一、北美

北美在全球各大洲中量子精密测量领域整体技术实力最强的地区，主要研究国是美国和加拿大。并且，从发表的高水平期刊文章的研究团队也可看出两国在量子精密测量领域开展了合作研究。

美国

美国自年发布国家量子倡议（NQI）法案以来，量子精密测量作为NQI的一个重要发展的领域，几乎涉及所有美国量子技术报告。

表3美国涉及量子精密测量的主要报告

下表中提及的大学和研究机构为美国较为典型性的量子精密测量的参与方，此外，哈佛大学、西北大学和耶鲁大学等也有量子精密测量研究。

表4美国主要量子精密测量研究机构

加拿大

国家研究委员会（NRC）是加拿大最大的研究和技术组织，年以来先后推出“量子光子传感和安全（QPSS）计划”、“物联网：量子传感挑战计划”两项与量子精密测量相关的国家科技实施计划。

表5加拿大主要量子精密测量研究项目

表6加拿大主要量子精密测量研究机构

二、欧洲

欧洲量子精密测量领域技术为实力最强的是英国、德国和法国，同事，瑞士、奥地利、丹麦等国也不同程度的参与了量子精密测量研究，以下主要为英、德、法三国量子精密测量研究情况。

英国

年，英国形成了协调一致的国家量子技术计划（UKNationalQuantumTechnologiesProgramme:NQTP），该计划是政府科研机构（EPSRC、STFC、IUK、Dstl）与国家物理实验室（NPL）、商业、能源和产业战略部（BEIS）、政府通信总部（GCHQ）、国防部（MoD）和国家网络安全中心（NCSC）一起建立发展伙伴关系的十年计划。年，发布的《NQTP策略意图》报告显示，NQTP国家中心有4大分支，其中与量子精密测量相关的是UKQuantumTechnologyHubSensorsandTiming（英国量子传感和计时技术中心）和TheUKQuantumTechnologyHubinQuantumImaging（英国量子成像技术中心），参与其中的大学包括格拉斯哥大学、赫瑞瓦特大学、伯明翰大学、诺丁汉大学、南安普顿大学、帝国理工学院、布里斯托大学、艾塞克特大学、萨塞克斯大学。

德国

年3月，德国发布《国家量子系统议程（AgendaQuantensysteme）》，这是一项十年计划，其中涉及量子精密测量领域。

德国成立慕尼黑量子科技中心（MCQST），参与大学为路德维希马克西米利安大学（LMU）和慕尼黑工业大学（TUM），合作研究所为马克斯普朗克光科学研究所（MPQ）、瓦尔特迈斯纳研究所（WMI）和德国博物馆。

表7德国主要量子精密测量研究项目

法国

年1月，法国宣布了一项主要发展量子科技上游的国家战略PEPR（Programmeetéquipementprioritairederecherche）由CNRS（法国国家科学研究中心——法国最大的政府研究机构）、CEA（法国原子能和替代能源委员会——法国政府自主的能源、国防和安全、信息技术和衍生技术领域的研究机构）和INRIA（法国国家信息与自动化研究所）试点，是该战略的上游研究组成部分。此外，参与量子精密测量研究的非私营机构还有InstitutFourier（傅里叶研究所）、InstitutNéel（尼尔研究所）、LPMMC（凝聚态介质物理和建模实验室）、Pheliqs（光子电子与量子工程实验室）、SPINTEC（自旋电子实验室）、CEA-Tech（工业技术研究实验室）、UGA（格勒诺布尔-阿尔卑斯大学和波尔多大学等。

表8法国主要量子精密测量研究项目

除了法国政府支持的量子精密测量研究外，法国Thales（泰雷兹）集团是法国在航空航天、国防、地面交通运输、安全和制造电气系统领域的供应商，每年向量子技术投资10亿欧元在量子传感器、量子通信和后量子密码领域。在量子传感器领域的研究为：

1、超导量子干涉器件（SQUID）。以开发微型量子天线，以检测射频频谱中很大一部分的通信信号，并提供竞争优势，特别是在低频下。这些超导装置可以在脑成像和粒子检测等领域应用。

2、固态量子传感器。例如金刚石氮空位色心，已经证明它们能够测量极其细微的磁场。这种类型的超灵敏传感器可用于多种应用，从生物传感器到磁共振成像（MRI）和金属缺陷检测。

3、利用稀土离子表征和处理射频和光信号。基于稀土离子的连续宽带射频频谱分析仪提供了一种缓解网络拥塞和优化频率利用的方法，还可应用于军事情报。

4、用于飞机的基于冷原子技术的量子惯性导航系统。一架从巴黎起飞的仅配备常规惯性导航系统的飞机可以在几公里以内的精度降落在纽约。借助新型量子传感器，飞机将能够以一米以内的精度导航和着陆。

三、亚洲

亚洲的国家中，日本在光技术、机电工程、仪器设备等领域积累深厚，为其发展量子精密测量提供了良好祭奠；中国在量子信息科技领域着力发展量子计算和量子通信并取得较好的成果，但未来潜在的高端仪器设备、传感器等领域“卡脖子”的风险依然很高，中国也逐渐加强量子精密测量领域的发展。

中国

年1月，国务院印发《计量发展规划（-）》，提出加强计量基础和前沿技术研究。实施“量子度量衡”计划，重点研究基于量子效应和物理常数的量子计量技术及计量基准、标准装置小型化技术，突破量子传感和芯片级计量标准技术，形成核心器件研制能力。研究人工智能、生物技术、新材料、新能源、先进制造和新一代信息技术等领域精密测量技术。

年2月，科技部发布《“十四五”国家重点研发计划“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项年度项目申报指南（征求意见稿）》。年3月，科技部发布《“十四五”国家重点研发计划“地球观测与导航”重点专项年度项目申报指南（征求意见稿）》。

表9中国主要量子精密测量研究机构

日本

Q-LEAP是日本的量子科技计划，执行期是年至年，在量子精密测量领域，日本发布了2项旗舰项目和7项基础研究。

表10日本Q-LEAP量子精密测量的旗舰项目

其中，通过固态量子传感器的先进控制创建创新的传感器系统项目的研发目标是：开发具有高灵敏度和高空间分辨率的脑磁图（MEG）原型；开发用于监控电池和功率设备中的电流和温度的系统的原型。

表11日本Q-LEAP量子精密测量的基础研究

四、总结与观点

1、全球主要科技国已部署量子精密测量战略，实施计划基本明确

各主要科技国都在近些年以官方形式宣布将量子精密测量纳入重点科研计划，并上升至国家战略层面。不同国家实施细节、公布方式有所差异，可能是国家对相关技术的认知度、本国相关技术先进程度等造成的。例如，仅有美国发布了独立的量子传感器报告，并将美国过去和未来研究的量子传感器作以介绍，明确了美国量子传感器未来主要发展方向及其潜在价值。其他国家并未发布独立的量子传感器报告，与量子传感器相关的实施策略往往出现在量子科技报告（含量子计算、量子通信、量子精密测量）中。中国的“十四五”规划或其他纲领性文件中并未详细指明中国在量子精密测量里将要取得哪些重点突破。不过，从中国各主要量子精密测量科研院所和大学的研究方向中可初见端倪。英国已明确2大研究中心，专注一量子精密测量领域的研究。其他上述主要科技国也在官方渠道（网站、报告等）不同程度指明量子精密测量发展计划。

2、各国研究量子精密测量的细分领域、研究主体、研究方式有所差异

从各国的量子精密测量技术实施计划来看显示，不同国家支持和推进量子精密测量技术发展的方式有一定的差距，这和国家经济实力、科研机构数量、量子相关技术积累程度、科研人才数量有着密切关系。例如，德国作为工业强国，有与其他国家不同的科研技术转化组织和体系，像Fraunhofer（弗劳恩霍夫）这样以利用科学技术创造新型产品和应用的模式，有利于新技术的推广。再比如，日本将“利用高灵敏度重力梯度传感器建立地震预警方法”作为量子战略的基础研究项目，主要原因可能还是日本是地震多发的国家，且日本当前量子重力仪领域无突出产品或技术。

3、欧美国家合作紧密程度高于亚洲国家

绝大多数国家的科技政策或量子精密测量发展政策中都表现出合作的意愿和态度。欧美国家在语言和文化上与亚洲国家还是存在较大差异，受语言、文化、地域等影响下，从发表的高水平论文作者及机构、量子技术研究联盟、量子产业生态联盟、国家量子合作签署等方面都可以看出，欧美在量子技术发展的各个领域合作频繁、涉及面较广。例如，尽管中国始终强调国际化、开放化，也有一些顶尖学府长期与国外研究团队合作，但受限于语言、文化、政治等因素，以及全球新冠肺炎疫情导致的限制出行政策，都使得在前沿技术的共研、交流、合作方面，与世界主要科技国的合作紧密程度不及欧美。

一、量子精密测量产业生态概况

量子精密测量领域的产品和技术种类较多，产业生态尚在发展中，但微波原子钟、SQUID磁力计、冷原子重力干涉仪、原子力显微镜、电子顺磁共振波谱仪等相对成熟的产品其细分行业产业链已清晰；其他已在实验室完成原型机或逐步商业化的产品其产业链也已逐渐清晰。

产业链上游基本为美国、英国、德国、日本的企业，提供可为量子系统使用的激光、低温系统、磁体环境、真空系统、电子元器件、线缆、材料（特殊金属、金刚石、稀土等）等。

产业链中游主要为量子时钟、量子磁测量、量子重力测量、量子科研和工业仪器设备等的供应商。中游企业通过对上游产品进行一定的集成，以及开发与产品配套的软件或系统，提供整体解决方案，产品为原子钟（微波钟、光钟）、量子磁力计（SQUID/OPM/SERF/NV色心）、冷原子干涉重力仪、陀螺仪、加速度计、原子力显微镜、电子顺磁共振波谱仪、量子雷达等。

产业链下游为应用方，即中游产品或技术的采购方，一般为地理定位系统开发及运维方、国防军工单位、大学及科研院所、国家政府部门（地震局、地质局、天文台、授时中心等）、航空航天企业、能源勘探企业、生命健康企业、汽车制造企业、电信网络企业、广播电视企业、金融企业（银行、证券交易所等）等。

图7量子精密测量产业生态

注1：以上公司LOGO仅出现1次，个别公司产品涉及多个领域，例如，AOSense提供原子钟和量子重力仪；国仪量子提供量子磁测量和量子科研仪器。

注2：目前量子雷达已有国耀量子和中国电科涉及，但全球商业化公司极少，纳入“其他量子设备”中。

1、量子时钟时频

目前商业化的产品主要是各类微波原子钟（铷钟、氢钟、铯钟）、微波芯片级原子钟，以及时频同步类产品（协议）。正在商业化的有光钟和芯片级分子钟，例如，瑞士Oscilloquartz公司的光学铯原子钟解决方案已于年4月在日本TOYOCorporation部署。

全球拥有原子钟技术的国家中，美国和欧洲的商业化公司较多；其他地区商业化的公司极少，技术主要掌握在国家计量标准制定及研究相关院所。全球原子钟供应商有：氢原子钟——Symmetri

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