國儀量子:量子精密測量驅動 鑄就國產高端儀器
——國儀量子董事長賀羽專訪稿
量子科學誕生的一百多年來,已在量子計算、量子精密測量、量子通信等方面產生了巨大的影響力。習總書記2020年召集中央政治局集體學習量子科技,并強調量子科技的重大科學意義和戰略價值。國儀量子,從2016年創立之初,就以公司的名稱清晰表達了其鯤鵬之志:為國造儀,量子科技創新。
目前,全球量子精密測量的研究及產業化正蓬勃發展,2022年,國儀量子首次召開量子科儀節,打造推動量子精密測量技術發展的平臺。2024年,在第三屆量子科儀節盛大召開后,分析測試百科網采訪了國儀量子董事長賀羽,他將為我們詳解量子精密測量的前世今生和未來發展前景,并分享國儀量子顛覆性創新、飛速發展的歷程和經驗,希望與同樣擁有“為國造儀“偉大理想、有志實現顛覆式創新的同仁們共享。
國儀量子董事長暨創始人 賀羽
量子科儀節:量子精密測量賦能產業發展
賀羽首先談到了第三屆量子科儀節,他表示:“量子科儀節于2022年首次召開,是國儀量子打造的產、學、研協同發展的創新平臺;希望通過這一品牌性的盛會,拓展量子精密測量技術的應用場景,讓更多行業與用戶了解、使用上這一顛覆性的技術,從而為產業升級發展做出貢獻。”
去年,我們聯合權威專家團隊,與新能源、半導體、生命科學、醫療健康、能源勘探、航空航天、 基礎科研、計量學等領域的一線行業伙伴,聯合編撰了全球首部《量子精密測量行業賦能白皮書》。“我們致力于成為這項技術的布道者。“賀羽表示,“發布白皮書后的一周內,就有500多名專家與我們聯系,表示他們的場景里可用到量子精密測量技術,其應用場景遠超我們的預期。我們希望與各大行業的專業人士一起,協同創新,擴展應用場景,解決產業升級難題,讓量子精密測量成為一項惠及萬家的普惠技術。“
今年,隨著技術成熟度不斷提升,量子精密測量技術在生命健康、工業檢測等領域已具備了相應的產品與解決方案,可以說2024年是量子精密測量技術產業化應用的元年。“在量子精密測量的元年,我們看到了鋰電池、油氣勘探,電網等眾多應用的探索和落地。“賀羽說道。“今年,我們策劃了一場囊括整個量子精密測量行業的產業盛會—第三屆量子科儀節,希望能夠匯聚行業共識,發揮集體智慧,共同構建起行業發展的良好生態。“
第三屆量子科儀節以“量子精密測量賦能產業發展”為主題,邀請了眾多知名學者及產業端上中下游知名企業作分享報告,內容囊括整個量子精密測量行業,成為全國首屆量子精密測量領域的產業級峰會。本次盛會吸引了200余人現場參會,超200萬人線上觀看大會直播。
超越經典極限 更高分辨率 更高靈敏度
賀羽接下來為我們普及了量子精密測量技術,其目標是利用量子力學原理來提高測量精度,超越經典物理學的極限。這對于科學研究和技術應用都有重大意義。
科學技術發展到今天,很多里程碑式的進步都得益于測量精度的提升。量子精密測量旨在利用量子的方法和資源實現突破標準量子極限的測量精度,是近年來量子信息研究中一個蓬勃發展的領域。這將為保障國家安全和支撐國民經濟高質量發展提供核心戰略力量,也是事關人類未來的關鍵核心技術領域之一。
正如習近平總書記在中央政治局第二十四次集體學習量子科技時強調的,量子科技發展具有重大科學意義和戰略價值,是一項對傳統技術體系產生沖擊、進行重構的重大顛覆性技術創新,將引領新一輪科技革命和產業變革方向。
量子測量技術的特征是:對物理量的測量具有更高分辨率和更高靈敏度,超越經典物理學的極限。首先,更高的分辨率意味著更精密的測量,比如可在一根比頭發絲細 100 倍的針尖上放置一個僅有原子尺度的量子傳感器,從而更好地研究微觀世界,測量單個藥物分子、單個腫瘤細胞。
量子精密測量的第二個特點是:靈敏度非常高。它可以測到很多人們過去測不到的信號,例如心臟、大腦產生的磁場,從而服務于心肌缺血、阿爾茲海默等疾病的早期診斷;除了生物磁的檢測,量子精密測量技術也被應用到新能源領域,檢測電池的異常放電,提高電池安全性能。
量子精密測量的核心技術是量子傳感器,它具有高靈敏、高精度等諸多優勢,使得以往難以捕捉的微弱信號變得清晰可見。
量子傳感系列:寬場NV顯微鏡;量子自旋磁力儀SpinMag -Ⅰ
為國造儀,國儀量子的誕生與使命
初心不與年俱老,奮斗永似少年時。賀羽向我們分享了國儀量子的誕生,源于學生時代的一場報告。“2010年,我還在中國科學技術大學讀大二,在杜江峰院士的報告會上,聽他講了一個買儀器的故事,當時他們東借西湊、千辛萬苦才買了一臺進口儀器,還經歷了臨時加價、維修等待半年的糟心體驗。最后,杜老師說:‘振興自主科學儀器已經刻不容緩了。’這句話仿佛一束光,立即就把我擊中了。”聽完報告后,賀羽夜不能寐,第二天就找到杜老師,申請加入實驗室,希望參與到高端科學儀器的研發事業中來。2010年賀羽進入中國科學院微觀磁共振重點實驗室。為國造儀的夢想,也自此生根發芽。同時2010年賀羽已經開始創業,并在教學儀器的業務中初窺經營之道。
2016年,習總書記親臨中國科學院微觀磁共振重點實驗室視察,強調了核心技術的重要性,并鼓勵科研人員應將科研成果轉化為實際應用,而不僅僅是停留在實驗室階段。受到總書記的鼓舞,2016年12月,國儀量子承接了中國科學技術大學科技成果轉化正式成立,開始將實驗室里的前沿技術,進行工程化、產品化,從而服務于更廣泛的科研與工業用戶。在公司發展過程中,“為國造儀”這一理念深深地根植于企業文化的價值觀。國儀量子的研發工作,一直堅持面向世界科技前沿、面向經濟主戰場、面向國家重大需求、面向人民生命健康。
量子精密測量和高端儀器交相輝映
國儀量子源于中國科學技術大學,團隊在成立之初就掌握了以量子精密測量為代表的先進測量技術,在高端科學儀器、關鍵核心器件的研制領域深耕十余年。“深厚的技術積累與技術自信,讓我們一開始就堅定了用量子精密測量技術切入高端科學儀器行業的發展戰略路線。“賀羽說道。
在公司發展過程中,國儀量子陸續發布了多款商用化的量子精密測量儀器與量子計算產品。例如,2018年發布的首臺國產電子順磁共振波譜儀,2019年問世的全球首臺面向大眾的金剛石量子計算教學機、國內首臺量子鉆石原子力顯微鏡等產品。這些商用產品的問世、交付,串聯起了一條量子信息技術的產業化道路,成為公司發展路上的一個個里程碑。
2018年,國儀量子推出國產首臺商用脈沖電子順磁共振波譜儀(EPR),一舉打破國外壟斷。經過多年發展,相繼推出了X波段電子順磁共振波譜儀全系列產品。截至目前,已在全球范圍內交付了超百臺EPR,和數十臺脈沖功能版EPR, 在EPR這一細分領域,國儀量子目前已在國內取得了市占率的優勢。
賀羽表示:由于國儀量子的出現,EPR的市場總量獲得了20-30%的年增長,而且打破了人們對國產儀器固有的印象:國儀量子不僅可以做好量大面廣的儀器,還可以做好高端、高性能的儀器。2024年,國儀量子向用戶交付了更加高端的W波段脈沖式電子順磁共振波譜儀,標志著中國成為繼德國之后,第二個有能力研發該型譜儀的國家。
2019年,國儀量子發布首款電子顯微鏡,2023年,其電子顯微鏡的訂單量已達兩百余臺,繼EPR之后,再次證明了國儀量子在高端科學儀器方面的實力。中國電子顯微鏡市場規模每年超千臺,從此前幾乎全部使用進口儀器,到如今國產與國外品牌正面競爭,國儀量子將繼續改寫中國高端科學儀器的歷史。
原始創新、沿途下蛋和集成創新驅動的國儀之路
量子精密測量技術在多個領域實現了應用,其底層技術是一致的,國儀量子根據不同客戶的應用需求、場景與工況進行了相應的技術創新與產品開發。成立七年來,國儀量子逐漸走出了一條原始創新、沿途下蛋和集成創新驅動的創新發展之路。
所謂原始創新驅動,是指承接學校的科技成果轉化,并在國家省市級多項重點研發項目的支持下,不斷進行原始創新,陸續研制并發布了多款“人無我有”“人有我優”的高端量子科學儀器。
沿途下蛋驅動,是在公司的高端科學儀器產業化過程中,誕生了一系列關鍵部件,且均取得了關鍵指標的突破。這些部件形成的產品,不僅提升了國產化率,同時為公司帶來了更廣闊的市場空間。
集成創新驅動,隨著原始創新設備和關鍵器件在市場的推廣應用,國儀量子在量子產業和科學儀器行業形成了集聚效應,龍頭企業源源不斷提出應用場景需求,更多優秀的人才團隊不斷聚攏,場景、技術、人才多要素融合發展,形成了以量子測量儀器為核心的先進儀器產業集群雛形。
以成就客戶為中心
國儀量子目前主營產品包括電子量子傳感系列、順磁共振系列、電子顯微鏡系列、氣體吸附分析系列、微弱信號測量產品、油氣勘探產品以及量子科技教育產品等。
成立七年多來,國儀量子為海內外數千家客戶的科學研究與工業檢測提供了先進可靠的產品與服務,其中包括美國康奈爾大學、新加坡國立大學等海外客戶。據統計,2022-2023年期間,用戶在研究中使用國儀量子的電子順磁共振波譜儀、量子鉆石系列量子精密測量儀器、電子顯微鏡、氣體吸附分析儀共發表445篇文獻,其中影響因子大于10的有92篇,涵蓋材料科學、能源科學、環境科學、有機化學、生物醫藥、電化學與凝聚態物理等多個研究領域。
同時,國儀量子始終堅持以客戶需求為導向的研發策略,將客戶體驗放在首位。今年5月,國儀量子與中國科學技術大學理化科學實驗中心聯合成立了“自主研制科學儀器聯合實驗室”,為用戶提供零延時的售后服務、科研獎勵服務、技術支持服務以及新品體驗服務。
量子精密測量有望開啟百億應用市場藍海
展望未來,賀羽表示:“量子精密測量正在加速走向各行各業。”
目前,量子精密測量已經在科學研究、醫療、國防等行業得到示范應用,主要是作為科學家的眼睛,幫助科學家探索未知,產品形態是一款一款的科學儀器。現階段,我們正在為全球數以百計的科研團隊提供科學儀器,幫助他們拓寬人類認識世界的邊界。
第二階段,將從曲高和寡的頂天走向萬家燈火的立地。基于量子精密測量技術,將會涌現出一批集成化、小型化的專用設備,可以用于疾病早篩、產品檢測、信號測量等各個方向,將會有更多的行業了解到這項技術。
第三階段,隨著應用場景的進一步開拓,量子精密測量將會迎來工程化的進一步成熟和應用成本的大幅度降低,將出現可廣泛應用于終端設備的芯片式量子傳感器。到那個時候,量子精密測量應用的市場規模將達到百億美元的級別。