來源：中國科學(xué)報(bào)    記者：趙廣立

國儀量子推出的量子鉆石原子力顯微鏡

2016年12月底創(chuàng)立，5年時(shí)間里融資5輪，最近一輪（C輪）融資數(shù)億元人民幣，并于2021年被評(píng)為“獨(dú)角獸企業(yè)”，這家公司就是國儀量子——孵化自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的量子精密測量儀器產(chǎn)業(yè)初創(chuàng)公司。

訊飛創(chuàng)投的投資總監(jiān)孫嘯天憶起對(duì)國儀量子的投資，至今仍能感受到當(dāng)年的興奮。2018年3月，投資團(tuán)隊(duì)到國儀量子溝通參與A輪融資，4月底就完成了投資決策：作為A輪領(lǐng)投方，訊飛創(chuàng)投給這個(gè)當(dāng)時(shí)創(chuàng)立僅1年多的團(tuán)隊(duì)投出4000萬元。

這些數(shù)字的背后，是量子精密測量技術(shù)落地應(yīng)用所帶來的無限魅力。

中國科學(xué)報(bào)報(bào)道版面

賀羽，年輕的90后創(chuàng)業(yè)者，曾就讀于中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)少年班。2016年從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)杜江峰院士團(tuán)隊(duì)出來創(chuàng)辦國儀量子時(shí)，已經(jīng)是他第三次投身創(chuàng)業(yè)：“該掉的坑都掉過了，在國儀量子倒不覺得有什么不順。”

“量子傳感器是人類能研制的最‘小’的傳感器。”賀羽向《中國科學(xué)報(bào)》介紹：“最小意味著它能測量一些我們用現(xiàn)代儀器測不到的信號(hào)，比如微弱的磁場、神經(jīng)元放電、血液中的痕量標(biāo)識(shí)物等等，它是打開微觀世界的一把鑰匙。”

物質(zhì)的電磁場、溫度、壓力等物理量與量子體系發(fā)生相互作用后會(huì)改變其量子狀態(tài)，而通過對(duì)這些變化后的量子態(tài)的檢測，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)這些物理量的高靈敏度測量。量子精密測量就是基于量子力學(xué)基本特性——如量子能級(jí)、量子疊加、量子糾纏等，實(shí)現(xiàn)超越經(jīng)典極限的一項(xiàng)測量傳感技術(shù)。如今，隨著量子信息技術(shù)水平的整體提升，量子態(tài)操控技術(shù)已趨成熟，量子精密測量的應(yīng)用水平也大為提高。

簡單的理解就是，由電子、光子、聲子等微觀載體構(gòu)筑的量子體系就像是一把高靈敏度的尺子，借助它就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)諸如時(shí)間、壓力、溫度、磁場乃至重力等各物理量更精密的測量，因此又稱“量子傳感”。

并且，利用量子糾纏或者量子態(tài)壓縮，還可以進(jìn)一步提高測量靈敏度。

例如，讓N個(gè)“量子尺子”的量子態(tài)處于一種糾纏態(tài)上，待測量信號(hào)與這N把量子尺的作用就會(huì)相干疊加，信號(hào)將隨著被量子相干效應(yīng)實(shí)現(xiàn)N的平方根放大倍數(shù)的“增強(qiáng)”，這樣的測量精度就會(huì)突破經(jīng)典力學(xué)的散粒噪聲極限，接近量子力學(xué)理論范疇內(nèi)所能達(dá)到的最高精度——海森堡極限。 

基于量子精密測量技術(shù)研制的儀器，相比一些傳統(tǒng)科學(xué)儀器是“降維打擊”，因?yàn)榭茖W(xué)儀器天然追求更高靈敏度和更高精度。這在賀羽看來，給了國產(chǎn)科學(xué)儀器研制“換道超車”的機(jī)會(huì)。

高端科學(xué)儀器是科學(xué)研究、工程探測、醫(yī)療臨床等*的重要工具，但由于精密儀器技術(shù)要求高、制造難度大，全球范圍內(nèi)只有來自發(fā)達(dá)國家的儀器巨頭如賽默飛世爾、島津、羅氏診斷、布魯克等具有完善的供貨能力，且處于壟斷地位。

而高端儀器長期以來依賴進(jìn)口，讓包括中國在內(nèi)的許多國家不得不付出高價(jià)購買的同時(shí)還要仰人鼻息，可謂“天下苦壟斷廠商久矣”。

量子精密測量技術(shù)在科學(xué)儀器方面的落地應(yīng)用，正在改變這一尷尬現(xiàn)狀。“我們研制的不少儀器一經(jīng)推出就是‘世界*’，不僅樹立了國儀量子的品牌，也奠定了國產(chǎn)高端儀器打破國外科學(xué)儀器巨頭壟斷的基礎(chǔ)。”賀羽對(duì)《中國科學(xué)報(bào)》說。

賀羽形容量子精密測量儀器是一個(gè)“鼎新帶動(dòng)革故”的創(chuàng)業(yè)賽道。他介紹說，基于量子精密測量技術(shù)，國儀量子瞄準(zhǔn)高端儀器市場缺口，錨定人無我有、人有我優(yōu)的“為國造儀”理念，展現(xiàn)了新技術(shù)的競爭力。

2018年10月，國儀量子發(fā)布的*臺(tái)脈沖式電子順磁共振波譜儀，自主創(chuàng)新多項(xiàng)核心技術(shù)，*空白，突破國際禁運(yùn)，并在關(guān)鍵性能指標(biāo)上實(shí)現(xiàn)超越；2019年11月，國儀量子發(fā)布世界*量子鉆石原子力顯微鏡，能“看到”納米級(jí)的微觀磁結(jié)構(gòu)，在量子科學(xué)、化學(xué)與材料科學(xué)以及生命科學(xué)和醫(yī)療等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。

目前，國儀量子已經(jīng)具備了多款量子傳感器從研發(fā)到生產(chǎn)的核心能力，一些儀器設(shè)備甚至開始銷往美國、澳大利亞等發(fā)達(dá)國家，銷售額也逐年翻番。賀羽透露，2021年國儀量子訂單總金額已跨過2億元關(guān)口，2022年有望實(shí)現(xiàn)翻番增長。

盡管訂單數(shù)量節(jié)節(jié)攀升，但賀羽也坦承，國儀量子所撬開的量子傳感儀器市場還只是冰山一角。

“一方面，量子精密測量技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)測量儀器是降維打擊，存量市場潛力還很大；另一方面，量子精密測量還有許多待發(fā)掘的市場應(yīng)用場景，新的需求還會(huì)不斷地誕生，增量市場藍(lán)?？善?。”賀羽說，他們現(xiàn)在每年要拿出占營收約40%的費(fèi)用用于研發(fā)投入，除技術(shù)創(chuàng)新研發(fā)投入外，還開展場景創(chuàng)新研發(fā)，一些新應(yīng)用場景的儀器也在做預(yù)研或規(guī)劃。

國儀量子也并非量子精密測量技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的獨(dú)行者。放眼全球，瑞士量子傳感解決方案開發(fā)商Qnami就是一家與國儀量子旗鼓相當(dāng)?shù)母偁帉?duì)手。后者于2017年從巴塞爾大學(xué)物理系創(chuàng)立，專注于量子顯微鏡系統(tǒng)市場，并已有多款產(chǎn)品在材料研究領(lǐng)域推出。16年孵化于ULM大學(xué)的量子增強(qiáng)成像技術(shù)開發(fā)商N(yùn)Vision，致力于將量子傳感技術(shù)應(yīng)用于醫(yī)療領(lǐng)域的分子診斷，開發(fā)新一代功能核磁成像裝置。

此外，一些傳統(tǒng)儀器儀表科技巨頭也在相關(guān)細(xì)分領(lǐng)域開始采納量子精密測量技術(shù)，并開展相應(yīng)產(chǎn)品研制或制定產(chǎn)品研發(fā)計(jì)劃。

如美國傳統(tǒng)制造商洛克希勒馬丁公司，有專門的研究小組，探索研制和使用量子傳感器解決全球?qū)Ш叫l(wèi)星系統(tǒng)的信號(hào)干擾問題；蔡司在開展基于量子弱磁傳感器在腦科學(xué)研究、腦機(jī)接口方向的潛在應(yīng)用。德國工業(yè)巨頭博世集團(tuán)，目前正著手探索量子精密測量技術(shù)在汽車傳感上的應(yīng)用——2月18日，博世集團(tuán)剛剛通過其發(fā)布渠道宣布成立全新初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)，旨在將量子傳感器商品化。

環(huán)顧國內(nèi)，類似國儀量子這樣的初創(chuàng)企業(yè)并不多，但我國已有或已開展量子精密測量技術(shù)開發(fā)的研究團(tuán)隊(duì)也不在少數(shù)。

比如，2021年3月，位于浙江的之江實(shí)驗(yàn)室就曾宣布，其于2019年7月正式立項(xiàng)的量子精密測量大科學(xué)裝置完成了“里程碑節(jié)點(diǎn)成果驗(yàn)收”。公開信息顯示，該裝置基于光動(dòng)量效應(yīng)，探索集中在高精度力學(xué)量的量子傳感技術(shù)方向，上述成果的取得“為力學(xué)量量子傳感技術(shù)發(fā)展奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)”。

再如，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)教授盧征天團(tuán)隊(duì)，曾提出原子阱痕量分析方法、自主研發(fā)基于激光冷原子阱技術(shù)痕量同位素分析實(shí)驗(yàn)裝置，并將其創(chuàng)造性地應(yīng)用于環(huán)境樣品中稀有同位素的探測，進(jìn)而用于為古地下水與冰川定年。

“我們只是眾多量子精密測量技術(shù)中的一個(gè)例子，它的空間是很廣闊的，技術(shù)應(yīng)用也日新月異。”盧征天在接受《中國科學(xué)報(bào)》采訪時(shí)說，量子精密測量比較常見應(yīng)用與時(shí)間、質(zhì)量、溫度等物理量的測量，原子鐘就是一個(gè)“明亮的例子”，借助量子技術(shù)，原子鐘的計(jì)時(shí)準(zhǔn)確度達(dá)到了理論最高水平。

盧征天這一技術(shù)在市場上亦有應(yīng)用落地。記者查詢公開信息獲悉，我國原子鐘、時(shí)間同步設(shè)備和系統(tǒng)主要供應(yīng)商“天奧電子”就主營時(shí)間頻率產(chǎn)品等的研發(fā)設(shè)計(jì)、生產(chǎn)銷售，其營收中有近57%來自頻率系列產(chǎn)品、42%來自時(shí)間同步系列產(chǎn)品。值得一提的是，作為“量子科技概念股”，天奧電子自2018年9月3日在A股上市以來，股票漲幅達(dá)274%。

量子精密測量的政策“東風(fēng)”，也吹得正勁。

2022年1月28日，國務(wù)院發(fā)布了《計(jì)量發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》(下文稱《規(guī)劃》)，提出在2035年建成以量子計(jì)量為核心、科技水平一流、符合時(shí)代發(fā)展需求和國際化發(fā)展潮流的國家現(xiàn)代先進(jìn)測量體系。

《規(guī)劃》重點(diǎn)介紹了對(duì)于計(jì)量基礎(chǔ)研究、計(jì)量應(yīng)用、計(jì)量能力建設(shè)與計(jì)量監(jiān)督管理的整體要求。在專欄2“計(jì)量基礎(chǔ)理論與核心技術(shù)研究”中，《規(guī)劃》提出，要“重點(diǎn)開展量子精密測量和傳感器件制備集成技術(shù)、量子傳感測量技術(shù)研究”。

從《規(guī)劃》的措辭和篇幅設(shè)置中可以讀出，量子精密測量技術(shù)和高端儀器國產(chǎn)化在其中扮演著重要的角色。

作為以量子精密測量為核心技術(shù)、高端科學(xué)儀器為主營產(chǎn)品的高新技術(shù)企業(yè)，國儀量子表態(tài)要抓住國家戰(zhàn)略機(jī)遇：“將面向世界科技前沿、堅(jiān)持面向經(jīng)濟(jì)主戰(zhàn)場、堅(jiān)持面向國家重大需求、堅(jiān)持面向人民生命健康，加大關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)力度，為提高國家科技創(chuàng)新能力、促進(jìn)經(jīng)濟(jì)社會(huì)高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量。”

談及未來發(fā)展，賀羽告訴記者，量子測量技術(shù)的成果落地，工程化人才隊(duì)伍建設(shè)是關(guān)鍵。“這是練內(nèi)功的過程”。目前，國儀量子研發(fā)隊(duì)伍中，有70%是工程化人才。

國儀量子是高瓴資本布局量子技術(shù)賽道的第一個(gè)入口，后者領(lǐng)投了國儀量子的B輪融資。高瓴資本看重的，也是創(chuàng)業(yè)團(tuán)隊(duì)不僅有“根正苗紅的量子技術(shù)”，還擁有技術(shù)落地能力，“有望發(fā)展成為量子信息和科學(xué)儀器行業(yè)龍頭企業(yè)”。

“儀”路前行，賀羽表示歡迎國內(nèi)更多初創(chuàng)團(tuán)隊(duì)加入這個(gè)賽道中來：“量子精密測量技術(shù)的轉(zhuǎn)化落地空間足夠大、蛋糕也夠大，更多隊(duì)伍的加入，只會(huì)讓我國高端科學(xué)儀器品牌越來越強(qiáng)。”