2024量子精密测量产业发展展望

全球量子精密测量产业发展展望 2024/02 量子信息年度系列报告 作为第二年发布量子精密测量产业报告，2024版报告涵盖了量子时钟、量子磁力计、量子重力仪和量子雷达等技术与产品，由于2023版量子精密测量报告中我们已对这些主要技术进行过介绍，本次报告我们重点关注量子精密测量技术在过去一年中的主要进展及其对各个领域的影响。 我们制作行业研究报告的目的，是为政策制定者、研究开发人员、商业人士等提供关键的信息参考，以及我们的观点，以支持他们在这一迅速变化的技术和商业环境中做出明智的决策。 本报告通过深入的技术评估和市场分析，呈现出量子精密测量领域当前状态，以及未来发展趋势的多维视角。我们从整机系统出发，系统的介绍了2023年不同量子测量技术或产品及其上游领域的具体进展，并针对其不同进展给出了未来发展方向的对应预测。同时，本报告基于产业发展的角度给出了不同量子精密测量设备当前以及未来发展的具体应用场景。下游市场的广泛应用不仅标志着量子对于精密测量与计量科学的巨大效用，对与行业中的供应商来说，也预示着新的商业机会和挑战。 随着技术的进步和产业的发展，本次报告中，我们更多地关注了量子精密测量技术的商业化进程，包括市场潜力，对行业应用的展望，以及面临的主要挑战和机遇。 我们相信，量子精密测量技术的发展将不仅仅是科学上的突破，更是逐渐改变我们社会生活方式的重要力量。我们期待与各位读者共同见证量子技术在未来几年中的变革和成就，也感谢大家对我们研究工作的关注和支持。 ICV前沿科技咨询总监、高级副总裁：Jude Green 本报告体现的内容和阐明的观点力求独立、客观，本报告中的信息或所表述的观点均不构成投资建议，请谨慎参考。 01 02本报告旨在梳理和呈现2023年度内全球与量子细分技术和产业领域发生的重要事件，涉及数据及信息以公开资料为主，以及对公开数据的整理。并且，结合发布之时的全球经济发展状态，对短期未来可能产生的影响进行预判描述。 03本报告重点关注2023年1月1日至2023年12月31日间量子细分行业发生的相关内容，以当地时间报道为准，以事件初次发布之时为准。对同一内容或高度相似内容的再次报道，若跨年度，不视为2023年发生的重要事件。 本报告版权归ICVTA&K和光子盒所有，其他任何形式的使用或传播，包括但不限于刊物、网站、公众号或个人使用本报告内容的，须注明来源（2024全球量子精密测量产业发展展望[R]. ICVTA&K&光子盒.2024.02）。本报告最终解释权归ICVTA&K和光子盒所有。 任何个人和机构，使用本报告内容时，不得对本报告进行任何有悖原意的引用、删减和篡改。未经书面许可，任何机构和个人不得以任何形式翻版、复制、发表、印刷等。如征得同意进行引用、转载、刊发的，需在允许范围内。违规使用本报告者，承担相应的法律责任。 本报告引用数据、事件及观点的目的在于收集和归纳信息，并不代表赞同其全部观点，不对其真实性负责。 本报告涉及动态数据，呈现截至统计之时的情况，不代表未来情况，不够成投资建议，请谨慎参考。 本篇报告由全球前沿科技咨询机构ICV邀请中国量子科技服务平台光子盒联合撰写和发布。 感谢包括但不限于以下公司给予技术和素材的支持： Contents目录 01. 2023产业发展概览5 03.核心组件24 04.行业应用30 05.投融资37 06.供应商评价44 08.产业展望70 09.附件77 012023产业发展概览 03.下游应用市场前景广阔 01 2023年，量子精密测量领域呈现多样性和分散性。各领域发展路线多元，从量子陀螺仪到量子电场强计、再到量子加速度计，各自处于不同阶段，反映了科研进展和应用需求的多元化。不同物理量的量子传感器成熟度存在差异，量子陀螺仪尚未展现优势，量子电场强计相对成熟，差距反映了技术挑战和商业应用的不同情况。传感器产业利润 技术成熟度 起步期 成熟期 成长期 •代表企业：天奥电子、•全系统集成的新测量方案，可搭配经典系统使用，适配量子传感器网络，设备芯片化、可手持，参数比经典传感器好3个数量级以上•在成本可控的前提下，量子传感器与经典传感器多为替代关系，少部分将与经典传感器互补共存 未来，不同量子传感器之间的成熟度差异将逐步缩小，技术的不断创新将成为推动产业发展的主要动力，跨领域的合作将进一步加强，解决特定领域的技术难题，推动整个产业向成熟和商业化迈进。未来量子精密测量将进一步以技术创新、标准完善和市场扩展为主导，合作推动技术实用化，标准制定提高可比性，量子传感器逐渐小型化和集成化推动产业链向前发展。各领域发展趋向协同，形成更完善的生态系统。技术突破将主导整体趋势，跨领域合作解决技术难题，推动产业向成熟和商业化迈进，取得显著成果。 02 新版产业生态概览图较此前ICV发布版本，新增若干企业logo，在结构上也做了新的调整。 03 量子精密测量技术在各领域的下游应用市场展现出广阔的前景。从2023年到2035年，不同领域对于量子精密测量的需求逐渐增长，呈现出多元化的应用场景。 首先，对于一些低市场规模的应用，如网络时频管理、心理健康治疗等，虽然市场规模相对较小，但量子精密测量的高精度和灵敏度为这些领域带来了更为精准的数据和解决方案，为技术的逐步商业化提供了契机。特别是在老年痴呆症治疗、气候变化对抗等领域，量子精密测量的精确诊断和数据采集能力将成为未来关键技术，推动这些领域的创新和发展。 其次，随着技术的不断成熟，大规模商业化的领域也将在未来几年逐渐崛起。例如，航空交通管制雷达、无卫星导航、卫星导航等领域对于高精度测量的需求逐渐增大，量子精密测量技术将在这些领域发挥更为重要的作用。而在深海探测、电池改良、智能驾驶等领域，量子精密测量的高灵敏度和高精度将成为技术突破的助推器，为产业的不断升级提供动力。 最后，2023年至2030年之间，量子雷达技术的应用也将逐渐拓展。量子雷达的高分辨率和高灵敏度使其在国防安全、环境/能源监测、航空交通管理雷达等领域具有独特优势。预计随着技术的进一步发展，量子雷达将在未来成为下一代雷达技术的重要组成部分。 02 整机系统 02.量子磁力计 03.量子重力仪 04.量子加速度计&陀螺仪 05.量子雷达 07.软件算法平台 01 2023年量子时频测量进展 原子钟作为一种相对成熟的量子精密测量产品，具有高度准确和稳定的时间测量能力。目前光学原子钟技术正迅速拓展其应用领域，涵盖了铁路移动通信、数据中心、国防和科学测量等多个行业。这一趋势表明光学原子钟不仅在科学实验室中有着卓越表现，还逐渐走向实际应用，为不同行业提供精准的时间测量和同步服务。 铷钟/铯钟/氢钟 •Microchip发布的5071B型铯原子钟可在失去卫星信号后仍可提供保持长达数月100 ns的精确时间；•AdtranOscilloquartz推出采用卫星时间和定位技术的新同步解决方案可确保在卫星信号中断的情况下也能恢复功能。 CPT原子钟 •中国首条芯片级原子钟生产线在天津华信泰科技有限公司落成投产，年产能力可达3万台。 量子时钟 冷原子钟 •Infleqtion的原子钟Tiqker荣获军事+航空航天电子创新者白金奖。该产品是一种原子频率基准，具有在多个领域广泛应用的潜力，包括智能电网、金融时间戳、科学测试等。 光钟 •中国科大的研究团队，成功研制了万秒稳定度和不确定度均优于5×10-18（相当于数十亿年的误差不超过一秒）锶原子光晶格钟。该成果对未来实现远距离光钟比对、建立超高精度的光频标基准和全球性光钟网络奠定了重要的技术基础。 在原子钟的发展过程中，持续提升性能是关键的趋势之一。针对光学原子钟，不断提高频率稳定性和延长保持时间是研究和发展的主要方向。这种性能提升旨在满足不同应用领域对更高精度和更长时间同步的需求，为用户提供更可靠的时间基准。 原子钟技术在面对GNSS漏洞和网络攻击时的可靠性和安全性成为行业关注的焦点。随着对全球导航卫星系统（GNSS）的依赖增加，对其受到干扰和攻击的担忧也在上升。因此，原子钟技术的发展不仅致力于提供更好的性能，同时也强调了在面对潜在威胁时确保系统的安全性。这促使研究人员和企业在技术升级和创新方面加大投入，以应对日益复杂的网络安全挑战。 各技术路线概况 铷、铯钟是目前最成熟和最广泛应用的原子钟技术，主要应用于卫星导航、军事、通信等领域，市场规模较大，但由于其频率稳定性和准确度受到物理极限的限制，难以满足未来更高的计时需求。光钟是目前最先进和最高精度的原子钟技术，主要应用于科学研究、国家授时、量子信息等领域，市场规模较小，但由于其频率稳定性和准确度远高于铷、铯原子钟，有望成为未来重新定义秒的基础。 目前原子钟市场的发展方向主要受到多个因素的综合影响，其中技术创新是推动市场发展的主要动力。在技术创新方面，原子钟技术不断取得突破，体现在以下几个关键方面。 首先，提高原子钟的频率稳定性和准确度是技术创新的一个核心目标。通过不断突破物理极限，原子钟能够满足更高精度的计时需求，使其在各个领域得到更广泛的应用。其次，降低原子钟的体积、功耗和成本是另一个重要的技术创新方向。实现原子钟的微型化、集成化和商业化将拓展其应用领域，使其更适用于便携式、手持式设备等多样化场景，同时提高市场规模。 同时，开发新型原子钟也是技术创新的重要方向。其中包括芯片级光学原子钟、分子钟等的研发，探索新的物理原理和技术途径。这些新型原子钟有望为未来原子钟的发展提供全新的可能性，推动市场不断向前发展。 02 2023年量子磁力测量进展 目前，量子磁力计领域呈现出多元化的发展现状。SQUID、OPM、SERF、NV色心等不同类型的磁力计技术在医学、量子导航、材料研究等领域都取得了显著的进展。 SQUID磁力计 •Somfit的SQUID脑磁图仪从美国食品和药物管理局获得批准，在美国上市；•漫迪医疗发布漫迪谛听高灵敏度心磁图仪设备灵敏度达5fT/Hz½，兼具高稳定性和高动态范围；通过研发AI智能分析模型，心磁图分析诊断的准确度已达87.8% OPM磁力计 •Genetesis公司推出的CardioFlux无创心磁图仪，可识别心脏中的心肌缺血情况，对于冠状动脉微血管疾病的非侵入性诊断具有重要意义 量子磁力计 SERF磁力计 •昕磁科技研发用于心肌缺血辅助诊断的心磁图仪获医疗器械注册批准正式上市，设备灵敏度可达地球磁场强度的千万分之一，可不接触的感知心脏心肌电活动产生的极弱磁场信号在生理和病理状态下的微弱变化 NV色心磁力计 •中科大与国家同步辐射实验室团队利用NV色心作为量子传感器探测神经元突触的动态连接；•波士顿学院团队使用NV色心磁场传感器来成像光电流产生的局部磁场，并重建光电流的完整流线；•博世量子传感（NV色心磁力计与量子陀螺仪）与斯图加特展览集团合作为参展商提供展示和应用实例的论坛,目前公司已参与了8个量子传感项目 未来，量子磁力计技术将朝着多个方向不断发展，推动其在各个领域的广泛应用。首先，磁力计的灵敏度和分辨率将成为关注的焦点，以满足特定应用需求。这包括更精确地探测微弱的磁场信号，尤其是在生理和病理状态下的微弱变化，为科学研究和医学诊断提供更为准确的工具。另一方面，多模态整合将成为未来发展的趋势之一。量子磁力计可能会更加注重整合不同类型的磁力计技术，使其能够适应更广泛的应用场景。这种整合有望提供更全面的信息，为研究者和医生提供更多角度的数据，进一步丰富了解磁场变化的方式。 随着技术的成熟，便携性与实用性将是量子磁力计发展的另一个关键方向。便携化的磁力计设备将更容易在医疗、导航等领域得到广泛应用。这样的发展有望使量子磁力计成为实际场景中的实用工具，为移动诊断和实时监测提供支持。智能分析与应用也将贯穿未来的发展。随着人工智能技术的不断发展，量子磁力计设备将更加注重智能分析模型的研发。这一趋势将提高数据处理效率和诊断准确度，使得