量子測量：超高精度引領儀器設備產業突破

核心觀點：

• 量子測量正迎來產業化的重要窗口期，目前可以商用的量子測量設備產品包括量子時鐘、量子重力儀、量子磁力計及其衍生產品、光量子雷達等。根據預測，到2030年全球量子測量市場規模將達數十億美元。
  
• 當前量子測量技術以軍事國防應用為主（占比43.2%），民用（30.6%）與科研（26.2%）占比較低。
  
• 中國在量子精密測量領域正積極搶占領先位置，量子測量正迎來產業化的重要窗口期。截至2025年11月11日，中國是全球量子精密測量專利最多的國家，專利數量為1,033項，占比高達89%。其次是美國和日本，分別占比3%和2%。
  

• 2025年以來，中國市場已有多家量子測量企業獲得融資。從披露數據來看，單筆投融資最高金額為1.31億元（國儀量子D輪）。
  
• 未來量子測量有望在新材料與新體系探索、量子傳感網絡與分布式測量、量子人工智能與優化控制、Hybrid量子-Classical系統、標準化與產業化推進等方面取得突破進展。
  

（1）背景

量子測量利用冷原子、氮空位色心、單光子、里德堡原子等技術路線，廣泛應用于時鐘同步、重力測量、量子雷達、量子定位等高精度領域。根據預測，到2030年全球量子測量市場規模將達數十億美元。

面對這一重大機遇，中國在量子精密測量領域正積極搶占領先位置。中國科學院等科研機構在量子傳感器基礎研究和關鍵技術攻關方面屢獲成果，自主研發的高精度原子鐘已達國際先進水準。截至2025年11月11日，中國是全球量子精密測量專利最多的國家，專利數量為1033項，占比高達89%。其次是美國（3%）和日本（2%）。

量子測量正迎來產業化的重要窗口期，目前可以商用的量子測量設備產品包括量子時鐘、量子重力儀、量子磁力計及其衍生產品、光量子雷達等。

圖表1 量子測量產品類型

來源：融中咨詢

（2）行業定義及發展歷程

• 行業定義

量子精密測量旨在利用量子資源和效應，實現超越經典方法的測量精度，是原子物理、物理光學、電子技術、控制技術等多學科交叉融合的綜合技術。

量子測量是量子力學中的關鍵概念，涉及對量子系統狀態的觀察，其結果會導致量子系統的狀態坍縮到確定態。量子資源和量子調控帶來了發展契機、新內涵新原理、新體系、新方法與新技術，有望實現如時間、電場、磁場、相位、重力、溫度等物理量超越經典技術極限的量子精密測量。

• 發展歷程

量子測量先后經歷了理論奠基階段、計量領域初步應用階段、全面量子化階段、突破與產業化階段等階段。近年來，中國在量子測量領域取得多項突破，成功研制高靈敏度量子磁力儀，利用超導量子干涉器件（SQUID）或原子磁強計等技術，實現地磁場、生物磁場等微弱磁場的精準探測；此外，在量子陀螺、量子重力儀等方向亦有進展，推動量子測量技術向導航、地質勘探、生物醫學等領域延伸，形成從基礎研究到產業應用的完整鏈條。

圖表2 量子測量歷史

來源：融中咨詢

（3）量子測量行業現狀分析

• 政策情況

近年來，中央和地方加大政策扶持力度，加快量子信息產業發展，為量子精密測量市場的發展提供了強大的推動力。2024年5月，中央網信辦、市場監管總局、工業和信息化部發布《信息化標準建設行動計劃（2024-2027年）》，加快量子信息標準布局，推動術語、功能模型、參考架構等基礎通用標準研制，開展量子計算、量子通信、量子測量等關鍵技術標準研究。

圖表3 量子測量相關政策

來源：各政府網站，融中咨詢

• 特性

量子測量主要具備不確定性、波函數坍縮、量子糾纏、非破壞性測量的特性。

圖表4 量子測量特性

來源：融中咨詢

• 應用情況

從應用領域來看，當前量子測量技術以軍事國防應用為主（占比43.2%），民用（30.6%）與科研（26.2%）占比較低。國防軍事領域，這些高靈敏度傳感器可以檢測物理量（如光、磁場和振動）的微小變化，為軍隊在威脅檢測、態勢感知和早期預警系統方面提供了重大升級。民用領域，量子測量技術在醫療、通信、能源、交通等領域均有著巨大的應用潛力。

圖表5 量子測量下游應用情況

來源：融中咨詢

應用場景方面，量子測量產品已在航天導航、國防預警、生物醫療、能源勘探、交通運輸等多個高精度場景實現部署。國內科研團隊與初創企業正加速推進樣機轉化和工程試驗，部分量子測量設備已進入市場采購環節。

圖表6 量子測量應用領域

來源：融中咨詢

從2023年至2035年，量子精密測量需求持續增長，應用場景日趨多元：

小眾高精領域：如網絡時頻管理、心理健康治療、老年癡呆癥診療等，雖市場規模有限，但高精度特性為精準數據與解決方案帶來可能；

大規模商業化領域：航空交通管制雷達、無衛星導航、深海探測、電池改良、智能駕駛等，對高精度測量需求激增；

前沿技術拓展：量子雷達憑借高分辨率與高靈敏度，在國防安全、環境監測、航空管理等領域展現獨特優勢，有望成為下一代雷達技術核心。

• 投融資情況

2025年以來，中國市場已有多家量子測量企業獲得融資。從披露數據來看，單筆投融資最高金額為1.31億元（國儀量子D輪）。2018-2025年主要的融資事件如下：

圖表7 2018-2025年中國量子精密測量行業代表性企業融資事件匯總

來源：融中咨詢

• 技術驅動

量子測量技術涵蓋了眾多基礎測量技術，目前較為成熟且得到廣泛應用的技術主要包括冷原子干涉技術、離子阱控制技術、金剛石氮空位（NV）色心技術、超導量子遂穿效應、原子蒸氣技術等。

圖表8 量子精密測量行業技術

來源：融中咨詢

（4）市場規模及競爭格局

• 行業市場規模

2024年全球量子測量市場規模約16.7億美元，同比增長14.4%；其中北美、歐洲、中國量子測量規模分別占比38.9%、28.1%、18.0%。中國近年來在量子測量領域發展迅速，中國科學院等科研機構在量子傳感器基礎研究和關鍵技術攻關方面屢獲成果，自主研發的高精度原子鐘達到國際先進水準。

圖表9 量子精密測量全球規模占比

來源：融中咨詢

到2035年，量子精密測量的市場規模預計達到44.97億美元。其中，重力測量領域將占據10.9億美元的份額。

• 競爭格局

國內量子精密測量市場仍處于亟待發展的階段，眾多企業參與量子精密測量研發、生產及使用的環節當中，競爭日益激烈。

量子精密測量行業細分設備領域，量子時鐘參與競爭的企業主要有：天奧電子、中微達信、感知未來、華信泰、星漢時空等；量子重力儀參與競爭的企業主要有：國盾量子、中科酷原等；量子磁力計參與競爭的企業主要有：國盛量子、國儀量子、未磁科技、昕磁科技等；量子雷達參與競爭的企業主要有：國耀量子、國睿科技、光韻達等。

圖表10 量子精密測量細分行業

來源：融中咨詢

（5）市場規模及競爭格局

• 產業鏈圖譜

上游：涵蓋低溫設備、磁體、光源/激光器、探測器等基礎材料和元器件。

中游：通過對上游產品集成，以及開發與產品配套的軟件或系統，提供整體解決方案，主要包括量子時鐘、量子重力儀、單光子雷達等系統產品。

下游：基礎科研、生物醫療、環境勘測、工業檢測等應用領域。

圖表11 量子精密測量上下游情況

來源：融中咨詢

圖表12 量子精密測量產業鏈

來源：融中咨詢

（1）量子探測成像

• 應用場景

量子成像是以量子光學為基礎，通過操控光場的量子特性（如糾纏、關聯、漲落）實現的新型成像技術。其核心原理可分為糾纏光子對成像和經典熱光場強度關聯成像兩類，前者基于量子糾纏特性實現物像分離探測，后者利用熱光場漲落關聯突破傳統成像系統的衍射極限 。

該技術在軍事偵察領域通過雙光路關聯設計實現穿透散射介質成像，在戰場環境中可探測兩公里外目標細節；生物醫學領域量子關聯顯微技術分辨率突破80納米，配合單光子雪崩二極管（SPAD）探測器實現活體細胞動態觀測。

• 痛點及用戶需求

量子成像比常規的激光全息成像更方便。但是，量子成像需要的成像時間較長,一般要幾秒鐘時間，不適于快速成像的場合，而且就目前的技術而言，產生大量的糾纏光子對還有困難。

• 解決方案

從技術路線上來看，通過提供高精度的同步解決方案、重力梯度測量、氣象監測和射頻傳感，量子精密測量技術為智能電網的高效運行、氣候變化的監測和理解、環保決策的制定以及大氣層動態變化的理解提供了重要支持。

具體的解決方案方面，在量子精密測量類型方面，涵蓋了時間、測量、重力、慣性、目標識別等多個方面，反映了量子精密測量技術在軍工領域的廣泛應用。此外，美國、中國、德國、瑞士、芬蘭等國均為全球醫療健康領域提供了先進的量子磁力測量解決方案。

圖表13 量子探測成像應用領域

來源：融中咨詢

• 企業展示

國儀量子：國儀量子涵蓋了增強型量子傳感器等核心關鍵器件、科學儀器裝備，以及賦能行業應用的技術解決方案，目前已交付千余臺高端科學儀器，客戶主要集中于高校與企業研發中心，產品出口至英國、意大利、西班牙等國家和地區。

華工科技：華工科技業務涵蓋激光技術、光通信等多個領域，其中量子業務營收占比約25%。公司研發量子測量激光器及傳感器，與高校合作推進量子傳感技術落地，是全球少數量產量子點激光器芯片的企業之一。公司在量子雷達技術方向有所突破，主要應用于低空經濟監測，探測距離提升3倍。此外，公司在量子磁力計方面有布局。

（2）量子磁力計

• 商業模式

量子磁力計是一種基于量子精密測量技術的超高靈敏度磁場傳感器，它利用量子力學原理對極弱磁場進行測量，其靈敏度可達到傳統傳感器的數千倍，甚至能探測到地球磁場的百萬分之一大小的信號。?相比傳統磁力計，基于原子自旋效應等量子原理的磁力計在靈敏度、分辨率和穩定性方面實現數量級提升。這項技術被視為量子科技產業化的重要代表，正在多個領域引發變革。

產學研用深度融合的模式正成為行業發展的重要推動力。上游激光器、量子光源、控制系統等關鍵部件的技術水平持續提升，為整機開發奠定基礎；中游科研機構、創新團隊和企業共同推進產品研發，不同類型的產品陸續面世，有利于加速技術創新。下游通過與重點用戶單位的協同創新，產品在實際應用場景中的性能得到持續優化。

• 場景及需求

量子磁力計以其無創、無輻射、無造影劑、抗電磁干擾等優勢，成為醫療診斷中的重要工具。例如，量子磁力計可以探測到比地磁場微弱數億倍的人體心磁、腦磁信號，為無創心腦疾病早期診斷提供了全新工具。應用推廣呈現明顯梯度特征。以下為重點應用領域的發展前景：1）生物醫學領域率先實現商業化突破。在腦磁圖、心磁圖等醫療診斷領域，量子磁力計可實現對神經信號的精準檢測，為疾病早期診斷提供新手段。這一領域對設備性能要求最高，但也最具商業化價值。2）資源勘探領域應用潛力巨大。在地下礦產資源勘查、油氣田探測等場景，量子磁力計可顯著提升探測深度和精度。

• 解決方案梳理

中國的“未磁科技”已推出可用于心肌缺血輔助診斷的心磁圖儀。此外，基于SERF（無自旋交換弛豫）或NV色心技術的量子磁力計，正在推動心磁圖、腦磁圖的商業化，實現無創、無輻射的精準功能成像。美國Genetesis公司的心磁圖儀已獲得FDA突破性設備認證。

• 企業展示

啟科量子：啟科量子在北斗量子授時方面有業務，此外，公司憑借其量子精密測量技術，在工業檢測領域開展國際市場。啟科量子為法國電力集團開發的量子電流傳感系統，通過金剛石氮-空位色心技術，實現了對高壓電纜電流的非接觸式精確測量，測量精度達到皮安級別。

天奧電子：國內原子磁力計產品化的核心企業。其產品屬于光泵原子磁力計，已實現批量化生產，應用于腦磁/心磁信號探測（用于腦科學研究和醫療診斷）、地球物理勘探（探測地下異常體）和零磁科學裝置等領域。

（3）量子時鐘

• 商業模式梳理

量子時鐘是一種基于量子力學原理制造的高精度計時設備,它通過測量原子或分子的量子狀態變化來提供時間信息，其精度遠超傳統的原子鐘。

較于傳統的銫原子鐘，量子時鐘在計時方式上顯得更為出色。它通常利用更高頻率的光學躍遷，例如可見光或紫外激光，來實現每秒數百萬億次的滴答頻率。這樣的設計使得時間分辨率得到了顯著的提升，高達數百甚至上千倍。2023年全球量子時鐘市場銷售額達到了4.51億美元，預計2030年將達到19.05億美元，年復合增長率（CAGR）為23.0%（2024-2030）。

量子時鐘作為量子精密測量技術的核心分支，利用原子或離子的量子態實現超高精度計時，其行業動態受技術進展、市場增長和政策推動多重因素影響。

• 應用領域及需求

隨著5G網絡的建設、人工智能和信息社會的進步，傳輸的大數據對各種智能移動終端的時間同步提出了更高的要求。量子時鐘可以為遠程控制移動網絡終端和各種人工智能設備提供高精度的時間基準，在軍事應用中，量子時鐘可以安裝在各種武器上，如遠程彈丸，以提高打擊精度。它也可以安裝在各種便攜式個人設備上，以保持移動作戰單位和指揮系統之間的高精度時間同步。預計原子鐘將在信息戰場上發揮重要作用。

此外，在科學研究中，天文學家需要精準記錄天體信號的到達時間，才能算出天體的距離和運動軌跡；物理學家研究引力、相對論時，也需要超高精度的計時工具來驗證理論。在日常生活中，量子時鐘的精準度也有影響——比如金融交易中，股票、期貨的交易時間精確到毫秒級，量子時鐘能確保交易的公平性；電力系統中，不同區域的電網需要精準同步，量子時鐘能避免電網頻率波動，保障供電穩定。 ??

• 應用方案梳理

?軍事與國防應用?：各國軍方積極推動量子時鐘研發，以提升情報收集、偵察能力和精確打擊武器的同步精度。例如，英國國防部正秘密開發量子鐘，旨在減少對GPS等全球導航衛星系統的依賴，在敵對環境中實現高精度時間同步與導航。?美軍同樣攻關量子時鐘技術，目標是實現比GPS更精準的導航與通信，增強戰場信息優勢。??

?通信與數據同步?：隨著5G、人工智能及大數據技術的發展，移動終端、數據中心和金融交易系統對時間同步的精度要求急劇提升。量子時鐘能提供穩定的高精度時間基準，確保分布式系統（如跨洲數據庫）的數據一致性與高效處理。?

?導航與空間技術?：全球導航衛星系統（GNSS）依賴原子鐘進行定位，但量子時鐘的更高精度（如誤差低于1秒/數十億年）可顯著優化衛星導航、航空航天及深空探測的可靠性。?例如，量子時鐘可提升GPS的穩定性，支持更復雜的導航算法。

?科學研究與基礎物理?：在基礎物理實驗（如引力波探測、暗物質研究）中，量子時鐘的極端精度有助于驗證理論模型并推動時間標準的革新。國際計量局已將銫原子鐘作為秒的定義標準，而量子鐘正成為下一代時間基準的候選。

• 企業展示

天奧電子：中國電科旗下，布局原子鐘（量子時間頻率測量），應用于北斗導航系統。 天奧電子將量子力學原理與傳統測量技術結合，開發高精度測量設備，重點聚焦以下方向：1）原子磁強計：作為核心產品之一，具備高靈敏度和高精度特性，已應用于腦磁信號監測、地球磁場測量及材料科學研究。不過，公司明確表示該技術尚未進入核聚變和腦機接口領域。2）原子鐘：融合量子物理與電子技術，屬于量子技術產品，主要用于高精度時間頻率測量，在通信、導航等領域有重要價值。天奧電子在原子鐘、量子雷達技術上占據優勢，2025年新簽量子測量訂單為1.8億元。

國測量子：?國測量子核心突破的芯片原子鐘技術，基于相干布局囚禁（CPT）理論，公司自主研發的芯片原子鐘實現了?高精度（時間穩定度達3×10?11，2000年僅累積1秒誤差）、低功耗（約100毫瓦）和微型化?，核心性能超越國際同類產品。該技術解決了激光器、氣室等關鍵器件的“卡脖子”問題，并實現全國產化生產。

（4）量子慣導

• 應用場景及需求

量子慣性導航系統是一種不依賴于外部信息、也不向外部輻射能量的自主式導航系統，具有高隱蔽性、全時空間工作的優勢，在國家安全等領域具有重要的應用價值。

通過對原子的量子調控，基于原子自旋、冷原子干涉效應的量子陀螺儀和重力儀可實現超高靈敏度的慣性測量，有望達到水下航行100天之后的定位誤差小于1千米，實現長時間完全自主導航。

此外，從慣導原理來看，慣導在計算位置的時候，首先得計算出速度，而計算速度的時候，需要知道姿態。也就是說，在計算位置的時候，并不是只用加速度計輸出就可以了，還需要陀螺的輸出。這整個過程耦合了陀螺和加速度計的誤差，并且包含上個時刻的位置速度姿態誤差等具有較大影響的誤差源。

• 解決方案梳理

慣性導航技術擁有軍民兩大領域的應用全景，其技術路徑隨精度、成本、環境的需求而演變，市場驅動力由國防安全主導向大規模民用商業化拓展。

圖表14 量子慣導應用領域

來源：融中咨詢

• 企業展示

國盾量子?：國盾量子?的量子精密測量業務包括量子重力測量等技術，這些技術與高精度慣性導航原理相通，已在地質勘探等領域實現應用。??公司依托中國科學技術大學的技術背景，在量子傳感器和精密測量系統方面具備研發能力，可為量子慣導提供技術基礎。

?中電信量子集團?：作為中國電信旗下的量子科技平臺，該集團控股國盾量子，并推動量子技術產業化。其布局涵蓋量子精密測量，例如在量子重力儀等產品上與工業、地質等領域合作，這些技術可延伸至導航定位場景。??集團強調產學研融合，可通過生態合作加速量子慣導的探索。

（5）量子重力測量儀

• 商業進程

量子重力儀作為高精度重力測量技術的核心載體，依托量子干涉現象實現對重力場的納米級感知，已成為全球尖端科技競爭的戰略高地。中國在該領域的布局始于20世紀60年代的原子鐘研究，伴隨國家量子科技戰略的深化，量子重力儀逐步從實驗室走向產業化。中國本土企業正在完成量子重力儀從實驗室到商業化的轉型，有望通過量子信息技術在重力精密測量領域實現突破，并由此進入精密測量儀器行業。

• 應用場景及需求

量子絕對重力儀在國防軍事、國土測繪和資源普查等方面也具有較廣的應用前景。通過布設基于量子絕對重力儀的高密度地球物理重力網，可以提供長時連續的重力基準和無漂移重力異常觀測。通過和傳統的地震觀測手段相結合，提高對重點區域重力中長期變化的觀測和分析能力，從而得到更高精度的時變地球物理場模型，提高對地震的風險評估能力。這就是量子絕對重力儀的主要應用方向之一。此外，量子絕對重力儀在國防軍事、國土測繪和資源普查等方面也具有較廣的應用前景。

• 解決方案梳理

中國科大量子重力儀團隊于2015年開始量子重力儀的研發，至今已研制完成五代小型化可搬運量子重力儀樣機，關鍵指標已處于國內外同原理重力儀的領先水平，并在儀器研制的基礎上開展有絕對重力連續觀測、流動絕對重力勘測等外場演示驗證。

圖表15 中國科大量子重力儀團隊研制歷程

來源：融中咨詢

• 企業展示

國盾量子：國盾量子是全球少數掌握量子保密通信核心技術與工程化能力的公司之一，核心業務是量子保密通信產品的研發、生產與技術服務，主要產品包括量子密鑰分發（QKD）設備、量子密鑰管理/分發網絡、光量子交換機等，并深度參與了“京滬干線”、國家廣域量子保密通信骨干網絡等國家級重大項目建設。

中科酷原：中科酷原成立于2020年，是國內專注于將量子精密測量技術從實驗室推向產業化的創新企業。公司致力于為科研機構、企業研發部門、工業生產、國防軍工和教育科普等領域提供量子技術產品，包括量子精密測量儀器、量子傳感核心部件、中性原子量子計算、原子量子芯片等。

微伽量子：微伽量子是一家專注于量子慣性傳感與導航技術的高科技企業，核心團隊擁有深厚的冷原子物理研究背景。公司戰略聚焦于將原子干涉技術同時應用于重力測量與慣性導航兩大方向。專注于量子重力儀研發制造，其絕對重力測量精度達10微伽量級，性能在國際排名相對靠前 。作為浙江省科技型中小企業，公司自主掌握量子重力儀核心技術，研制多款工程樣機并服務于科研院所。

新材料與新體系探索：尋找可在更高溫度下展現量子效應或對干擾更魯棒的新材料和量子體系是關鍵方向。例如：探索二維材料中的新型自旋缺陷用于磁傳感。研究拓撲量子材料等。

量子傳感網絡與分布式測量：將多個量子傳感器通過量子糾纏聯接成網絡，可實現：超越經典極限的分布式測量，用于大范圍物理場測繪。同步時鐘網絡，構建更精準的時空基準。

量子人工智能與優化控制：利用機器學習算法處理量子測量中的海量數據，優化量子態制備、控制序列和參數估計過程，有望提升測量精度和效率。

Hybrid量子-Classical系統：結合量子傳感器和經典計算處理能力的混合系統，可能是近期內更可行的技術路徑，旨在發揮各自優勢。

標準化與產業化推進：中國及世界多國正通過政策扶持、構建產業生態等方式推動量子技術產業化。制定統一的測試標準和計量規范，對于量子測量技術的商業化應用至關重要。

盡管量子測量技術在醫學成像等領域展現出顯著潛力，例如通過量子傳感與量子成像技術有望實現生物組織的超高分辨率、無創早期診斷，但目前其走出實驗室、實現規模化實際應用仍面臨不少基礎性與工程性挑戰。量子測量技術的真正普及，仍需在材料科學、工程控制、算法優化及系統集成等多個層面取得進一步突破。此外：

量子系統固有的脆弱性：量子態極易受到外部環境（如熱漲落、電磁噪聲、機械振動等）的干擾而發生退相干，這種干擾會破壞量子態的相干性和疊加性，從而導致測量信號衰減、信噪比下降及結果的不穩定性。如何在實際復雜環境中有效隔離噪聲、維持量子態的完整性，是技術走向實用的關鍵瓶頸。

搭建與維護成本高昂：實現高精度量子測量依賴于高度精密的實驗設備和復雜的調控系統，例如極低溫制冷裝置、超高真空環境、穩定激光源以及納米級加工工藝等，這些設備的搭建與維護成本高昂。

海量量子數據分析：測量產生的海量量子數據需借助先進算法與強大算力進行處理、分析與解讀，這對科研團隊及產業界的技術積累、跨學科協作能力以及持續的資金投入均提出了嚴苛的要求。