科微量子:构建量子产业新生态
2025/01/20
编者按:党的二十届三中全会提出,建立未来产业投入增长机制。当前,我国的未来产业仍处于产业化初期,是具有显著战略性、引领性、颠覆性和不确定性的前瞻性新兴产业。量子技术作为新一轮科技革命和产业变革的前沿领域,是我国前瞻布局未来产业的一个缩影,将对传统技术体系产生冲击并进行重构,带来重大的颠覆性技术创新。目前,全球主要国家和地区加速推进量子领域的战略布局,我国量子科技的发展也取得了突破性进展。为进一步了解我国量子科技发展现状,探究量子科技企业经营生态,《企业改革与发展》杂志采访了北京量子信息科学研究院研究员、北京科微量子科技有限公司联合创始人杨仁福。
政策护航未来产业,量子科技取得新突破
《企业改革与发展》:党的二十届三中全会通过的《中共中央关于进一步全面深化改革、推进中国式现代化的决定》(以下简称《决定》)提出,“加强关键共性技术、前沿引领技术、现代工程技术、颠覆性技术创新,加强新领域新赛道制度供给,建立未来产业投入增长机制”。请您谈一下对未来产业的理解以及相关政策的出台对未来产业,特别是量子技术的发展起到了哪些作用?
杨仁福:未来产业由前沿技术驱动,当前处于孕育萌发阶段或产业化初期,是具有显著战略性、引领性、颠覆性和不确定性的前瞻性新兴产业。大力发展未来产业,是引领科技进步、带动产业升级、培育新质生产力的战略选择。近年来,国家高度重视未来产业的发展,前瞻布局、审慎理性,出台了《关于推动未来产业创新发展的实施意见》,并在党的二十届三中全会审议通过的《决定》中强调,“完善推动新一代信息技术、人工智能、航空航天、新能源、新材料、高端装备、生物医药、量子科技等战略性产业发展政策和治理体系”。在政策的驱动下,各相关产业也在找准发展的着力点和主攻方向,以扎实推进未来产业迈上新台阶。
以量子科技为例,量子科技是新一轮科技革命和产业变革的前沿领域,有望深刻改变传统技术和产业,成为全球博弈角力的新战场。量子计算、量子通信、量子精密测量,是量子科技的三大领域,这些方向都具有极高的技术壁垒和广阔的应用前景。在国家政策的导向下,地方政府就量子产业发展也相继出台了一系列扶持措施,如成立量子产业联盟、打造量子科技孵化器、设置量子科学基金等。
北京市政府高度重视量子科技的发展。早在2017年12月,北京市政府就联合清华大学、北京大学、中国科学院等北京多家学术单位共同建设了新型研发机构——北京量子信息科学研究院(以下简称“量子院”)。量子院以建设战略科技力量为使命,以重大突破、成果发布、成果落地为导向,坚持科技自立自强,瞄准世界量子物理与量子信息科技前沿,以及国家和北京市在量子信息领域的战略需求,聚焦重点研究方向。同时,量子院聚集了全球顶尖科学家及其团队,致力于搭建世界级的科研实验平台,部署实施重大科技任务攻关。2023年,《北京市促进未来产业创新发展实施方案》发布,该方案面向未来信息、未来健康、未来制造、未来能源、未来材料、未来空间等六大领域20个细分产业方向,打造未来产业策源高地。在未来信息领域,量子信息作为细分产业被提及。2024年,中关村(海淀)量子科技未来产业园和中关村量子科技孵化器的正式揭牌,标志着北京市在推动量子信息技术产业化进程中迈出了坚实的一步。这些平台将为量子科技创业团队和企业提供项目孵化、加速、投资、产业化等系列服务,推动量子科技的快速发展。
《企业改革与发展》:目前,我国在量子科技领域取得了哪些成就和突破性进展?
杨仁福:我国量子科技三大领域取得显著成效。量子通信是我国引领全球创新的代表性研究方向之一,我国在量子通信领域的技术、产品以及通信网络基础设施建设情况均达到国际一流水准,特别是量子保密通信研究处于全球领先地位;在量子计算方面,我国现布局多条国际主流的量子计算技术路线,包括超导量子、光量子、离子阱、中性原子、半导体等;在量子精密测量方面,我国已实现高精度原子钟的自主研发,成为世界上少数可以自行研发并制造原子钟的国家,并已在北斗卫星导航系统中应用。
图为我国(右)与美国(左)微型原子钟对比
高精度时间是一种战略资源,我们国家的高速通信网络、高压输电网络、交通运输网络、金融交易网络等,都需要安全准确的时间来保障。日常生活中,家庭时钟使用的是传统晶振,一天左右的时间就会出现约一秒的误差,而我们团队研发的微型芯片原子钟,十万年也不会差错一秒。微型芯片原子钟,能够提供更高稳定性以及高精度的时间频率标准,如在无人驾驶领域,精准的时间能够提升惯性导航系统的精度,汽车搭载微型芯片原子钟,可在无卫星导航信号情况下实现自主导航,减少因时间误差引发的自动驾驶事故。数据表明,量子院研发的微型原子钟,在频率准确度、频率稳定度及相位噪声等关键指标上,均超过了美国的同类产品。
除了原子钟外,里德堡原子电磁探测系统也是我国在量子科技领域取得突破性成就的代表并在2024中关村论坛年会重大成果专场发布会上亮相。这一系统通过突破扫描式原子超外差技术,实现了基于里德堡原子的连续频谱高灵敏监测,填补了里德堡原子在频谱监测领域的应用空白。信息的无线传输离不开天线,但传统天线大多由金属制成,金属会让电磁场发生形变,导致测量结果不够准确。同时,传统天线一般在接收到电磁波后,通过后端的电子元器件将信号放大,如果遭遇强雷电等极强的电磁场,天线则面临被瞬间烧毁的可能。而?里德堡电磁接收系统的工作原理?主要基于里德堡原子的特性,当原子被激光激发到高量子态时,它们会变得格外敏感,可以化身接收电磁波的天线。这种系统通常被称为原子天线,不仅避免了传统天线因金属结构对电磁场的影响而影响测量的精确度,还不怕强雷电对天线本身可能存在的摧毁风险,更重要的是,它能探测到更宽的电磁波频段,在未来的应用将是革命性的。国内外科研人员都在围绕这项技术进行突破,此前要想运行一台原子天线,需要大量电路、激光等设备与其配套,现在我们可将各类设备高度集成在一个高度约20厘米的标准机箱内,体积大幅缩小,而天线探头为一颗直径仅为厘米级的玻璃泡。同时,辅以团队研发的控制软件,降低对使用者的技术要求,使其通过软件操作便可接收到想要的电磁波信号。
企业助推成果转化,共促量子产业成长
《企业改革与发展》:在2024量子科技和产业大会上,国内共有50余家量子科技上下游头部企业参展。在量子科技领域,国内外科技企业、初创企业与研究机构都在加速布局,以争夺产业生态地位并抢占未来发展先机。请您介绍一下北京科微量子科技有限公司成立的契机及目前经营情况,并谈一谈未来发展所面临的挑战。
杨仁福:科技成果的价值在于运用,近年来,我国高度重视科技成果转化。自2017年成立,北京量子院按照量子科技创新与产业促进双轮驱动的部署,畅通基础研究与产业发展相融合,从推进重点行业应用、组建中关村量子信息产业联盟两方面,不断为量子技术的成果转化与产业发展夯实基础。北京科微量子科技有限公司(以下简称“科微量子”)是北京量子信息科学研究院依据北京市与研究院科技成果转化与员工创业相关政策,依托院属原子系综精密团队创新成果,由团队成员在职创办并主持运营的量子科技公司,致力于研制具有世界先进水平的量子精密测量产品。公司于2024年成立,目前第一轮融资已经结束。在第一轮融资中,我们完成了由实验室样机向产品的转化,接下来主要推进产品向应用端发力。未来,我们第二轮融资的目标在于针对市场的具体需求,完善产品生产线。
在发展过程中,主要面临来自标准、融资、成果转化三个方面的挑战。
在标准方面,?标准化是量子技术从实验室走向产业化规模应用的必然途径?,有助于加速量子技术的产业化进程,提升我国量子技术在全球市场中的竞争力。但是,目前因缺乏统一的标准,产品上下游提供的产品规格和所需的产品规格存在差异,限制了产品推广应用效率的提升。比如,我们将产品的体积进行缩小,电路板的面积也将相应变小,进而会引发接口大小等一系列的改变,产品的推广将面临相应的难题。对于用户而言,这将改变其原有的使用习惯,在某些情况下,我们新研发缩小后的产品,到了用户端,还需再次被改造为符合其自身接口的尺寸。由此不仅会影响产品的使用效率,还会造成人力、物力、财力的浪费。
在融资方面,我国量子科技发展已步入快车道,但整体来看,我国量子科技从实验室到大规模商业落地仍有距离,全面科学的产业生态体系尚未形成。一般来讲,投资人在只看到产业发展趋势,而产业本身的发展还没到稳定阶段、尚未满足其投资预期的时候不会开展大规模的投资。从融资总额上看,尽管中美两国都增加了对量子产业的投入,但是自2020年以来,我国量子产业的融资总额与美国的差距逐渐扩大,2021年中美量子产业融资差额约为8亿美元,2022年缩小至约4亿美元,但2023年又扩大至10亿美元以上。为解决这一问题,我国也出台了《促进创业投资高质量发展的若干政策措施》等相关政策,鼓励投早、投小、投长期、投硬科技,发挥长期耐心资本作用,为科技创新提供稳定的资金来源,提高投资环境的可预见性,吸引更多长期投资者进入市场。
在成果转化方面,量子科技面临着从实验室研发到成果转化,再到市场化运用的过程。以量子传感为例,国外量子传感技术起步早,原始创新早,孵化更为畅通。美国学生在相关领域创业,社会资本投入的速度相对较快。在社会资本的支持下,创业团队的研究成果会迅速落地变成可供应用的产品,进而实现以产品的规模化效益降低生产成本的目标,进一步促进产品的研发。我国近些年来才开始注重科技成果转化,总体上还面临着产学研合作机制不健全、科技成果管理制度与市场化定价机制的矛盾?、研发投入与产业生态不足,以及国际竞争压力等方面的问题,仍需进一步优化政策支持力度、完善市场化定价机制、调整科技成果管理制度,实现真正的市场化定价,同时增加对量子科技的研发投入,加强基础设施建设,构建完善的产业生态体系,促进科技成果的市场化进程。
《企业改革与发展》:立足政策导向和行业发展,在您看来,科微量子有哪些竞争优势?您如何评价公司成立至今的表现?
杨仁福:科微量子自成立起,就以国内领先、行业一流作为发展目标,并不断挖掘公司在科技成果转化和科技人才储备方面的优势,保障公司的综合性指标位居行业前列。首先在技术层面,公司拥有一支高素质的研发团队,其中90%为研发人员,具有深厚的量子科技领域知识和实践经验,能够持续推动技术创新和成果转化。其次是政策支持,在国家政策导向下,北京市相继出台了包括《北京市促进未来产业创新发展实施方案》在内的一揽子支持量子科技发展的政策,海淀区发布了《海淀区量子科技产业行动计划》,成立了中关村(海淀)量子科技未来产业园和中关村量子科技孵化器,均为量子企业的聚集和实现量子科技的产业跃迁提供了保障。最后是思维与意识,一方面我们关注用户的需求,严谨对待实验室的科学研究与公司服务用户需求之间的关系。科学研究需要0~1的突破,而用户需求则需要在科技创新的基础上完成产品的进一步调试,以提升产品的“综合素质”,从而满足生产生活的需要。另一方面,我们更加关注细分领域,争做细分领域的冠军。就量子传感器而言,量子传感器又包括?磁场传感器、电场传感器、重力传感器和时间频率等细分领域,我们公司目前在原子电场、原子钟这一细分领域,就要以综合指标第一的优势,做到国内领先的位置。
自2024年4月成立以来,科微量子的发展可以概括为以下三点:一是发展迅速,目前公司已完成第一轮融资,并且在北京市首届量子信息技术创新大会上进行新产品发布;二是应用落地及时,公司首次将量子传感器应用于电力行业和气象行业,拓宽、加深了量子技术的应用场景并便利了行业作业;三是服务国家战略,量子技术的蓬勃发展是我国前瞻布局未来产业的一个缩影,可为多个未来产业的发展和转型升级提供重要支持,我们研发的原子钟和里德堡原子电磁探测系统就是面向国家重大需求,服务国家战略需求的科技成果。
企业家精神驱动发展,擘画科技创新蓝图
《企业改革与发展》:作为北京量子信息科学研究院的研究员和科微量子的联合创始人,您对企业家精神有哪些见解?在您看来,科学技术的创新和企业产品的创新有哪些异同?
杨仁福:就企业家精神而言,创新是企业家精神的重要组成部分。关于创新,我认为如何定义创新、如何引导创新非常重要。比如,在科技创新方面,要有合适的奖励机制,不能以发论文为唯一的评价标准。国家曾提倡“破四唯”和“立新标”,现在又在此基础上针对教育评价改革提出“破五唯”,即不再单纯以考试成绩作为评价教师的唯一标准,不将升学率作为评价教师的唯一指标?,不简单地把论文数量和影响力作为评价教师的唯一标准?,不将学历作为评价教师的唯一依据,不将各种荣誉性称号作为评价教师的唯一条件。清除对论文、学历等单一因素的唯一论,让学术回归本质,建立良性的科研生态。这些新的举措有助于鼓励科研工作者沉下心来实现真正的突破,也就是真正的创新。
而企业家的创新精神指的是企业家在创业和经营过程中展现出的对新事物、新技术、新市场和新商业模式的探索、尝试、创造和冒险的意愿和能力。企业家在创新的同时,要保证公司的经营效益。从企业的角度看,公司的使命不是原始创新,而是产品创新,即要做10~100的、满足需求的、具有最高性价比的产品。其实,科学和技术并不相同,科学是共享的,技术是独享的。科学研究的创新与产品的创新也并不完全相同,产品创新要更多地与用户需求相连。如果说在一定程度上,科技创新是锻造长板,那么产品的创新更多地要补齐短板,要保障产品的综合指标满足用户和市场的需要,并且争取行业领先的位置,更多地拓展市场,最终实现公司的盈利需要。这就需要企业和企业家处理好短板效应与长板效应之间的关系,既要了解科技,又要了解行业,更要了解客户的需求,从而持续提升产品的可靠性。
转载自《企业改革与发展》杂志2025年第1期
作者姜玉婷 方艳