刚才主持人说，有谁能够一句话把量子纠缠讲清楚？他说他不行，其实我也不行。量子纠缠其实是一个比较复杂的现象，用一两句话很难解释清楚。

言归正传。我们公司叫国仪量子，今天我带给大家的报告是《量子精密测量技术及应用》。

量子信息

“量子”这个词语在过去几十年，其实大多只存在于教材和科学家那里，并不为大众广泛知道。而也就是近10年，我本来在实验室里面认认真真地做着实验写着论文，突然间感觉一觉醒来，铺天盖地的都是量子的一些新闻，像谷歌、IBM、微软还有华为这些世界科技巨头也纷纷宣称自己进入了量子产业领域。同时也爆出来了很多关键词，甚至还有什么量子鸡蛋、量子袜子、量子能量植入……我可以非常负责任地告诉大家，凡是带着这些词语的都是骗子。之前出名的量子波动速读肯定也是骗子。

量子技术此时此刻其实离人们的生活还有一些距离，现在虽然已经在一些工业场景，比如质量检测、医疗等场景慢慢用起来了，但是还没有真正地走入人们的日常生活。

那么到底什么是量子？量子的定义是物质和能量最基本的单元。无论是我们头顶的一束光，还是我们喝的水，还是我们用的桌子凳子，你把它做无限细分之后，这些东西，不管是物质还是能量，都会变成一份一份的，我们就把这样一份一份的称之为量子。

所以说量子跟光子和电子不一样，它并不是特定的某一种物质或者某一种粒子，凡是一份一份的，我们都可以称之为量子。

量子力学其实已经发展了上百年了，量子力学也是近代科学技术的支柱，像是我们芯片里面用到的晶体管，我们经常用到的激光、核磁共振，还有国防里面的原子弹，都是基于量子力学的基本原理做出的一些应用。

今天的主题是量子信息，量子信息技术是量子科技重要组成部分，在政治局的第二十四次学习中，总书记也提到了“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”。

提到量子信息就必须要讲第二次量子革命。在之前的第一次量子革命，我们对于微观世界更多的是被动地观察和解释，即我们观察到什么现象，我们来做一些简单的解释；而有了我们近20年发展起来的量子信息科学，我们开始可以对微观世界进行主动地操控和和人工地制备，相当于说我们开始能够掌控微观世界，我们就把这样的技术称之为第二次量子革命。

我们可以看到，过去的每一次工业革命，其实都是源自于人类对物理世界认知的一次革命，比如说力学带来了蒸汽时代，电磁学带来了电气时代，我们现在开始能够掌控微观世界，能够人工制备微观粒子或者微观粒子的一些信息之后，我们相信也会带来全新的革命。

这一次的革命中国跟世界基本可以说是齐头并进，所以说第二次量子革命肯定也是中国的挑战和机遇。世界上主要的发达国家、发展中国家，基本上都发布了自己相应的国家量子计划，比如说欧盟发布了著名的《量子宣言》，宣言里面就明确提到，欧洲如果还要持续在世界科技上处于领先地位，那么量子信息革命是一定不能错过的。

量子信息技术最主要的研究方向有三个：量子通信、量子计算和量子精密测量。

量子通信利用的是单个光子不可分割、不可克隆的基本原理，实现的是无条件安全的保密通信、密钥分发。

量子计算利用的是一个挺有趣的原理，那就是量子叠加。我们的宏观世界的物质，比如说我们桌上的这瓶水，它要么处于左边，要么处于右边；而微观世界它可以同时处于左边和右边。

对应到计算机，我们用高低电平来表示0和1，经典计算机它要么处于0，要么处于1；而量子计算机我们用不同的能级来表示0和1，它可以同时处于0和1。也就是说，如果说有一个量子比特，它可以同时处于0和1；如果有两个比特，它就可以同时处于00、01、10和11；当它有n个比特的时候，量子计算机就可以同时处于2n的状态，当我们对于这n个比特进行1次操作，比如说1次加法、1次减法或者说1次特定的一些算法的时候，相当于我们最多可以对2n的数字进行这样的运算，所以它就实现了一个呈指数增长的并行计算的能力。

量子精密测量其实是源自于量子计算。现在量子计算还没有真正超越经典计算，一个很重要的原因是量子的状态非常的脆弱，只要周边的环境有一点点变化，就会引起量子比特的剧烈变化，它就崩溃了。一般来说，量子计算机从开始运行到崩溃，我们差不多只能做到毫秒量级，最多能到秒量级。

因此我们自然就会思考，既然量子比特对环境这么敏感，我们能不能把它的这个缺点转变成优点来利用？这是肯定的，利用量子比特的环境敏感性做成传感器，这就是量子精密测量。

量子精密测量技术

什么是量子精密测量？我以一个典型的量子传感器为例。我们都知道钻石，钻石是无色透明的，看似完美无缺，其实里面有很多的缺陷，而也正是钻石里面缺陷，让钻石更加美好，比如蓝宝石里面其实是有硼元素的缺陷，黄钻石是有氮原子的缺陷。而有一个非常特殊的缺陷，它是用一个氮原子去替代金刚石里面的一个碳原子，这样就形成了一个很多很多碳原子包裹下的一个氮原子，它有非常特殊的一些特性，我们就把这样的一个缺陷所构成的一个特殊的量子体系，称之为 NV色心。

NV色心

NV色心可以简单地认为是一个非常非常小的只有原子尺度的一个小磁针，你可以把它当成一个磁场的传感器，当它去测量周边的磁场的时候，我们可以用光和微波去读出具体的磁场大小。

NV色心小磁针有多小？打个比方，我们要在一颗毫米见方的钻石上去寻找 NV色心，相当于在中国这么大的一个土地上去寻找一个矿泉水瓶子，所以它其实是非常小的，很难被观测到的。好在我们现在有光探测磁共振技术，可以观测到NV色心，并且能够把它的磁场读数读出来。

NV色心只有原子尺度，可以说是人类能做的最小的传感器。小有什么意义？比如，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，因为体温计的端头比蚊子还要大，我们没办法用一个大的传感器去测一个小的客体。

假设我们要去测比蚊子还小得多的客体，比如说单个DNA分子、单个药物蛋白分子、单个肿瘤细胞，我们就需要比细胞和分子更小的传感器，也就是量子传感器。所以量子传感器也被誉为打开微观世界的一把钥匙。

量子传感器不仅小，灵敏度还非常高，可以测到过去很多我们测不到的信号。比如说人在想问题的时候，大脑产生了磁场，过去我们测不到，现在量子传感器能测到。我们可以用量子传感器来定位癫痫的病灶，也可以用它测量心脏产生的信号，帮助我们对冠心病进行早期的筛查等等。这就是量子传感器的典型应用。

除了刚才说的钻石 NV色心以外，量子测量还有很多路线，包括原子磁力计、冷原子和里德堡原子等。

原子磁力计也是我们国仪量子重点布局的一个赛道。原子磁力计可以测到比地磁场小100亿倍的磁场，使得过去很多我们测不到的现在都能测到。

冷原子可以测到非常小的重力的变化，比如说地下的管网、矿物都可以让我们看到。

里德堡原子主要用于电场或者微波的测量，灵敏度比传统天线高几个数量级，能够在雷达或者说微波探测中做一些应用。

各个技术路线其实是依据应用场景各显神通，未来也将会并存发展。

量子科技领域的科研和技术创新也比较活跃，但主要还是在美国和中国，不管是发表的论文还是申请的专利，最领先的依然是美国和中国，所以说量子精密测量技术是少数的从源头起我们就能跟西方世界并驾齐驱或者说可以望其项背的技术。

量子精密测量具体有什么应用？比如说在新能源领域，我们正在用量子精密测量来帮助电池厂进行锂电池的漏电流检测。锂电池里面的漏电流其实是造成电池自燃自爆的罪魁祸首，但现在没有什么好的手段能把它检测出来。现在的做法是什么？我去检测工厂参观过，就是电池生产出来之后放到那里大概静置21天，如果发现电池的电量下降了，就表示里面有漏电流，不能发货。但是静置的过程，算上周转和仓储，占生产成本很高，所以大家一直在探索，有没有合适的技术能够直接测量漏电流，不必去静置。

因为微弱的电流周边会产生微弱的磁场，所以量子精密测量技术可以通过去测量这个磁场，对漏电流进行一定的表征。

同时，量子精密测量还可以对电池原材料进行磁杂痕检测。造成漏电流的根本原因是电池原材料中存在磁性杂质，磁性杂质在过去没有什么好的办法能够检测，或者说检测时间非常长，而现在量子精密测量可以很方便地把磁杂痕检测出来。磁杂痕检测应该会是首先应用的一个量子精密测量的市场场景，我们现在也正在跟产线进行对接。

在生命健康领域，量子精密测量可以实现生物标志物的超灵敏检测。我们这里提供了两种技术，一种是灵敏度高成本高，另一种是灵敏度相对低一点——但也比传统的灵敏度要高很多，但是它的成本很低。

我们理论上最极限的，可以实现单分子级别的体外诊断，也就是说，抽出来的一管血液里面，它只要有一个分子是我们关心的生物标志物，我们的量子精密测量就能够把生物标志物找出来。

它可以用来做很多疾病的早筛，最典型的疾病就是神经性疾病。因为神经性疾病它主要是发于脑中，而大脑跟血液之间有血脑屏障，因此这些生物标志物只有很少的一部分能够流到血液中，所以血液里的神经性疾病，比如说老年痴呆、帕金森等疾病的生物标志物的丰度是非常低的，只有用更高的测量灵敏度以及量子精密测量才能测到。

量子精密测量还可以用来测量生物产生的磁场，比如刚才说的脑磁，还有很重要的心磁。我们合作的心磁仪在今年8月份已经拿到二类医疗证了，也已经卖出去了两台。我们的心磁仪做了临床验证，能够把冠心病的检出灵敏度做到97.5%，这其实已经非常接近“金标准”冠脉造影了。大家都知道，冠脉造影其实是很麻烦的，要打造影剂，是一个有创的小手术。而如果使用我们的心磁仪，大概三分钟就能够把冠心病检测出来。而且它一个纯被动的测量，不需要发射什么X光、电磁波，只需要人躺进去，测量人体本身产生的磁场即可，对人体没有任何伤害。我们现在也正在和体检机构对接，将来也有望在体检机构中应用。

量子精密测量在能源电力中也有应用。我们与石油企业合作了量子测井通讯，即用量子传感器帮忙进行井下到井上的通信。相比传统的通信技术，它能够提高速度和精度。

我们还与电网企业合作做量子互感器，就是把量子传感器做进我们传统的电力互感器里面，现在已经挂网运行了。

当时第一次接触这个需求的时候，我也很纳闷：电网已经发展了上百年了，怎么还有需要应用量子技术的一些场景？原来，我们的量子传感器是基于钻石的，而钻石最大的特点就是可以抗酸、抗碱、抗冷、抗热，所以量子传感器除了灵敏度高、精度高以外，环境耐受能力和工作寿命也有优势。我们的传感器放到高压端可以几十年不换，而常见的芯片传感器放在高压端，可能几年就坏了，如果维修就需要断电，高压端断电对于电网来说是重大事故。所以量子传感器的可靠性打开了它在电网中的应用场景。

除此之外，量子精密测量也可以用于基础科研。我们可以用量子精密测量来寻找暗物质、暗能量，也可以用它来做单分子的磁共振——正是我们实验室在我们的仪器上实现了人类的第一张单个蛋白质的磁共振图，我们还可以用它来做磁性材料的表征、引力波的探测、高压物理研究等等。

这就是量子精密测量的简要的介绍。

我们在今年5月发布了全球首本量子精密测量行业白皮书，涵盖了我们过去三五年时间调研的8个领域、近50个现有或潜在的应用场景。发布的效果也很好，活动总曝光量超过了300万。有很多的专家学者来联系我们，想要共同去推进行业赋能，比如说做食品的，想要测量食品里面的杂质；做光伏电站的，需要对光伏电站的安全性进行调查等等，这些都是量子精密测量技术能够发挥作用的地方。

总结一下，量子精密测量就是变不可见为可见，如果说冰山之上是我们现在的传感器能够看到的这个世界的体量，那么冰山之下就是量子精密测量可以观察到的世界的体量。信息好比数字时代的石油，量子精密测量这把尺子，将赋予我们挖掘宝贵信息“冰山”的强力工具，不断拓展我们的认知边界。

量子精密测量现在也是稳步发展，全球范围内有很多的初创公司获得了融资，并且有很多的国际巨头加入到了量子精密测量的产业化之中。欧美量子测量领域研究基础深厚，初创公司数量和产品种类均多于国内。我们国仪量子应该是国内做量子精密测量产业化的一个领军企业。

量子测量产业稳步发展，资本持续注入

来源：根据公开资料整理

量子精密测量产业化的发展，我们预测大致会经历三个阶段。第一个阶段是科学仪器阶段，因为量子精密测量提供了更高的精度和更高的灵敏度，所以首先可以用来做科学家认知世界的工具。这个阶段我们已经经历过了，国仪量子研制生产的量子测量的高端科学仪器已经交付到了全球科学家手中，全球交付量达到了数百家。

第二个阶段是专用设备阶段，从2020年到2025年。这个阶段，一些专用的设备开始走向行业，比如刚才我们提到的心磁仪、体外诊断，还有新能源的一些应用等等。

2025年到2030年是第三阶段，这期间随着量子精密测量技术的进一步应用，产品数量的不断增加，技术成本会出现大幅下降，从而将能应用于各行各业中去。比如我们做的心磁仪，它本身的成本是很低的，就是一颗人造钻石，而且只有毫米见方大小，我们可以把它做成一个很小的可穿戴设备，使得每一个人都能实时的去监控心脏健康。这些都是很好的应用。

我们预计，到2030年，量子精密测量产业的市场规模应该会达到100亿美元。

国仪量子简介

接着我再介绍一下我们国仪量子公司。国仪量子源自于中国科学技术大学，成立于2016年。

成立6年多来，我们的产品已交付至全球上千家客户，并在德国、美国、澳大利亚等国家完成海外交付。我们有研发人员约400人，每年的研发投入基本能占到主营业务收入40%。

比较自豪的是，我们现在基本上能够自己养活自己了，我们产品交付带来的利润和经营现金流已经基本上能够维持收支平衡了。

国仪量子累计获得的投资超过10亿元，已经成为了一家独角兽企业。我们承担了很多国家级的项目，也获得了一些荣誉资质，包括安徽省的科学技术一等奖、国家专精特新“小巨人”企业等等。

刚才讲过，量子精密测量首先是给科学仪器行业带来了变革，而科学仪器正是我国被“卡脖子”的代表性行业。中国GDP全球排名第二，但是全球前20的科学仪器公司，中国一家都没有；我们把列表拉长到前50，中国也是一家都没有。

所以我们国仪量子首先是基于量子精密测量技术，做了一批从0到1的高端科学仪器，这一类科学仪器我们称之为“原始创新”。

而我们在做原始创新的仪器的过程中发现，我们需要的很多关键部件买不到，买不到我们就只能自己研发，研发出来之后我们发现除了自己用，也能给别人用，我们就把这一类仪器或者产品称之为“沿途下蛋”。

在做原始创新和沿途下蛋仪器的过程中，我们发现国仪量子出圈了，之前只是在量子领域，后来在仪器圈子里面也变得小有名气了。这样的话，就会有一些行业的巨头找到我们，和我们共同研制一些高端的仪器，比如我们跟中石油共同研制并发布了首台国产的随钻核磁共振测井仪。

除了刚才提到的量子精密测量的仪器，我们还有不少的先进仪器现在也做得不错了，比如我们的顺磁共振装备，现在在中国市场排名第一，而且国内市占率达到了50%以上，超过了其他所有品牌总和。

综上，国仪量子就是三大驱动——原始创新、沿途下蛋、集成创新，打造以量子测量仪器为核心的先进仪器产业集群。

总结与展望

最后是总结与展望。两句话：

在中国高水平科技自立自强的背景下，科学仪器行业将迎来快速发展，量子精密测量技术为科学仪器行业带来换道超车的变革式机遇。

量子精密测量产业化条件已基本成熟，未来将进一步赋能各行各业。未来几年，将会涌现出一批量子精密测量技术实际落地应用的案例。

好的，谢谢大家。