赌触，大部分客户及参与者持观望态度客户需求与行业供 给达到IS配，引爆点开始出现客户人数、购买频 次与金额接近峰值量子陀螺仪量建越阶段量子电场强计量子加速度计量子重力仪量子磁力计量子增强雷达量子时钟实验室样机演示阶段专用级量子传感器阶段工业级量子传感器阶段企业间不断整合，市场出清，亍业逐渐进入长治久安阶段消费级量子传感器阶段技术成熟度变革期起步期成长期成熟期衰退期由传感器领域成熟企业与初创企业共同引导，完成初步概念验证相比于MEMS等经典陀螺仪，量子陀螺仪在实际应用中尚未展现出量子优势:NorthGroumman.TwinleatAOSense 初创企业及大量科研机构开始加入硬件研发行列，样机尺寸、功率超过经典传感器 量子电场强计技术较为成熟，仅缺乏相关标准制定；量子加速度计已有工程样机 代表企业：M_Squared.之衡 各技术路线的专用量子传感器不断涌现，并且在某些物指标上对比经典传感器有较大的优势 该阶段产品具有高动态可靠性；高精度；高成像分辨率；抗干扰能力强等优势 代表企业：国盛量子、微伽量子、中科酷原 传感器开始小型化、M三化,并且#三三标上7寸比经典传感器有数量级的优势 主要由下游新应用场景的需求驱动产业链进一步细化，产业链上游话语权增加，产线扩张直至供需平衡 代表企业：天奥电子、Microchip全系统集成的新测量方案，可搭配经典系统蛹，适配量不专感器网络，设备芯片化、可手持，会比经典传感器好3个数量级以上在成本可控的前是下,量子传感器与经典传感器多为替代关系，少部分将与经典传感器互补共存iCVTA&k|VersionFeb2024未来，不同量子传感器之间的成熟度差异将逐步缩小，技术的不断创新将成为推动产业发展的主要动力，跨领域的合作将进一步加强，解决特定领域的技术难题，推动整个产业向成熟和商业化迈进。未来量子精密测量将进一步以技术创新、标准完善和市场扩展为主导，合作推动技术实用化，标准制定提高可比性，量子传感器逐渐小型化和集成化推动产业链向前发展O各领域发展趋向协同，形成更完善的生态系统.技术突破将主导整体趋势，跨领域合作解决技术难题，推动产业向成熟和商业化迈进，取得显者成果O02产业链相关企业逐年增多新版产业生态概览图较此前ICV发布版本，新增若干企业log。，在结构上也做了新的调整。图表量子精密测量产业生态概览测控线路器件仪器低温设备真空系统M一XlmeanCA*MNcsx.OLYMPUSTREONbeibsS八FERHI'8SJCHbomm>m>>®二I.ICkrr-Lcsybfilfj-1>>-】.中游整机DiatopeWMftCONIBlementsix下游应用卫星导航军事国防医疗通信fraserhealthE3cleveladclinicGPSUnIwrUtV忠叭;UyO科学研究StSSM'VFIMTYOfWCAMBRIDGEesa兹USGS03SmallMinimal下游应用市场前景广阔量子精密测量技术在各领域的下游应用市场展现出广阔的前景。从2023年到2035年，不同领域对于量子精密测量的需求逐渐增长，呈现出多元化的应用场景。首先，对于一些低市场规模的应用，如网络时频管理、心理健康治疗等，虽然市场规模相对较小，但量子精密测量的高精度和灵敏度为这些领域带来了更为精准的数据和解决方案，为技术的逐步商业化提供了契机。特别是在老年痴呆症治疗、气候变化对抗等领域，量子精密测量的精确诊断和数据采集能力将成为未来关键技术，推动这些领域的创新和发展。其次，随着技术的不断成熟，大规模商业化的领域也将在未来几年逐渐崛起。例如，航空交通管制雷达、无卫星导航、卫星导航等领域对于高精度测量的需求逐渐增大，量子精密测量技术将在这些领域发挥更为重要的作用。而在深海探测、电池改良、智能驾驶等领域，量子精密测量的高灵敏度和高精度将成为技术突破的助推器，为产业的不断升级提供动力。最后，2023年至2030年之间,量子雷达技术的应用也将逐渐拓展。量子雷达的高分辨率和高灵敏度使其在国防安全、环境/能源监测、航空交通管理雷达等领域具有独特优势。预计随着技术的进一步发展，量子雷达将在未来成为下一代雷达技术的重要组成部分。图表精密测量产业应用时间及市场规模概览iCVTA&kIVersionFeb202402整机系统日录02整机系统01.量子时频02.量子磁力计03.量子重力仪04.量子加速度计&陀螺仪05.量子雷达06.量子场强计07.软件算法平台O1量子时频>2023年量子时频测量进展原子钟作为一种相对成熟的量子精密测量产品，具有高度准确和稳定的时间测量能力。目前光学原子钟技术正迅速拓展其应用领域，涵盖了铁路移动通信、数据中心、国防和科学测量等多个行业。这一趋势表明光学原子钟不仅在科学实验室中有着卓越表现，还逐渐走向实际应用，为不同行业提供精准的时间测量和同步服务。锄钟/钳钟/氢钟 Microchip发布的507IB型艳原子钟可在失去卫星信号后仍可提供保持长达数月100ns的精确时间； AdtranOSCilIoquartz推出采用卫星时间和定位技术的新同步解决方案可确保在卫星信号中断的情况下也能恢复功能。CPT原子钟量子时钟 中国首条芯片级原子钟生产线在天津华信泰科技有限公司落成投产，年产能力可达3万台。冷原子钟 Infleqtion的原子钟Tiqker荣获军事+航空航天电子创新者白金奖。该产品是一种原子频率基准，具有在多个领域广泛应用的潜力，包括智能电网、金融时间戳、科学测试等。中 中国科大的研究团队，成功研制了万秒稳定度和不确定度均优于5×10is（相当于数十亿年的误差不超过一秒）锢原子光晶格钟。该成果对未来实现远距离光钟比对、建立超高精度的光频标基准和全球性光钟网络奠定了重要的技术基础。在原子钟的发展过程中，持续提升性能是关键的趋势之一。针对光学原子钟，不断提高频率稳定性和延长保持时间是研究和发展的主要方向。这种性能提升旨在满足不同应用领域对更高精度和更长时间同步的需求，为用户提供更可靠的时间基准。原子钟技术在面对GNSS漏洞和网络攻击时的可靠性和安全性成为行业关注的焦点。随着对全球导航卫星系统（GNSS）的依赖增加，对其受到干扰和攻击的担忧也在上升。因此，原子钟技术的发展不仅致力于提供更好的性能，同时也强调了在面对潜在威胁时确保系统的安全性。这促使研究人员和企业在技术升级和创新方面加大投入，以应对日益复杂的网络安全挑战。各技术路线概况锄、镌钟是目前最成熟和最广泛应用的原子钟技术，主要应用于卫星导航、军事、通信等领域，市场规模较大，但由于其频率稳定性和准确度受到物理极限的限制，难以满足未来更高的计时需求。光钟是目前最先进和最高精度的原子钟技术，主要应用于科学研究、国家授时、量子信息等领域，市场规模较小，但由于其频率稳定性和准确度远高于锄、艳原子钟，有望成为未来重新定义秒的基础。类型实验室稳定度*技术优劣势枷钟9×1014成熟的技术基础；（倾华,标原频率稳定性相对较汉皖，2。24）低，体积大艳钟7x10-15成熟的技术基础；（XUanHe,d综频率稳定性相对较学，2°m 低，体积大氢钟6.69x10-16成熟的技术基础； （AlexandrABelyaev,频率稳定性相对较 朝嘘尸低体积大冷原子 钟IXlO-16高频率稳定性、减!意鬻少了相干失谐；复 所.2019）才dtX皿孙项光钟4xl01极高精度；构建和（梃伟,栩4大，维护相对复杂，成2022）本较高CPT原 子钟2×1013小型化、低功耗；（张首刚中国科学理翳中心，长期精度方面较低2021），巨图表量子时钟产业化发展现状iCVTA&k I Version Feb 2024代表公司举例以色列心 MiCROC”30；解4美国RIKEN日本中国产品参数型号:AR133-3稳定度：5X10 "产品样图型号：507IB 稳定度:8.5X10-13型号： iMaser3000： 2X10-16型号：AOS-CAFS- I-X稳定度：2×10-w型号：可搬运Sr光 晶格原子钟 被度:5.5X10-18型号：XHTF1045 稳定度：3X10"注：*为实验室条件下的稳定度，来源论文见参考文献.目前原子钟市场的发展方向主要受到多个因素的综合影响，其中技术创新是推动市场发展的主要动力在技术创新方面，原子钟技术不断取得突破，体现在以下几个关键方面。首先，提高原子钟的频率稳定性和准确度是技术创新的一个核心目标。通过不断突破物理极限，原子钟能够满足更高精度的计时需求，使其在各个领域得到更广泛的应用。其次，降低原子钟的体积、功耗和成本是另一个重要的技术创新方向o实现原子钟的微型化、集成化和商业化将拓展其应用领域，使其更适用于便携式、手持式设备等多样化场景，同时提高市场规模。同时，开发新型原子钟也是技术创新的重要方向。其中包括芯片级光学原子钟、分子钟等的研发，探索新的物理原理和技术途径。这些新型原子钟有望为未来原子钟的发展提供全新的可能性，推动市场不断向前发展。02量子磁力计>2023年量子磁力测量进展目前，量子磁力计领域呈现出多元化的发展现状。SQUID、OPMxSERF、NV色心等不同类型的磁力计技术在医学、量子导航、材料研究等领域都取得了显著的进展。SQUlD磁力计 Somfit的SQUlD脑磁图仪从美国食品和药物管理局获得批准，在美国上市; 漫迪医疗发布漫迪谛听高灵敏度心磁图仪设备灵敏度达5fHz%,兼具高稳定性和高动态范围；通过研发Al智能分析模型，心磁图分析诊断的准确度已达87.8%OPM磁力计量子磁力计 GeneteSiS公司推出的CardioFIUX无创心磁图仪，可识别心脏中的心肌缺血情况，对于冠状动脉微血管疾病的非侵入性诊断具有重要意义SERF磁力计 昕磁科技研发用于心肌缺血辅助诊断的心磁图仪获医疗器械注册批准正式上市，设备灵敏度可达地球磁场强度的千万分之一，可不接触的感知心脏心肌电活动产生的极弱磁场信号在生理和病理状态下的微弱变化NV色/诋力计 中科大与国家同步辐射实验室团队利用NV色心作为量子传感器探测神经元突触的动态连接； 波士顿学院团队使用NV色心磁场传感器来成像光电流产生的局部磁场，并重建光电流的完整流线； 博世量子传感（NV色心磁力计与量子陀螺仪）与斯图加特展览集团合作为参展商提供展示和应用实例的论坛，目前公司已参与了8个量子传感项目未来，量子磁力计技术将朝着多个方向不断发展，推动其在各个领域的广泛应用.首先，磁力计的灵敏度和分辨率将成为关注的焦点，以满足特定应用需求。这包括更精确地探测微弱的磁场信号，尤其是在生理和病理状态下的微弱变化，为科学研究和医学诊断提供更为准确的工具。另一方面，多模态整合将成为未来发展的趋势之一。量子磁力计可能会更加注重整合不同类型的磁力计技术，使其能够适应更广泛的应用场景。这种整合有望提供更全面的信息，为研究者和医生提供更多角度的数据，进一步丰富了解磁场变化的方式。随着技术的成熟，便携性与实用性将是量子磁力计发展的另一个关键方向便携化的磁力计设备将更容易在医疗、导航等领域得到广泛应用。这样的发展有望使量子磁力计成为实际场景中的实用工具，为移动诊断和实时监测提供支持。智能分析与应用也将贯穿未来的发展。随着人工智能技术的不断发展，量子磁力计设备将更加注重智能分析模型的研发。这一趋势将提高数据处理效率和诊断准确度，使得磁力计在科研和医学实践中更具实用性。各技术路线概况在当前量子磁力计市场中，技术多样性是显著的特点。各种技术，包括质子磁力计、SQUID磁力计、OPM磁力计、SERF磁力计、NV色心磁力计等，都在不同的应用场景中发挥独特优势。这使得市场在技术上呈现出多元化和广泛的选择。应用广泛且多样化，包括军事国防、科研、医学、工业检测、导航等领域。企业涉足的领域多样，如军事国防、生物医学、地球物理勘探、导航系统等，体现了量子磁力计在不同领域的重要性和适应性。RH图表量子磁力计产业化发展现状类型实验室灵敏度*技术优劣势代表公司举例产品参数产品样图SQUIDOPMSERFNV色心3x10-3较高的温度磁场范pTHz围、灵敏度较高；E”ECr”;”（Antonio Vettdiere ,意 大利应用科学与智能系统 SW , 2023）需要低温制冷，体 积较大美国1x10-2 pTHz无零点漂移,响应 快速，精度较高； 受到光强和气压等QL PIN(Orang Atem .档.2023)环境的影响美国8.9×10-s pTHz球碗，2020)灵敏度极高，易于 小型化；需要高温和低磁场 的条件Oww中国8.9 pTHz高频率稳定性、减 少了相干失谐；复WBIg子,点心杂低温环境情型号：MPMS3 灵敏度：10-2pTVHz 动态范围：1x10-5 nT 8×105 nT型号:QTFM Gen-2 灵雌：3pT/VHz 动态范围：IoOo nT-150,000 nT型号:SERF Magnetometer 灵雌：IO】 pHz 动态范围：±5nTicvTA&kVersion Feb 2024型号：量子磁强计 灵敏度：4.2pT/VHz 动态范围：1OnT 50mT注：*为实验室条件下的灵敏度，来源论文见参考文献.由于不同应用场景对精度、稳定性、重量和价格的差异化需求，未来将推动量子磁力计市场进一步多样化，逐步替代经典磁力计，并且满足更多层次用户的需求。未来的发展将聚焦于技术创新，以提高磁力计的灵敏度、分辨率，并增加多模态整合能力，以满足更广泛的应用需求。便携性和实用性将是未来的趋势，磁力计设备将更加便携，方便在医疗、导航等领域实现实时监测和移动诊断。随着人工智能技术的不断发展，未来的磁力计设备将更加注重智能分析模型的研发，以提高数据处理效率和诊断准确度。引入新型材料，如碳化硅等，将提高磁力计的性能，从而拓展在量子传感领域的应用。医学应用将迎来更深入的发展，量子磁力计有望在神经科学、心血管疾病等领域取得更多的突破。预计SERF磁力计和NV色心磁力计将逐渐获得更多市场份额，逐步取代SQUID磁力计，成为主流技术路线。磁力计市场将沿各技术路线继续细分，以满足不同应用场景的需求，产生更专业化、差异化的产品和解决方案。这种多元化的市场细分将推动量子磁力计技术更全面、更深入地渗透到各个行业。03量子重力仪>2023年量子重力测量进展量子重力仪和量子重力梯度仪在技术创新和应用领域都呈现出广泛的发展前景，有望为科学研究和实际应用带来更多的可能性。随着冷原子干涉技术的不断发展，量子重力仪在精密测量领域取得显著进展。量子绝对重力仪 Q-CTRL公司展示最新的量子重力仪原型机。公司建立一种通过重力和磁力观察地球的全新方式，利用小型低成本卫星开发持久的近地观测能力O公司已经得到CRC-P项目的支持，未来将交付用于空天 杭州微伽量子的"高精度量子绝对重力测量系统”，被浙江省计量科学研究院采购，标志着公司的重力测量设备已经可以满足计量系统使用。 中科酷原参加了在美国举办的第十一届绝对重力仪国际比对ICAG2023。公司的量子重力仪WAG-H5-2在体积、重量、功耗、重力测量精度等指标上均达到了国际先进水平。量子重力梯度仪 英国初创公司Deltag获得了Inn。VateUK约50万英镑的创新资助,以加速商业产品的交付，并开始开发量子重力梯度仪平台。它可以为"复杂的地下和看不见的位置"创建"地下谷歌地图"，并且已经生产了世界上第一个经过现场验证的重力梯度测量量子传感器 DHta-g与伯明翰大学联合在北海的一艘船上成功进行了重力梯度的测量试验。未来该技术可以提供绘制海洋地图和弹性长期导航的新功能。量子重力仪方面，随着技术的进步，量子重力仪不断提高其测量的精度和分辨率。通过冷原子干涉技术，仪器能够实现高信噪比信号探测，有效解决梯度信号提取等关键问题，使得静态测量灵敏度已经接近量子投影噪声极限。而随着技术的进一步成熟，量子重力仪正朝着小型化和可移动化的方向发展。这使得量子重力仪在不同场景中更为灵活，为各种应用提供更广泛的可能性。重力梯度仪通常由两台重力仪组成，目的是消除仪器漂移。然而，量子重力仪在提高精度方面已经显著，将两个高精度的绝对重力仪组合成重力梯度仪可能会增加成本，但却无法体现明显的指标优势。因此，未来的发展趋势可能需要在系统优化和成本效益之间取得平衡。目前，量子重力梯度测量技术已被证明在城市地下空间探测方面具有优越性。通过对量子重力梯度数据的仿真及实测，特别是在浅层异常体边界的识别上表现出一定的优势。因此，基于冷原子干涉重力梯度仪在城市地下空间探测方面有望得到更广泛的应用。各技术路线概况随着技术的进一步成熟，量子重力仪正朝着小型化和可移动化的方向发展，为各种应用提供更广泛的可能性。而目前高精度动态冷原子重力梯度仪的研制仍面临一系列技术难题。通过布拉格衍射、布洛赫振荡等大动量转移技术提高标度因子，利用光导引型干涉技术解决原子横向抖动问题，这些技术难题需要不断攻克，以实现更高水平的性能。通过微纳加工和集成电路技术，实现更紧凑、低功耗、高精度和稳定的量子重力传感器。针对外场动态测量技术的挑战，未来将致力于解决原子干涉仪在高动态范围下的性能问题，以提高带宽和扩展动态测量范围。在系统化集成方案与工艺探索方面，未来将进一步完善系统集成方案，探索微纳工艺的创新，以实现更紧凑、更稳定的便捷式高性能激光系统。技术水平方面，未来将继续提升在自旋噪声机理、磁屏蔽技术、长弛豫时间原子气室制备技术、原微小型磁屏蔽制子极化及稳定控制技术等方面的研究水平。同时，加强与微小型高性能原子气室制备、备、高性能半导体激光研制等领域的基础研究。图表量子重力仪产业化发展现状类型实验室参数*产品样图量子绝对重力仪鸥:MGAG-LH灵敏度(Sensitivity ): 优于 25Gal Hz 长幼稳定性* ( Long-term中国stability ) : <1 Gal灵敏度：高精度、 无漂移、 可长期连 续工作、 活用干静准确度(Accuracy ) : 5-10Gal型号：Absolute Quantum Gravimeter4.2灵敏度(Sensitivity ):Gal Hz 稳定性：Zij J 时 态与动态ixblue50Gal Hz长期稳定性(Long-term3Gal*zJS I准确度、和可重复stability ) : 2Gal(XUYY ,华中科法国*准确度(Accuracy) : 10技大学，2022)性与经典*相比无 优势 W阪Gal型号：WAG-H5-2灵敏度(Sensitivity ):< 15GalHz长期崔定性(Long-term中国stability ) : <lGal 准确度(Accuracy ) : <10 Gal技术优劣势代表公司举例产品参数灵敏度：高精度、子力度 量重梯28EHz分辨率： 7C无偏差、 低漂移、 自校准;仪/t介格昂贵、(SEDSSdANN G.斯坦福大学，无法全张2015)量测量iCVTA&k I Version Feb 2024ixblue法国型号：量子重力梯度仪样机 重力梯度分辨率：015E 灵敏度：50EHz中国型号：WAGG-H5-1重力梯度分辨率：33E灵每娘：350EVHz注：*为实验室条件下灵敏度，来源见参考文献；MUqUanS于2021年5月被iXblu敞 购；由于冷原子技术实现较复杂，发展时间短且方案多样，整体准确度和重复性不 婕典的FG5X等仪器。FG5X在经典仪器中处于领先地位;IE= 10 S04量子加速度计&陀螺仪>2023年量子惯性测量进展2023年，量子精密测量领域在量子加速度计和量子陀螺仪的发展方面取得了显著进展。Infleqtion推出了世界上首个软件配置的高性能量子加速度计，专为高加速度环境下的定位、导航和授时应用设计。同时，核磁共振陀螺仪通过自校准方法提高了偏置稳定性，NV色心陀螺仪的钻石纳米锥结构有望影响微纳光学设计，而SERF陀螺仪通过调整泵浦功率密度改善了长期稳定性。三轴加速度测量成为冷原子干涉加速度计发展的关键方向，提高整体系统性能成为研究重点。冷原尹涉加i? InfIeqtion通过将机器学习与量子传感相结合，展示了世界上第一个软件配置、支持量子的高性能加速度计。它专为定位、导航和授时应用而设计，可在几十倍地球重力的加速度下运行核磁共振陀螺仪"加速度曲陀螺仪 中国工程物理研究院系统工程研究所提出并实施了一种自校准方法，以补偿Rb-PM测量过程中的NMR相位漂移。通过自校准Rb-PM,证明NMRG的偏置稳定性得到了显著改善金刚石NV色心陀螺仪 西安交通大学团队通过热退火方法获得钻石纳米锥结构，可对未来基于NV中心的微纳光学的设计和制造例如NV色心陀螺仪等产生积极影响SERF陀螺仪 北京航空航天大学团队发现SERF陀螺仪的主要噪声源是由于自旋耦合集合的慢速收敛率引入的马尔可夫噪声，这影响了其长期稳定性。团队通过调整泵浦功率密度来改变相关时间，从而抑制马尔可夫噪声原子干涉陀螺仪北京航空航天大学团队发现SERF陀螺仪的主要噪声源是由于自旋耦合集合的慢速收敛率引入的马尔可夫噪声，这影响了其长期稳定性。团队通过调整泵浦功率密度来改变相关时间，从而抑制马尔可夫噪声量子加速度计和量子陀螺仪在实际应用中展现了高精度和稳定性，但在带宽和动态范围等方面仍有挑战。技术路线评估方面，不同研究机构和国家在各自的专业领域都取得了一定的突破，但整体而言，存在一些挑战需要克服。针对冷原子干涉加速度计，解决“死时间”问题、提高测量可用性是重要的发展方向。对于量子陀螺仪，三轴加速度测量、工程化应用以及提高整体系统性能是未来的关键任务。在国际合作和国家支持下，量子精密测量领域有望进一步推动量子加速度计和量子陀螺仪技术的创新。未来趋势包括提高性能、微纳化、降低成本，以更好地满足导航、授时、国防等领域的需求。综合而言，量子精密测量技术将继续在实际应用中发挥重要作用，为导航和高精度测量领域带来新的突破。各技术路线概况近年来，随着量子精密测量技术的快速发展,以原子陀螺仪和原子加速度计为代表的量子惯性传感器可以提供对角速度和加速度更高灵敏度和长期稳定性的绝对测量。通过替代传统惯性传感器，长时间内可以保证INS的定位精度,而无需频繁进行重新校准o另外，在长距离航行时，还可以利用安装在载体上的高精度原子重力仪或原子重力梯度仪来实现重力场匹配导航的复合式惯导方案，限制INS误差随时间积累，延长系统的重调周期。22图表量子加速度计&陀螺仪产业化发展现状类型理论精度*技术优劣势代表机构举例机构产品/样机参数样图原子干涉加速度计Io8灵敏度高、稳定性 好、抗干扰能力强； 体积在、功耗高、 成本高英国核磁共振陀螺仪102oh发展较早，动态范 围大，已进入芯片 化产品研发阶段； 需要外加磁场NORTHROP_1 Abummam INV色 心陀 螺仪103 oh体积小，启动快； 需要高质量的金刚 石样品和精确的纳Berkeley形态：学术研究 零篇稳定性：04 O / c米加工1/ S美国SERF陀螺仪10-4oh高精度、带宽较小； 技术难度大，处于 实验室样机阶段Twinleaf原子干涉陀螺仪10-5 oh极高精度，稳定性 好、抗干扰能力强； 体积主、功耗高、形态：实验室样机 零篇稳定性：10-4 o / L.成本高/ nVersion Feb 2024注：*为理论条件下的精度，来源论文见参考文献.形态：工程样机 精度：10-8g形态：工程样机 零篇稳定性：102oh形态：实验室样机 零篇稳定性：10-3 ohicvTA&K相比经典惯性传感器，理论上量子陀螺仪和加速度计具有更高的精度、更低的漂移、更强的抗干扰能力等优势。但这些优势能否在实际工程化应用中得到体现，会受到众多因素影响，包括设备的设计、制造工艺、使用环境等，现阶段由于产品大多处于样机阶段，面临体积大、成本高、稳定性不足等挑战，优越性还未得到体现。目前量子惯性领域的研发由高校主导，欧美顶尖团队有斯坦福、普林斯顿、巴黎天文台、Sandia国家实验室等，中国团队如北航、东南大学、中科院精密测量院等也在推进研究，但目前产品整体性能指标比国际先进水平低约2-3个数量级。各类型产品中，核磁共振陀螺仪是短期内最有望推广应用的产品，冷原子干涉加速度计和陀螺仪展现了极高的精度，具有很大的应用前景，可能在未来成为高精度惯性导航领域的主流技术。O5量子雷达>2023年量子雷达进展量子雷达依据发射和接收类型不同可分为三大类，包括干涉式量子雷达、量子增强雷达以及量子照射雷达.其中量子增强雷达产业化进程最快，已在军事、环保等领域应用.该路线通过经典信号发射，量子信号接收，可大幅提高雷达的精度以及灵敏度。依据信号发射类型的不同（激光或微波），接收端有可细分为单光子探测器与原子天线两大类。基于单光子探测器的量子增强雷达 QQ支持NASA监测气候变化的量子传感解决方案，该解决方案利用雷达系统远程测量不同类型积雪的物理特性，并计算雪融化时可以释放多少水 QLM的新型量子气体激光雷达在METEC的测试中验证为行业领先。该技术对于检测、定位和量化天然气泄漏具有高度的精度，被认为是连续甲烷监测技术中的黄金标准 QISolutions推出了量子光子振动计，用于远程振动检测、传感和检杳。该设备在灵敏度、速度和分辨率方面取得显著进步，有望在军事和商业应用中提供高效的远程振动检测解决方案里量子雷达 昂高等师范学院研究团队开发的内置的微波光子计数器探测的量子雷达在测距分辨率上取得了显著的提高，与传统雷达相比检测速度提高了209%。基于原子天线的量子增强雷达 InfIeqtion与L3Harris的量子射频技术取得了重大突破，突破了传统基于原子高激发里德伯态的限制这项技术在射频传感领域具有连续调谐、抗干扰和高灵敏度等优势，为射频应用带来了新的可能性 InfIeqtion的量子射频孑电/接收器系统SqyWire在陆军NetModX23评估中展示了卓越的能力，对射频网络管理方面的发展具有重要意义 Rydberg在最近的美国陆军作战能力发展司令部中心网络现代化实验活动中，该公司推出了一款小尺寸、低重量、低功耗原子接收器，并在活动中展示了使用原子量子传感器的远程无线电通信基于单光子探测器的量子增强雷达利用单光子探测器的高灵敏性和量子特性，通过检测单光子的量子态来实现雷达系统的增强性能。这种技术路线的优势在于其对微弱信号的极高敏感度，能够实现对远距离目标的高分辨率探测。通过深度学习等先进技术的结合，单光子探测器还能够在复杂环境中提高雷达系统的适应性，使其在噪声和干扰中更为稳健。相对而言，基于原子天线的量子增强雷达注重微波频率范围的探测。该技术利用原子天线在微波信号范围内的敏感性，通过量子控制和读出实现对微波信号的高灵敏度检测。由于微波频率在通信、雷达和远程传感等领域具有广泛应用，基于原子天线的量子增强雷达在这些领域的潜在应用广泛。此技术的独特之处在于其对微波信号的高分辨率和高灵敏度，有望在电子战、通信系统和天文学观测等领域发挥重要作用。>量子雷达产品概况量子雷达技术将在不远的将来实现复杂噪声背景下。的远程目标探测、高分辨成像，并在军事和民用领域得到广泛应用。全球合作和持续创新将推动量子雷达技术向前发展，为未来提供更为精准、高效的目标探测与识别解决方案。接收端增强量子雷达通过加入压缩光和相位敏感放大器，降低接收端标准量子噪声，对信号进行无噪声放大，以提高量子雷达的信噪比，是近年来备受关注的发展方向22图表量子雷达产业化发展现状类型应用领域*技术优劣势代表公司举例产品参数产品样图大气风场与艇流测量径向信噪比高、近 红外光波段；需要低温环境、成 本较高ElQUK子型号：高分辨测风激 光雷达风速测量精度： 垂直 < 0.3m/s3km 风速范围：±50ms基于单光子探测器连续、实时监控、温室气体小型、低功耗；泄露检测 需要保持相干性，抑制噪声中国OLM英国型号:Quantum Gas 探测距离：200米 可探测甲烷泄漏率： 0.012 g/s远程精确识别材料 固有频率、保真度 远程监控检测高、功耗低；部分性能指标仍在 测试当中美国型号：Quantum Photonic Vibrometer精度：IlO nm频率范围：直流至4 kHz基于原 子天线无线电通讯高灵敏度，宽带宽； 体积大、激光系统 复杂型号：原子无线电接响应频率：IOokHZ40GHz: 0.1lmmicvTA&kVersion Feb 2024注：*量子雷达产品可涉及多种应用场景，并且许多公司产品线也涉及多款量子雷达，因此本部分仅选取一类典型产品及应用做分析。目前量子雷达技术正面临着多样性目标的探测难题，不同目标的尺寸和结构特征的多样性给探测带来了巨大挑战。为解决这一问题，近年来，干涉式量子雷达技术成为优化设计远距离空中目标探测系统的重要手段。通过结合量子纠缠态与干涉仪，这一技术提高了干涉条纹的可见度，实现了超灵敏的探测和高分辨率的目标识别。同时，通过气动外形和电磁吸收材料等技术手段，将电磁波的后向散射最小化，从而减小系统的能量损耗，提高了采集时间或传输功率。未来的发展趋势将更加重视全面考虑雷达动态范围、灵敏度和带宽等综合因素，以确保系统在各种环境条件下的应用效果。量子雷达系统将逐步采用“经典-量子双通道”的系统形态，实现量子通道与经典雷达的有机结合。这种结合可以在保持当前经典雷达应用场景和技术能力条件下，充分发挥量子通道的高精度和高灵敏度特性，提升整体雷达性能。在中短期内，这种双通道系统形态将成为主流，更好地应对各种复杂环境和极端天气条件。06量子电场强计>2023年技术进展量子电场测量领域已经取得了显著的进展，采用里德堡原子和金刚石NV色心等量子系统的测量技术显示出了优越性。原子体系具有可重复、精确和稳定等优点。气态原子对施加电场的扰动较小，因此光谱频率的测量可以达到很高精度。在测量超弱电场方面，比现有的微波传感器有显著的优势。金刚石NV色心则可以实现10纳米级电场成像和电荷态的精确调控，同样对微弱电场有高灵敏度。里德堡原子电场强计中科大团队成功地利用辅助微波场扩展了基于里德堡原子的微波电场测量的带宽灵敏度，使得对失谐高达IoOMHZ微波场的检测成为可能,相比未使用辅助微波场，其测量灵敏度提高了10倍量子场强计北京无线测量研究所和青岛市太赫兹技术重点实验室合作，提出了一种基于里德堡原子的双色电磁感应透明性（Err）测量微波电场的方案。通过模拟结果，与常规EIT方案相比，光谱分辨率可提高约4倍，微波电场的最小可检测强度可提高约3倍。经过多普勒平均后，最小可检测的微波电场强度比没有多普勒效应的情况大约大5倍。金刚石NV色心电场强计伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究团队正在开发一种基于氮空位金刚石的传感器，该传感器具有独特的量子特性，可以用于测量中子的电偶极矩，并可能在量子信息科学中找到应用。他们正在研究一种称为动态解耦的量子技术，以提高电场测量的准确性。未来量子场强计的发展将聚焦于提高量子电场测量的精度，包括对微小电场的高灵敏度测量。研究团队可能会探索更先进的量子技术，以实现更精确的场强计测量，满足科研和应用的需求。随着量子电场测量技术的成熟，制定相关标准将变得至关重要。标准的制定可以确保不同实验室和研究团队之间的测量结果具有可比性和可信度。国际标准化组织（ISo）等机构可能需要参与制定这些标准。未来的发展将更加注重量子精密测量技术的多模态集成，即将不同类型的测量技术融合在一起O在电场测量中，这可能涉及到结合不同原子体系、不同光学技术等，以提供更为全面和全方位的测量解决方案。随着技术的不断进步，量子电场测量技术将更广泛地应用于实际场景，如通信、医学、环境监测等领域。这将需要技术更好地适应复杂的环境，并提供实用的解决方案。07量子测量软件算法平台>2023年软件算法平台技术进展2023年，量子精密测量软件、算法和平台领域取得在了显著进展。软件配置和算法的创新使得量子传感器能够更灵活地适应不同环境，尤其是资源受限的情况下表现出色。平台的发展则提供了更多工具和资源，促进了量子技术在研究和应用中的广泛应用。软件 InfI