量子科技攻坚技术瓶颈 三大核心赛道步入产业化验证期
抢占三大核心赛道
时间测量的精度极限在哪里？今年3月，中国科学技术大学团队将光钟稳定度提升至10^[-19]量级，这意味着300亿年误差小于1秒。这项突破不仅是计时领域的里程碑，更是一把开启前沿应用新纪元的钥匙。量子科技正从微观世界的底层规则出发，重塑宏观世界的计算、通信与感知范式。
作为“十五五”规划重点布局的未来产业，量子科技是赢得全球科技竞争主动权的战略支柱。全球角逐聚焦于量子计算、量子通信与量子精密测量三大核心赛道。目前，以中科大、深圳国际量子研究院为代表的科研力量，以及国盾量子、国仪量子、本源量子等领军企业，已初步构建起“研发-产业”联动的发展格局，并在多个关键方向展现出与国际顶尖水平并跑的硬实力。
然而，从实验室的突破性成果到产业链的规模化落地，仍需跨越数道关键鸿沟。这场攻坚战，正进入决定性的破局阶段。
三大赛道：格局各异，各有千秋
理解量子科技的潜力，需从其基本单元——量子开始。通过操控量子叠加、纠缠等独特物理特性，科学家得以重新定义技术的性能边界。
经典计算机比特如同静止的硬币，状态非0即1。量子比特则像一枚持续旋转的硬币，能够同时处于0和1的叠加态。更关键的是，多个量子比特间可形成“纠缠”关联，实现远超经典体系的协同计算能力。其可能的状态数量随比特数呈指数级（2^n）增长，这构成了量子算力爆发的理论基石。
在这片前沿疆域，三大赛道呈现出不同的发展态势：
量子计算是公认技术难度最高的领域，旨在构建能够解决经典计算机无法处理之复杂问题的量子计算机。全球科技巨头与顶尖实验室在此激烈竞逐。源自中国科学院量子信息重点实验室的本源量子，已成功研制出搭载72位自主超导量子芯片的“本源悟空”。该机通过自研操作系统与测控系统协同，稳定运行超两年，累计为全球163个国家和地区完成超80万计算任务，标志着我国在该领域的实质性进展。
量子通信的核心价值在于“无条件安全”。基于量子密钥分发技术，其具备原理性防窃听特性，将通信安全等级提升至新高度。深耕该领域的国盾量子，已完成五代核心设备的自主研发。世界首条千公里级“京沪干线”、国家广域量子保密通信骨干网络等重大工程均由其关键技术支撑，推动了量子通信从示范应用向规模部署的跨越。
相较于前两者聚焦于“计算”与“传输”，量子精密测量则致力于打造感知世界的“超级感官”。国仪量子专注于此，自主研发高端科学仪器。以其核心部件金刚石量子探针为例，尖端直径仅500纳米（约发丝百分之一），却集成了尺度约0.5纳米的原子级传感器。传统仪器如同测量宏观体温的体温计，而量子仪器则堪比能对单个细胞进行“听诊”的精密探针。2018年，国仪量子推出国产首台商用电子顺磁共振波谱仪，成功打破国外长期垄断，实现了量子精密测量产业化的重要突破。
综合来看，我国在量子保密通信领域已跻身全球领先行列；在量子计算研究方面，与美国同处国际第一梯队；而在量子精密测量领域，则在部分细分方向取得领先，但在高端科学仪器整体生态上，与发达国家仍存在追赶空间。
攻关技术瓶颈：自主创新是唯一出路
差距与挑战往往深植于产业链底层。国内高端科学仪器行业起步较晚，上游核心部件长期依赖进口，中高端量子测量设备市场曾长期被国际巨头主导，甚至面临技术封锁风险。同时，兼具深厚理论功底与产业化经验的复合型人才严重短缺，成为制约行业发展的突出瓶颈。
严峻的外部环境倒逼中国企业坚定走自主攻坚之路。国仪量子的策略清晰：向上游，攻克“高均匀稳定磁场控制”、“量子传感器设计加工”等底层硬核技术，并与本土供应链深度协同，提升自主可控能力；向下游，建设“量子科仪谷”，加速技术在工业检测、生命健康等领域的产业化落地。
国盾量子副总裁周雷对此感触深刻。他指出，实验室技术走向产业化的关键，在于核心器件的自主可控以及产品的工程化、规模化能力。以量子通信的核心“眼睛”——单光子探测器为例，早期进口产品不仅价格高昂，良品率也低，严重制约产业发展。面对“卡脖子”困境，国盾量子联合国内优势单位，经过上千次实验迭代，最终研制出性能更优的国产化产品，为“京沪干线”等国家重大工程奠定了基石。2025年，其推出的全球首款四通道深度制冷单光子探测器，更在关键指标上刷新世界纪录，体积仅为国际同类产品的九分之一。
前瞻性布局同样至关重要。得益于广东省的早期规划，深圳国际量子研究院在电子光刻机、稀释制冷机等核心仪器研发上布局较早。当国外开始技术封锁时，研究院的相关技术已基本研制成功，有效规避了“卡脖子”风险。
“沿途下蛋”：迈向产业化的务实路径
在某量子计算实验室，曾有一副对联：“披荆斩棘测数据、乘风破浪发核心”，横批“永不退稿”。这幽默地折射出科研工作的常态。然而，论文发表与技术突破之后，更现实的挑战在于如何实现产业化与商业化落地。
周雷用“沿途下蛋”来形容这一过程。这并非等待技术完全成熟后再推向市场的传统路径，而是在攀登科学高峰的进程中，就将阶段性的技术成果及时转化为实用产品。这一模式已成为量子科技从实验室走向市场的核心方法论。
深圳国际量子研究院院长俞大鹏院士对此有深刻阐述。他指出，科学仪器研发必须实现批量生产与产业化，否则样机完成后极易被搁置，最终导致技术流失。为此，研究院鼓励各研发团队的青年骨干作为创始团队成立公司，将不同的核心技术产品化。仅去年一年，就成功孵化八家此类科技企业，其中部分已在量子计算硬件领域展现出潜力。这正是“沿途下蛋”模式的生动实践。
当然，现实挑战依然严峻。目前，多数量子科技企业的产品主要客户仍是高校与科研机构，市场规模相对有限。要实现从实验室到产业链的真正跨越，必须进一步开拓民用、工业等规模化应用场景。
多位业内人士指出，当前量子计算的发展，远未达到市场预期中的通用商用阶段。它目前更接近一台强大的专用科研仪器，而非能广泛解决实际商业问题的通用算力平台。除了在少数特定问题上展示了“量子优越性”，现阶段的量子计算，其核心任务之一仍是在更多实际应用中证明其相对于经典计算机的性能优势。
“量子计算企业短期内的首要目标是生存下去，持续积累技术、培育市场生态，等待技术与应用市场的双重成熟。”俞大鹏院士认为，量子产业是一场马拉松，量子计算可能需要5到10年的培育期。他明确建议：保持高强度研发投入、完善人才培养体系、强化产业链上下游协同、并引导具备耐心的资本进行长期布局。唯有如此，才能在“十五五”期间，推动我国实现量子通信全球领先、量子计算实用突破、量子测量规模应用的目标，真正完成从量子科技大国向强国的历史性跨越。