2025全球量子传感产业发展展望

2025 全球量子传感产业发展展望 202502 量子科技年度系列报告 融合赋能产业新程 量子传感作为量子技术三大核心领域之一，正以其卓越的高灵敏度和高精度，重新定义人类感知微观世界的方式。它不仅革新了从磁场、重力到时频、温度等多维度的测量技术，还推动了计量学从传统范式向更精确、更稳定的新体系的转变。然而，目前量子传感的发展仍主要局限于单点应用，传感器通常独立运行，未能形成有效的协同效应，这在一定程度上制约了其整体潜力的发挥。 未来，随着感知层、传输层、平台层和应用层等多层架构的构建，量子传感器将从单点应用迈向网络化协作，形成一个互联互通的量子传感网络。这种网络不仅实现了传感器之间的空间协作，还使数据能够实时共享与远程分析，从而大幅提升复杂系统的全局感知能力和智能化应用水平。 在计量学领域，量子传感器以量子态（如原子、光子等）为参考基准，彻底突破了传统计量链条的精度与稳定性限制。这种变革不仅为国际单位体系（SI）带来了全新的定义标准，还通过量子网络实现了零链条远程溯源，显著提升计量体系的效率与可靠性，为现代科技和工业发展提供了重要支撑。 与此同时，全球主要经济体正加速推进量子传感器网络的研发与应用，努力抢占这一领域的技术与标准制高点。可以预见，未来的竞争将不仅聚焦于技术突破，更在于全球计量体系与标准主导权的争夺。这种竞争将深刻影响国际科技格局与经济体系的未来走向，进一步彰显量子传感领域的战略意义。 展望2025年，量子传感作为未来技术与产业的重要支柱，正在开启全新的时代篇章。 光子盒研究院院长 01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。 02本报告旨在梳理和呈现2024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2024年度量子传感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2024年发生的重要事件。 04本报告版权归光子盒研究院所有，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（2025全球量子传感产业发展展望R光子盒研究院202502）。本报告最终解释权归光子盒研究院所有。 05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。 06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。 07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。 本研究报告基于系统化、科学化和多元化的研究方法论，通过深度数据挖掘、专家洞见提炼、产业建模分析与多维价值链梳理，全方位评估量子科技的技术前沿、市场潜力及其产业化路径。 01多源数据收集与验证：本研究采用横跨多维度、多渠道的精细化数据采集策略，涵盖量子科技领域的多元数据源，包括全球量子产业链中的核心企业公开数据、领先科研机构的技术研发成果、政策法规解读、行业市场洞察及学术文献等。为确保数据的广泛代表性与严谨性，我们对采集数据进行了多轮验证与交叉比对，构建高质量的实证数据集，以支持后续分析工作的科学性与精确性。 02专家网络与深度访谈：通过建立涵盖不同领域的多层次专家网络，本研究与量子科技领域的一线从业人员展开了深度对话。受访专家包括知名量子科技企业的创始团队及技术负责人、行业协会的资深顾问、顶尖高校及科研机构的量子科学家等。访谈以结构化与非结构化相结合的方式进行，围绕技术路径、企业商业模式及未来发展等关键议题展开，从而提炼具有高度前瞻性的洞见。 03先进建模与数据量化分析：结合全球管理咨询领域的实践经验，研究构建了多层次分析框架与量化模型，以揭示量子科技产业的动态趋势和潜在价值。运用各类统计模型、预测算法及市场模拟技术，对投融资活动、市场规模及产业链分布进行量化分析，力求精准刻画量子科技行业的发展路径及关键驱动因素。 04产业价值链及场景化洞察：研究采用端到端价值链分析方法，全面梳理量子科技在产业链各环节中的核心要素，从上游关键技术与核心组件研发，到中下游应用场景开发及市场拓展。系统探讨了量子技术在卫星通信、无源导航、金融、化工、材料、能源电力、基础科研、生命科学等多个重点行业的潜在变革性应用，为行业赋能提供战略参考。 05地区与政策差异化分析：本研究从全球视角出发，开展了区域比较分析，重点评估全球各主要科技国家和地区在量子科技领域的政策扶持、创新生态、人才集聚及技术商业化等能力。基于差异化定位，揭示了区域之间的竞争优势与互补性，为全球量子科技协同发展提供洞见支持。 本篇报告由量子科技服务平台光子盒下属光子盒研究院撰写和发布。感谢包括但不限于以下公司给予技术和素材的支持： 12024产业发展概览 2核心组件进展 3技术商业进展 4全球主要国家发展现状分析 5投融资分析 6供应商评价 7产业分析与预测 8产业展望 9附件 9 20 36 83 92 98 111 117 129 本报告的研究对象是量子传感。量子传感是一个广泛的技术范畴，它不仅包括量子精密测量（含量子传感器）还涵盖了量子传输、量子信息处理以及量子信息感知等多个相关领域按照技术架构划分，量子传感可划分为四层架构，分别为感知层、网络层、平台层、应用层四层。 感知层：即通过量子传感设备对微观世界的变化进行探测和感知，如温度、压力、旋转、位置等，并获取相应的信息和数据。 传输层：作为数据传输通道，主要负责将量子传感设备采集到的信息和数据传输到平台层进行处理和储存。 平台层：主要负责量子传感设备的运行管理、数据处理、分析与存储。通过集中管控量子传感设备，实现统一的网络监控与运维管理；同时结合云计算与人工智能等技术，处理和分析采集的数据，为用户提供决策支持与数据保障。 应用层：将处理后的数据转化为具体的应用和服务。例如，在导航、医疗、电力等领域，数据会根据不同的应用场景被进一步加工和利用，以满足特定领域的需求。 图表量子传感系统架构图 探测器 磁屏蔽 隔振 激光 灯谱 单光子 原子 光学 温度 电磁环境 量子光源 焦平面 固态 超导 感知 原子钟光钟核钟 量子温度计 量子磁力计 量子压力计 量子重力仪梯度仪 量子雷达量子成像 量子加速度计陀螺仪 量子场强计 传感设备 传感单元 光源 环境控制 上游组件 光子盒研究院QUANTUMCHINA20252 传输 4G5GNB 10T以太网、ZigBee Lo5等 设备连接、数据上下行、OTA 边缘网关 raRS48 模式识别 算法 设备管理 数据分析 平台 预处理后处理 软件 设备接入 规则引擎 AI人工智能 高空间时间分辨率的信号处理 数据展示 运维服务 应用 PNT 遥感探测 生物医学 基础科学 国防军工 通信 能源电力 化工材料 网络平台 信息层构成 信息处理 光子盒研究院QUANTUMCHINA20252 由于量子感知层的设备与传感器部分领域仍处于早期研发阶段，应用也在探索中，量子传感的系统建设尚不成熟。因此，本报告的研究对象选取量子传感，但研究重点仍在量子感知层，即量子精密测量。 量子精密测量是利用量子力学特性（如原子能级、基本粒子的自旋等）进行物理量探测和感知的技术，主要通过测量微观粒子在待测物理量作用下的状态变化来实现对物理量的测量，并且依赖于对微观粒子状态的精确操控和读取。 根据实现方式不同，量子精密测量主要分为囚禁原子离子、固态自旋、超导以及其他传感技术；根据测量的物理量不同，其主要分为磁场、电场、时频、位移相位、旋转、压力、温度、重力等量子传感器。 量子磁力仪量子时钟量子雷达量子重力仪量子陀螺仪量子场强计量子压力计量子梯度仪 光泵磁力计 SERF磁力计 NV色心场强计 CPT磁力计 NV色心磁力计 SQUID 磁力计 NV色心温度计 量子温度计 里德堡原子场强计 绝对重力梯度仪 绝对重力仪 量子照明雷达 干涉式雷达 量子增强雷达 NV色心压力计 图表量子精密测量的技术与应用图谱 微波钟光钟核钟 芯片级原子钟 核磁共振陀螺仪 NV色心陀螺仪 SERF陀螺仪 原子干涉陀螺仪 光子盒研究院QUANTUMCHINA20252 01 2024产业发展概览 目录 01 产业发展概览 01创新突破应用多元 02科研引领产业方向 03技术驱动产业生态 04政策助力产业融资 05区域合作生态显现 06应用广泛潜力巨大 07多元发展驱动变革 01创新突破应用多元 2024年，精密测量领域取得多项突破性技术进展，包括对原子核能级的精准操控、极弱磁场测量、原子级电场探测等，在高精度和灵敏度等方面，提供了全新的方法和工具。 从技术原理到传感器性能，精密测量不断实现突破 4月，德国维也纳工业大学与德国联邦物理技术研究院在国际上首次利用激光将原子核推升至更高能态，并且精确地追踪它恢复到初始状态的过程。 4月，中国科学技术大学研究团队首次利用暗态自旋实现极弱磁场的量子放大，指出极弱磁场测量技术还具有更高的灵敏度极限。 7月，由德国于利希研究中心、于利希亚琛研究联盟等组成的研究团队开发出一款完全集成的移动量子传感器，成功在原子尺度上实现电场和磁场的精准探测，是世界首款原子级量子传感器。 9月，美国科罗拉多大学博尔德分校与NIST等团队利用VUV频率梳直接激发钍229核钟跃迁，确定其绝对跃迁频率，与锶87原子钟频率比测量精度提高六个数量级。 2024年，量子精密测量技术在多个测量领域取得突破性进展，尤其是在实际应用方面实现创新，为未来的自主导航和地球物理研究提供了全新方案。 量子精密测量技术不断从实验室走向实际应用 5月，英国DSIT宣布联盟成功演示全球首次基于量子的惯性导航系统飞行；8月，美国波音公司完成全球首个多量子传感器飞行测试，实现无GPS导航飞行。 5月，浙江工业大学全省量子精密测量重点实验室携手中国地质大学（北京）、杭州微伽量子科技有限公司，在国际上首次在300米深处开展绝对重力测量实验。 8月，美国NASA科研团队和加州理工学院喷气推进实验室研究团队，分别利用超冷原子探测太空周围环境的变化。 02科研引领产业方向 整体来看，2024年量子精密测量领域在中高水平论文的产出量相较2023年实现 了显著提升，各类顶级期刊文章数量均呈现增长态势。尤其是《自然通讯》，文章数量从2023年的91篇增加到了2024年的120篇。 9124 172 120 1216 图表20232024年量子精密测量领域相关期刊发文量对比图 721591 124 11 《物理评论快报》 《自然》 《自然通讯》 《自然物理》 《自然光子学》 注释：《物理评论快报》（PhysicalReviewLetters）；《自然》（Nature）；《自然通讯》（NatureCommunications）； 《自然物理》（NaturePhysics）；《自然光子学》（NaturePhotonics） 光子盒研究院QUANTUMCHINA20252 这些权威期刊的文章数量显著增长，表明量子精密测量领域正不断取得基础理论与实验方法的突破，涵盖新型量子态操控、噪声抑制技术及精密测量极限的重新定义。 同时，该领域正与其他学科如生物医学、地球科学和材料科学深度融合，其高灵敏度和高精度特性为传统测量难题提供了新解决手段，并开拓了新兴应用场景的可能性。 特别是在光子学领域，量子精密测量的应用研究正逐步升温，基于光学传感的技术有望推动量子