全球量子精密测量发展现状如何?

全球量子精密测量发展现状如何?

最佳答案 匿名用户编辑于2025/03/14 14:18

目前,美国在量子精密测量领域优势明显。

1.美国:保持领先地位,持续加强战略规划

美国在量子精密测量领域保持领先地位,并持续加大战略规划和研发投入。自2018年美国发布国家量子倡议(NOI)法案以来,量子精密测量作为重要发展领域,在美国的量子技术报告中占据核心位置。

2024年,美国参议员Maggie Has san和MarshaBlackburn敦促美国国防部(DOD)加强在量子精密测量技术领域的领导地位,特别是在先进导航、雷达和声呐技术等方面,以更好地保障美国国家安全。

合作生态方面,2024年美国参与了二十多项合作项目,展现出强大的资源整合能力和影响力。政策层面,美国发布了十多项相关政策,例如《美国能源部量子领导法案》《国家量子倡议重新授权法案》等,彰显其发展该领域的坚定决心。投融资方面,美国在量子精密测量领域的融资笔数和金额分别占总融资规模的27.27%和85.72%,具有显著优势。技术层面,美国的量子精密测量技术处于领先,如科罗拉多大学博尔德分校与NIST等团队开发出一种新型的光学原子钟,利用锶原子之间的量子纠缠,实现了超越极限的时间精度,可检测海拔几分之一毫米变化带来的地球引力细微变化。

在研究机构方面,美国国家科学基金会致力于推进美国QIS研究所的发展,美国国防高级研究计划局(DARPA)、天体物理学联合实验研究所(JILA)、下一代量子科学与工程中心(Q-NEXT)等也发挥着重要作用。这些机构的共同努力,为美国在全球量子传感领域的领先地位奠定了坚实基础。

2.中国:技术突破不断,国际合作需进一步加强

近年来,中国在量子精密测量领域取得了显著进展,技术不断实现突破,但同时也面临着国际合作方面的挑战与机遇。

2022年,北京大学作为科学总体单位合作研制的超冷原子柜随梦天实验舱成功升空入轨,这是中国在该领域的一项重要举措,为在太空环境下深入研究冷原子创造了条件。中国实现了量子磁力仪的首次飞行,CPT原子磁力仪随中国科学院“力箭一号”火箭和“空间新技术试验卫星SATech”成功发射升空,标志着中国自主研发的量子磁力仪首次应用于空间探测领域。

例如《信息化标准建设行动计划(2024—2027年)》《关于发布高精度量子操控与探测重大研究计划2024年度项目指南的通告》等多项政策,支持产业的快速发展。在政策的大力支持下,中国在技术进展方面获多项成果。例如,中国科学技术大学的研究团队首次利用暗态自旋实现了极弱磁场的量子放大,展示了更高的灵敏度极限,为该领域的深入研究开辟了新方向。然而,中国在国际合作方面相对较少,发展主要依赖本国内部资源。

整体来看,目前中国在传感领域的发展,体现了中国国家科技战略的前瞻性与执行力,彰显了其在高科技领域自立自强的决心和成果。从“量子度量衡”计划的推进到超冷原子柜进入太空,从量子磁力仪的首飞再到极弱磁场量子放大技术的突破,中国正稳步迈向科技前沿

3.英国:跨领域合作,以技术创新推动实际应用

英国在量子精密测量领域通过跨领域合作与技术创新推动实际应用,成果显著。

早在2014年,英国国家量子技术计划(NQTP)就整合了政府科研机构、国家实验室、商业部门、能源和产业战略部以及国防和安全机构等多方资源,构建起紧密的跨领域合作关系,为量子精密测量等量子技术的发展筑牢根基、提供全方位支持。2020年,英国发布的《NOTP策略意图》报告明确了国家量子技术中心的四大分支,其中英国量子传感和计时技术中心(UK Quantum Technology Hub Sensors andTiming)以及英国量子成像技术中心(The UK QuantumTechnologyHubin Quantum Imaging)与量子精密测量紧密相关,在推动该技术的研发与应用方面作用重大。

2023年,英国伯明翰大学的研究人员研制出世界上首台可在非实验室条件下工作的量子重力梯度仪,这一突破标志着量子精密测量技术在实际应用方面取得重要进展。2024年,英国政府发布了《监管量子技术应用:政府对RHC的回应》的政策文件,表示将全面监管量子技术的应用。同年,在应用层面,英国国防科学技术实验室宣布的联盟成功进行了全球首次基于量子的惯性导航系统飞行演示。这一成就彰显了英国的政策成效,并且体现了英国在量子精密测量领域的深厚积累,也预示着量子技术在导航领域应用前景广阔,有望引领未来导航技术发展。

未来,英国有望持续巩固其在量子传感领域的优势地位,为全球量子技术发展贡献更多力量。

4.法国:注重国际合作发展,量子生态系统较强

法国在量子传感领域积极布局,其发展策略更注重以国际合作方式实现。

2020年,法国签署并通过了国防创新基金(FID),该基金投资总额高达4亿欧元,旨在资助包括量子技术、能源技术、人工智能技术、电子和组件技术在内的多个领域。次年,法国进一步加大了对量子技术的投入,启动了量子优先研究与设备计划(PEPR),计划在未来五年内投资1.5亿欧元用于上游的基础研究,如冷原子技术等。同时,法国还宣布了一项为期五年、总额18亿欧元的量子技术投资计划,将量子资金的年度投入从6000万欧元提高至约2亿欧元,其中特别为量子传感器拨款2.5亿欧元

2022年,法国在量子领域的发展策略上迈出了新的一步,主要通过与其他国家联合声明的方式,建立了量子创新生态系统。该生态系统通过协同合作,共同构建了吸引最优秀国际人才所需的环境,为量子技术的持续发展和创新奠定了坚实基础。同时,这一举措也促进了研究和工业领域的进一步合作。值得注意的是,自量子创新生态系统建立以来,法国在量子领域的国家级政策出台数量相对较少,尤其是量子传感领域。相反,法国更倾向于通过与欧盟其他国家以及美国、中国等科技强国合作的方式,来推动量子领域的发展。以量子传感领域为例,合作方式在该领域所有进展中的占比接近70%,这充分展示了法国量子生态系统的较强合作力量和协同效应。

5.德国:政策大力支持,间接促进量子传感领域发展

近年来,德国政府高度重视量子技术的发展,并持续加大在该领域的投资力度。

2020年,德国发布了《量子技术:从基础到市场》报告,明确表示政府将在当前立法期内投入6.5亿欧元支持量子技术的研发。同年,为刺激经济,德国联邦政府还同意了一项1300亿欧元的刺激计划,其中包括500亿欧元的基金,专门用于投资量子技术等前沿领域。随后,在2021年,德国进一步推进量子技术的发展,启动了“慕尼黑量子谷”项目,该项目总预算资金约20亿欧元,旨在为量子技术的研发和应用提供有力支持。同年,德国还发布了《国家量子系统议程(Agenda Quantensysteme2030)》十年计划,该计划不仅涵盖了量子技术的整个领域,还确定了包括量子测量和传感器系统在内的5大优先发展领域,并提出了教育、培训、科普、合作等一系列配套措施,以推动量子技术从基础研究到市场应用的整个创新链的发展。

2023年,德国政府对量子技术的投资力度再次升级,提出了《量子技术行动计划》。该计划明确将在2026年前投资30亿欧元用于量子技术的研发和应用,并确定了三个重点行动领域:推动量子技术走向应用、有针对性地促进技术发展以及创造强大的量子技术生态。然而,在2024年,德国并没有发布针对量子传感领域的专门政策及规划。德国政府的量子项目主要集中在量子计算和量子通信领域,反映出其在量子技术领域的投资重点有所调整,但并未忽视量子传感作为量子技术重要组成部分的潜力和价值。

总的来说,尽管德国在量子传感领域发布的专项政策及规划较少,但近年来通过持续加大对量子技术的投资和支持力度,明确了量子技术的整体发展方向和重点领域,对量子传感领域的发展具有促进作用。

参考报告REPORT

2025全球量子传感产业行业发展展望.pdf

2025全球量子传感产业行业发展展望。量子传感作为量子技术三大核心领域之一,正以其卓越的高灵敏度和高精度,重新定义人类感知微观世界的方式。它不仅革新了从磁场、重力到时频、温度等多维度的测量技术,还推动了计量学从传统范式向更精确、更稳定的新体系的转变。然而,目前量子传感的发展仍主要局限于单点应用,传感器通常独立运行,未能形成有效的协同效应,这在一定程度上制约了其整体潜力的发挥。未来,随着感知层、传输层、平台层和应用层等多层架构的构建,量子传感器将从单点应用迈向网络化协作,形成一个互联互通的量子传感网络。这种网络不仅实现了传感器之间的空间协作,还使数据能够实时共享与远程分析,从而大幅提升复杂系统的...

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