什么是量子科技？都有哪些应用？一文了解

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

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，而是在这个针尖儿上，它其实是原子级别的。

国仪量子公司负责人 贺羽：首先我们是要加工出来一个钻石探针，钻石探针的直径只有500纳米，大概是头发丝的1/100～1/1000，传感器就在探针的针尖上，传感器的尺度只有0.5纳米，0.5纳米又是500纳米的1/1000。

记者：这样一个肉眼都无法看见的传感器，它在现实生活中会有什么用处呢？

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。

国仪量子公司负责人 贺羽：我们当时是买了一台高端的进口的仪器，遇到临时涨价、维修困难等这一系列糟心的事情，那个时候我们就下定决心，我们要做中国自己的、国产的、高端的科学仪器，我们源自中国科大，二三十年前就已经在实验室里面做了大量的技术积累，同时我们整个的研发团队也是继承了实验室奋斗拼搏的精神，比如说做一个显微镜里的极靴，就是镜头里面的一个核心部件，我们做了上百次的尝试和迭代，最后做出来一个最合适的零部件。

从基础研究的创新，到原理样机的突破，从一台科研仪器的研发，到数十台应用在不同领域、不同场景的精密设备的制造，团队通过量子级仪器设备的创新打磨，助力科学研究和经济社会发展。

国仪量子公司负责人 贺羽：我们的仪器现在交付到了世界各地，不只是填补空白、进口替代，我们现在也有一些从0到1的仪器，这些仪器能够给我们的客户，给科学家、工程师提供全新的工具，更好地去探索未知。

探访全球首座量子应用示范变电站

国仪量子团队的所在地在安徽合肥高新区量子科技和产业中心，在这里10平方公里的范围内，集聚了量子产业链60多家企业，也被称为“量子大道”。和国仪量子一街之隔，就是我国一个量子技术的示范应用场景——全球首个量子应用示范变电站，应用了这些精密量子传感器后，变电站有哪些升级？

总台央视记者 张春玲：这里是位于安徽合肥的世界首座量子应用示范变电站，在这里一共运行了18类85种与量子技术相关的产品和设备。如此微观的量子是如何与这么宏观的变电站去结合的？单光子气象雷达监测设备，通过向空中发射出激光，接收到单光子信息，来对周边15公里的气象情况进行精准预测。输电的电杆上也安装了一个量子相关的姿态传感器，它可以精准感知地球磁力万分之一的敏感信息，从而精准地判断出这个电杆是否发生了位移，以确保整个变电站的系统安全。

走进这里，仿佛走进了一个未来变电站。量子通信保障着电力信息的传输安全，量子计算进行着电力接点间的动态数据计算，量子精密测量则展示了纳米精度的超小芯片在感知方面的超强本领。

电力量子感知安徽省重点实验室 赵龙：这是我们的量子点多参量传感器，它里面有温湿度传感器，有超声波传感器，有紫外传感器，另外还有臭氧、VOC氮氧化物这种气体传感器，它可以同时多个维度去监测开关柜里面的实时状态，它的灵敏度可以达到0.01个ppm，相当于在一个游轮上去找一粒沙子。

电力量子感知安徽省重点实验室 赵龙：未来其实有很多测量的传感器都会逐步被量子传感器所取代，这样我们不但测得准，而且体积、成本都会大幅降低，这对电力系统的意义就是非常重大的。

量子计算机有何“超能力”？

量子科技的三大主要应用包括，量子计算、量子通信和量子精密测量。去看一台我国比特数最高的超导量子计算机，它有什么超能力？

在安徽合肥的这间实验室，记者看到一台正在运行的量子计算机，它有504个比特，是目前我国比特数最高的超导量子计算机。那么，比特是什么呢？

在传统电子计算机里，基本的计算单位就是比特，也就是二进制中的0和1。在量子计算中，基本计算单位是量子比特，量子叠加态原理使得每个量子比特同时表示0和1，于是，在相同比特位数下，量子比特的容量和计算效率都是经典比特的2的N次方倍。哪怕只有几百个量子比特，其潜在算力也可能远超当今所有超级计算机。

中电信量子集团云网安全部总经理 查子龙：比如说我们对于降水预测的一些探索，证明了未来用量子计算来构建气象预测模型的可行性。包括像信息安全、密码破译，通过我们的量子计算机，已经可以实现20位左右的密码一个破译。未来的某个时刻，真正实现通用化是有无限可能的。

不过，这些应用目前还处在探索验证阶段。量子计算距离真正稳定可控，还有不小的差距，要走进实际应用场景，还需要不断探索。

量子计算的发展，对现有的信息加密体系提出了前所未有的挑战。如今，在北京量子信息科学研究院，科研团队正测试一种全新的量子通信技术。它就像一只极其灵敏的“耳朵”，能捕捉到极其微弱的量子信号，而一旦有人试图窃听，这个信号就会瞬间“自毁”，确保信息的绝对安全。

眼下，他们正在进行的，就是无线量子传输的实验验证。未来，这项技术将进一步拓展到星地通信，实现更远距离的量子传输，并最终构建起一个覆盖全球的安全信息网络。

多地推动量子科技产业布局 竞逐未来赛道

2024年，在工信部等七部门联合印发的《关于推动未来产业创新发展的实施意见》中，提出制定未来产业发展规划，开辟量子技术、生命科学等新赛道，创建一批未来产业先导区。近年来，围绕这一前沿方向，各地依托自身优势，加速构建差异化产业生态。

合肥是国内量子科技创新发展的重要策源地，目前已建成“量子大道”等量子科技特色园区和集聚带，预计到2027年将量子产业打造成百亿级产业集群。

北京今年7月发布相关政策规划，提出设立量子产业创业孵化器，加速量子技术实用化进程。

上海围绕量子计算进行“赛马制”布局，同步推进多团队的研发，加快技术创新和产业培育。

深圳近年来相继打造了大湾区量子科学中心、“量子谷”等产业平台，完善产业链发展。