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2026
01
四、
量子精密测量
1. 突破经典测量精度极限的综合性测量技术
量子测量，也称量子传感，是指利用量子特性获得超高精度的传感测量技术，即基于对中性原子、离子、光子等微观粒子系统的调控和观测。上提升传感测量的性能。基本原理、是外界的电磁场、温度、力等物理量会改变原子、光子、声子等微观粒子的量子态，可通过分析待测物理量变化导致的量子态改变来实现精密测量。
与经典力学测量技术相比，量子测量的精度可以达到甚至超过海森堡极限，具有可溯源、精度高、效率高、准确性高、可抵抗一些特定噪声干扰等优势，可以广泛应用于导航定位、国防科技、地质勘测、医疗诊断、物理研究、自然资源等多种领域。
量子计算机和量子通信被广泛认为是最有前途的量子应用，但技术研发进展较慢，其中主要原因之一是源自量子系统的弱点——它们对外部干扰的强烈敏感性。量子精密测量便是利用这核心弱点，实现对外部某些物理量的测量，也是近年来量子信息技术的新兴应用定义。
资料来源：中国信通院、ICV TA&K、光子盒、中航证券研究所、东吴研究所
2. 资金投向较为集中，美国投融资领先优势明显全球量子精密测量领域的投融资活动展现出多元化特征，并且投资呈现出集中化趋势。2021 年至 2024 年，全球量子精密测量领域的融资额年复合增长率（CAGR）约 33.90%。2024 年，全球共有 11 家量子精密测量相关企业参与了投融资活动，融资总额达 3.6 亿美元，与量子计算和量子安全领域相比，量子精密测量投融资主要集中在中美等少数国家。其中，美国融资额达 3.09 亿美元，占比达 85.7%，具备明显优势。
资料来源：ICV、国金证券研究所
3.主要应用场景
国防军工：从全球导航卫星系统和全球定位系统的时间测量，到磁异常导航和近地观测的重力、磁场及惯性测量，再到量子增强雷达用于目标识别等，量子精密测量技术全方位地服务于军事任务。基于军工应用对于国家安全重要性，各国更加重视在军工领域的研发，导致各国更倾向于保持相对封闭的研发环境。
医疗健康：在心脏磁图（MCG）和脑磁图（MEG）等细分领域，量子磁力计的无创、无辐射、无造影剂、抗电磁干扰等优势使其成为重要的医疗诊断工具。随着技术的进步，量子精密测量技术有望拓展到癌症诊断、神经疾病治疗等更多医学领域。通过更精准的测量数据，助力医生制定个性化治疗方案，提高治疗效果并减少不必要的医疗干预。在设备方面，未来将着重提高测量精确性，采用更先进的技术和材料提升传感器性能；降低成本，使更多医疗机构能够负担得起；提高设备的便携性和易用性，方便在临床实践中广泛应用。例如，SERF磁力计若在性能、灵敏度和成本上取得突破，可能成为未来医学领域磁力测量的主导技术。
能源环保：欧美国家在该领域处于主要推动者的地位，亚太地区相对欠缺。量子测量通过提供高精度的同步解决方案保障智能电网运行，利用重力梯度测量、气象监测和射频传感等技术为气候变化监测和环保决策提供支持。量子精密测量技术将深度渗透能源环保领域，在智能电网优化方面，实现时空同步精度提升，减少能源浪费；在气候监测与应对中，凭借量子增强雷达的高灵敏度准确监测关键气候因素；在地球科学研究中，为地质学、地球物理学等提供精确的重力场数据。同时，未来的发展将不断追求提高测量精度，研发新型传感器提高灵敏性、紧凑性和可靠性，制定高效数据处理算法提高数据处理的实时性和准确性，设计和制造先进实验装置确保可靠测量。
资料来源：光子盒、方正证券研究所
4.主要应用场景
同步通信：原子钟及其细分技术路线产品推动了飞机与控制塔之间的关键通信、5G 基站和数据中心的同步运行、铁路移动通信系统的精确计时等应用的发展。芯片级原子钟因小型化设计优势有望取代 5G 基站中的晶振技术，提供更高的频率稳定性和时间同步性能，满足 5G 网络等对高精度时间同步的需求。光钟技术凭借其出色的频率稳定性和准确性，将成为金融交易、网络通信等领域的理想时间基准。未来还将注重量子精密测量技术的多模态集成，融合不同类型的测量技术，提高测量的准确性和稳定性，抵御外部干扰，提升同步通信系统
的可靠性和鲁棒性。
科学研究：欧美国家在推动量子精密测量技术在科研领域的发展上扮演着重要角色。比如，在天文研究中，对光学铯原子钟的评估为天文观测提供重要的时间基准；在磁场研究方面，金刚石NV色心可提供高分辨率和高灵敏度的磁场定量数据；在重力研究中，冷原子绝对重力仪用于研究地球质量分布变化；在目标识别上，量子增强雷达在模拟全球排雷工作等场景中验证其能力。其不仅能提供更高精度，在实验中性能卓越，还能为研究微小尺度物理现象提供关键的定量数据，如表面磁场、电流和电场等。在模拟全球排雷工作等实际应用中，量子测量体现出其在复杂环境和综合领域研究中的重要性，推动科研领域对复杂问题的深入理解和突破。
资料来源：光子盒、方正证券研究所
5. 需求VS供给，市场规模
需求：
航空航天——无GPS导航需求：传统导航依赖于全球定位系统（GPS），而量子陀螺仪和加速度计提供了高精度的自主导航能力，可在极端环境（如深空、极地、地下）下实现精准定位。高精度时间同步：卫星导航系统（如北斗、GPS）对量子时钟的需求显著增加，用于确保卫星与地面之间的精准时间同步。深空探测与监测：航天器在深空探测任务中对量子重力仪和加速度计的需求快速增长，用于测量行星表面和地质结构。
国防军工——隐形目标探测：国防领域对量子雷达的需求激增，用于探测隐形飞机、无人机和潜艇等目标，提高军队作战能力。高精度战场导航与感知：量子惯性导航设备在无卫星环境下为潜艇、导弹和无人系统提供精确导航。
医疗健康——高灵敏生物信号检测：医疗健康领域对量子磁力计的需求快速增长，用于非侵入式的心脑磁图（如癫痫和心脏病的诊断）和分子检测。精准医疗：量子传感器支持单分子分析和药物研发，推动个性化医疗的发展。
供给：
1、量子测量设备的研发需要跨学科技术，包括光学、电子工程、量子物理等领域，研发成本高、周期长。
2、核心部件的制造和工艺技术掌握在少数发达国家企业手中，形成较高技术壁垒。例如，超高灵敏探测器和冷原子技术是量子重力仪和磁力计的核心组件，供应商极为有限。
市场规模：
根据ICV TA&K的数据，2022年，全球量子精密测量市场规模达到13.27亿美元，产业整体初具规模。未来随着量子信息科技的发展，会有更多的量子精密测量设备可能会让市场进一步扩大，预计2030年，量子精密测量市场数据增长到25.27亿美元。量子精密测量市场主要包括量子时间测量、量子磁场测量、量子重力测量、以及其他量子精密测量仪器。具体来看，2022年，量子磁场测量仪器(量子磁力计)市场份额排名第一，为41%，其次为量子时间测量仪器(量子时钟)，市场占比34%。
资料来源：中国信通院、光子盒、安全内参网、中华网、方正证券研究所、网易新闻、ICV TA&K、前瞻产业研究院、中航证券研究所
6.主要技术路径
在量子信息三大领域中，量子测量具有技术方向多元、应用场景丰富、产业化前景明确的特点。量子测量各技术方向的发展成熟度有较大差异，既有原子钟、原子重力仪等已成熟商用产品，也有量子磁力计、光量子雷达和量子陀螺等处于工程化研发和应用探索阶段的样机产品，还有量子关联成像、里德堡原子天线等尚处于系统技术攻关的原型机。
资料来源：东吴证券研究所
7. 产业链图谱
量子测量各技术方向的发展成熟度有较大差异，原子钟、原子重力仪等已成熟商用、景子磁力计、光量子雷达和量子陀螺等处于工程化研发和应用探索阶段，量子关联成像、里德宝原子天线等尚处系统技术攻关。量子测量产业链上游主要是系统研发所需的基础材料、元器件和支撑系统提供商。基础材料包括高纯度同位素材料、金刚石、惰性气体等；元器件主要包括激光器、原子气室、光学系统元器件、电子元器件、线缆等;支撑系统主要包括磁屏蔽、真空、低温、隔振等环境保障；上游厂商在欧美集中度较高。目前量子测量技术路线多元，所需上游材料、器件差异性大，给上游整合和优化带来挑战。中游是各种技术方向的系统设备提供商。热原子钟成熟度和商业化成都最高，广泛应用于通信、电力、卫星导航等。近年来，芯片级的热原子钟成为业界关注热点。下游涉及基础科研、国防军工、生物医疗等多种领域。量子测量产业链全球分布情况如下：产业链上游以美、英、德、日企业居多，如Vixor、Photodigm等。中游以欧美和我国企业为主，如国盾量子、国仪量子等。
资料来源：量子信息网络产业联盟、中国信通院、中航证券研究所
8. 国仪量子为“量子精密测量第一股”
国仪量子成立于2016年，是一家以量子精密测量技术为核心的高新技术企业，主要从事高端科学仪器的研发、生产和销售。国仪量子通过持续的技术攻关，已成功研发并量产了电子顺磁共振波谱仪（EPR）、扫描NV探针显微镜、场发射扫描电子显微镜、聚焦离子束电子束双束显微镜等系列产品。
多款核心产品在性能指标上已达到甚至超越国际竞品，打破了国际巨头在国内细分市场的长期垄断地位。其中，基于NV色心传感器技术推出的量子钻石单自旋谱仪、宽场NV显微镜等产品，属于量子信息技术领域的颠覆性创新，被视为国家“新质生产力”的典型代表。
资料来源：国仪量子招股
9. 国仪量子为“量子精密测量第一股”
公司于2019年先后发布了国内首台扫描NV探针显微镜（量子钻石原子力显微镜）和国际首台量子钻石单自旋谱仪，其中扫描NV探针显微镜以获取微观材料磁图像为主，量子钻石单自旋谱仪以获取微观磁谱为主。针对磁性材料测量大视野、高灵敏度的需求，公司于2023年先后推出了国内首台宽场NV显微镜（量子传感显微镜）以及量子自旋磁力仪产品，进一步完善了极弱磁场测量能力。2019年，公司发布了全球首台金刚石量子计算教学机；其后，通过多技术路径验证，选定离子阱技术这一主要技术路线，于2023年成功交付离子阱量子计算机ION I，成为国内首家实现离子阱量子计算机商业化交付的企业。
资料来源：国仪量子招股书
10. 国内进展
南方电网±800kV特高压直流量子电流传感器
量子电流传感器是一种感知能力更强的电网“感官”，看得更远、听得更清晰，既能精准感知到毫安级别的极微弱的电流，又能测量到十千安级别的短路大电流，能够实时监测直流输电线路的运行情况和健康状态。南网数研院依托国家重大项目，开展量子测量原创技术攻关，利用金刚石内部独特的量子特性，通过检测电流产生的磁场来实现非接触电流测量，由于量子的加持，它能实现其它传感器所不具备的超大范围、超高精度和高稳定的电流测量。它是全球首套±800kV特高压直流量子电流传感器。
国仪量子商用低温版量子钻石原子力显微镜
低温版量子钻石原子力显微镜是一台结合了金刚石NV色心光探测磁共振技术和原子力显微镜扫描成像技术的量子精密测量仪器，具有纳米级的高空间分辨以及单个自旋的超高探测灵敏度。该产品目前已实现量产，可用于2K-300K宽温区下高分辨、高灵敏、定量无损的磁学测量，将为我国生命科学、材料科学、凝聚态物理等领域研究提供全新手段。并且，这台显微镜是全球首台商用低温版量子钻石原子力显微镜。另外，钻石NV色心是量子精密测量领域最具潜力的结构，可实现对磁场、电场、温度、应力等物理量的精密测量。MPCVD法可在金刚石中定量掺杂高浓度氮元素，在提升NV色心浓度的同时提升量子磁探测性能。
国盾量子氧化钌温度计
氧化钌温度计是量子计算机的核心器件之一，可用于对量子芯片的工作环境进行测温。由于量子态非常脆弱，量子芯片需要在“绝对零度”条件下运行，每一个微小温度波动都可能导致量子信息技术丢失。“宇宙最低温度”通常指的是0开尔文，也被称为“绝对零度”（约零下273.15摄氏度），是理论上能达到的热力学最低温度极限。使用氧化钌温度计来精准监测量子芯片的工作温度，对于确保量子计算机稳定运行、提高计算的准确性和可靠性至关重要。目前国内氧化钌温度计主要依赖进口，没有能在10mK以下温区进行测量的国产化产品。国盾量子推出的氧化钌温度计，主要应用于6mK-200mK温区的测量，起测温度6mK（接近零下273.144摄氏度），刷新了国内最低起测温度纪录，并具有较高测量精度和灵敏度，能实现连续测量和快速响应。
资料来源：《Diamond quantum sensors: from physics to applications on condensed matter research》、国仪量子、中国兵器工业集团、方正证券研究所
11. 便携式量子测量设备成为新发展趋势
野外科学考察：
在地质勘探、地球物理研究等领域，科研人员常常需要在野外不同环境中进行测量工作。轻量化、便携式的量子测量设备便于携带到偏远地区或复杂地形区域，如山区、丛林、沙漠等，能够随时随地开展高精度测量，获取关于地球重力场、磁场等信息，助力研究地球内部结构、寻找矿产资源等。
应急救援现场：
在地震、洪水、泥石流等自然灾害发生后的应急救援中，需要快速对受灾区域的地质状况、建筑物稳定性等进行评估。便携式量子测量设备可以迅速被运送到现场，为救援决策提供科学依据，例如通过测量重力变化判断地下是否存在空洞或潜在的塌陷风险等。
民用市场普及：
随着量子技术的发展，其在民用领域的应用潜力巨大。如在精准农业中，农民可以使用便携式量子传感器检测土壤的物理和化学性质，实现精准施肥和灌溉；在医疗保健领域，小型化的量子测量设备可能用于疾病的早期诊断和健康监测等。轻量化、便携式的设计有助于量子测量设备进入更广泛的民用市场，满足不同用户群体的需求，推动量子技术的产业化发展。
资料来源：知乎、中国科学院、湖南省工业和信息化厅、方正证券研究所
12. 商业机会及风险揭示
上市公司一览表
注：数据来源Wind、雪球，2025年12月16号，财务数据为2024年全年数据
风险揭示
>技术路径尚不确定：量子计算有多种技术路线(如超导、离子阱、光量子、拓扑量子等)，目前尚未有路线被证明是通往大规模通用量子计算的唯一最优解。不同路线均面临技术瓶颈，任何路线的重大突破或证伪都可能对已形成的市场格局造成颠覆性影响。
>技术瓶颈突破不及预期：量子比特的稳定性、相干时间、门操控精度、纠错能力等关键指标仍需数量级上的提升。若核心底层技术(如纠错码、高精度操控、新材料等)的研发进展缓慢，将极大延迟通用量子计算机的实现时间表。
>商业化落地周期漫长：量子计算(尤其是通用量子计算)的商业化应用可能需10年甚至更长时间，量子传感和通信的落地相对较快，但大规模市场渗透仍需时日。企业可能面临长期投入无果的风险。
>市场需求与支付意愿不确定：当前市场主要由政府研发驱动和早期风险投资支持，真正的企业级付费市场尚未形成。客户对量子技术解决方案的迫切性、适用性和支付意愿仍需市场检验。
>下游应用不及预期：应用生态的贫乏会反过来制约硬件技术的发展。6、核心硬件与材料供应链脆弱:稀释制冷机、高质量低温元件、特种光纤等核心设备的供应链高度集中，可能面临地缘政治、贸易摩擦或产能瓶颈的制约。
>人才短缺与竞争白热化：顶尖量子科技人才全球性稀缺，科技巨头与初创公司之间、国与国之间的人才争夺战日趋激烈，可能导致人力成本急剧上升和团队不稳定。
>知识产权与专利壁垒：后发企业可能面临高昂的专利授权费用或严酷的专利诉讼风险。
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