移动通信网 赵哲超
9月20日,市场监管总局通过央视等多家媒体渠道披露,正加强系统布局,集中推动制定一批量子核心器件国家标准。此轮推进呈现“发布、立项、在研”三线并进的格局:新发布《量子压缩光源技术规范》和《周期极化铌酸锂量子频率转换器件性能测试方法》两项国家标准;新立项《量子技术 连续变量光量子纠缠源技术规范》《电力测量用金刚石氮-空位色心材料性能要求与检测方法》《量子测量 固态自旋量子磁强计性能表征及测量方法》等4项国家标准计划;《量子技术 双光子偏振纠缠源性能表征及测量方法》《量子技术 超高反射率光学薄膜性能表征及测量方法》等多项在研标准稳步推进。量子技术已成为全球科技竞争的战略制高点,而标准体系是产业从实验室走向规模化应用的必要基础设施,此轮国家标准密集布局,直接关系到我国量子产业链上下游的协同效率与产品化进程。
【关键数据】
[1] 新发布量子核心器件国家标准2项
[2] 新立项国家标准计划4项
[3] 在研推进国家标准多项
[4] 我国量子保密通信网络规模达2000公里级
[5] 金刚石NV色心磁力计测量灵敏度达皮特斯拉量级

从技术原理层面看,量子态的制备、操控、传输与测量,构成量子技术区别于经典技术的核心技术链条,量子源、量子态调控器件及量子态测量器件则是实现上述环节的必要支撑。此次新发布的两项标准各有侧重:《量子压缩光源技术规范》针对的是量子精密测量和连续变量量子信息处理的核心器件,压缩光源通过压缩光的量子噪声低于标准量子极限,是引力波探测、量子增强测量等前沿应用的关键;《周期极化铌酸锂量子频率转换器件性能测试方法》则规范了量子频率转换器的评价体系,该器件基于铌酸锂晶体的周期极化结构实现非线性频率变换,是连接不同波段量子系统、构建量子网络的核心调控器件。两项标准统一了纯度、输出功率、光束质量等关键指标与测试方法,为产品研发设计、生产制造与应用选型提供了可量化、可比对的技术依据,改变了此前各厂商自行定义指标、性能难以横向比较的局面。
从产业竞争格局看,标准话语权已成为量子科技国际竞争的重要维度。目前国际标准化组织ISO/IEC已设立量子技术相关技术委员会,美、欧、日均在加速布局量子标准;我国依托全国量子计算与测量标准化技术委员会(SAC/TC578)等机构,已构建起相对完整的标准研制组织体系。此次立项的4项标准覆盖连续变量纠缠源、金刚石氮-空位色心材料、固态自旋量子磁强计等方向,其中金刚石NV色心技术兼具室温运行与高灵敏度特性,在电力测量、生物磁测等场景具有广阔应用空间,国际上有Quantum Design、Qnami等企业先行布局,国内国仪量子等企业已有商业化产品,标准的出台将直接决定国内外产品的同台竞技规则。固态自旋量子磁强计的性能表征标准,则为我国在量子精密测量领域与国际巨头竞争提供了统一评价标尺,有助于引导产业链上下游有序开展技术攻关,推动产品性能优化与迭代升级。
从产业链角度分析,量子核心器件标准化的影响贯穿上游材料、中游器件与下游系统全链条。上游方面,《电力测量用金刚石氮-空位色心材料性能要求与检测方法》直接规范了金刚石材料的质量分级,NV色心浓度、自旋相干时间T2等材料级参数将获得统一检测口径;中游方面,周期极化铌酸锂器件、压缩光源、纠缠源等器件的测试方法标准化,将降低下游系统厂商的选型成本与验证周期;下游方面,量子保密通信、量子计算、量子精密测量三大应用方向均依赖上述器件的性能一致性。成本结构上,标准化有望通过统一规格、批量采购与规模化生产摊薄器件成本——目前高性能量子光源与频率转换器件多为定制化小批量生产,单台价格常达数十万元,标准统一后有望形成规模效应,加速量子设备从科研市场向工业与电力等行业市场渗透。
商业化落地层面,量子核心器件的应用场景正在快速扩展。在量子保密通信领域,双光子偏振纠缠源是量子密钥分发(QKD)系统的核心器件,我国已建成京沪干线等2000公里级量子保密通信网络,纠缠源器件的性能一致性直接关系到网络运维成本;在量子精密测量领域,量子磁强计在心磁图、脑磁图等医疗检测以及地磁勘探、电力故障监测等场景已有试点应用,金刚石NV色心磁力计可实现皮特斯拉量级的测量灵敏度;在量子计算领域,压缩光源与量子频率转换器件是光量子计算和量子互联的关键部件。市场监管总局(国家标准委)明确表示,下一步将继续加快双光子偏振纠缠源、超高反射率光学薄膜等国家标准研制——超高反射率光学薄膜是光学谐振腔的基础元件,反射率每提升一个数量级,腔品质因数与光存储时间同步提升,对连续变量量子计算与引力波探测均有直接价值。
综合来看,此轮量子核心器件国家标准的密集发布与立项,标志着我国量子产业标准化工作从顶层架构搭建进入核心器件深水区。从2项新发布、4项新立项到多项在研标准的梯次推进,量子技术国家标准体系正加速成形。对企业而言,统一的技术规范意味着明确的研发靶标与检验依据,国仪量子、国盾量子等产业链企业将率先受益于标准确定带来的市场扩容;对行业而言,器件标准的完善是量子技术从科研示范走向工程化、产品化的前提,电力、金融、政务等对可靠性要求极高的行业客户,恰恰需要国家标准作为采购与验收依据。下一步,随着双光子偏振纠缠源、超高反射率光学薄膜等标准陆续落地,我国量子核心器件与关键设备的标准链条将逐步补齐,量子产业工程技术标准底座得以夯实,为量子科技产业化进程提供制度性支撑。


