摘要：量子，作为一个物理量最小的不可分割的基本单元，又作为一个常被人拿来调侃如“遇事不决，量子力学”的热门词汇，随着量子信息技术的加速发展与产业生态的不断构建，逐渐开始进入大众的生活。无论是比光通信更安全的量子通信，还是比传统测量精度更高，在航天、国防、医疗、环保等
济南量子技术研究院工作人员在量子探测与波导器件实验室内工作
大气多参数光量子雷达
量子，作为一个物理量最小的不可分割的基本单元，又作为一个常被人拿来调侃如“遇事不决，量子力学”的热门词汇，随着量子信息技术的加速发展与产业生态的不断构建，逐渐开始进入大众的生活。无论是比光通信更安全的量子通信，还是比传统测量精度更高，在航天、国防、医疗、环保等领域大放异彩的量子精密测量，抑或在算力上碾压传统硅基芯片的量子计算……科技颠覆着行业领域，也改变着人们的生活，在济南，这股“量子新风”吹拂了14年，风过处稼香阵阵，硕果满园。
世界领先的光量子雷达在济南组成全国最大的光量子雷达监测网、最远达1002公里的无中继光纤量子密钥分发、当时最大规模实用化城域量子通信网络“济南量子通信试验网”、来自济南的超导量子器件研制平台支持了标志着当前超导量子计算最强实力的“祖冲之三号”的研发，为国内首批量子通信行业标准和首批量子测量领域国家标准等出台贡献“济南力量”……在量子力学发展百年之际，在作为联合国“量子科学与技术之年”的2025年，在济南14年精心扶植耐心孵化之后，新黄河记者带您走进神奇的“量子领域”，盘点济南量子信息产业都取得了哪些惊艳成就。
这2款雷达让大气监测从“看绘本”变“看电影”，它们构建了目前全国最大的光量子雷达监测网
1月3日上午，在山东国耀量子雷达科技有限公司所在的大楼楼顶，一台颗粒物光量子雷达的原型机正以四脚支地、带着摄像头的白色长方形机体45°仰角“望”着天空，缓缓旋转。它旁边是一台圆圆胖胖好像一个倒扣的半截胶囊、正面有3只眼睛一样的风扇转动的大气多参数光量子雷达，它们都在24小时高精度监测大气，只是根据分工不同，其监测的大气信息重点落在不一样的地方。
“你相信光吗?”这两台雷达发出的光肉眼不可见，它们都以对人眼安全的1550nm 的近红外不可见光作为激光信号光源。颗粒物光量子雷达收集大气中颗粒物的背向散射信号，通过高灵敏度的量子探测器进行微弱光信号检测，对半径6公里内的大范围大气污染进行全天候精细化监测，360°转一圈，相当于绘制一张全方位无死角的“大气污染地图”，结合算法不仅能精准定位本地的污染源，外来过境的污染源也可清晰追溯踪迹。如今这样的雷达济南共有15台，分布在主城区及莱芜、济阳、章丘等地，组建了全国首个“颗粒物光量子雷达监测网络”。
而大气多参数光量子雷达则把监测重点放在大气风场、云雾分布、边界层、颗粒物廓线及传输通量等信息上，可用于环保、气象监测，以及机场斜程能见度及风场同步监测等，目前这款雷达济南分别在起步区及省、市气象局各布设1台。据悉，国耀量子还研发出一款能见度光量子雷达，济南遥墙机场、龙洞片区金龟山及平阴气象观测站各布设1台;以及一款二氧化碳光量子雷达，能够精准探测半径3公里范围内的二氧化碳浓度;还正在研发可用于对甲烷、挥发性有机物等专项测量的光量子雷达。
“山东省济南市平阴县榆山街道汇源路发现轻雾报警，最低角度135，最低能见度2.21……”在国耀量子的光量子雷达智慧数据云平台上，大屏幕实时显示全国共187个雷达站点的颗粒物、能见度、测风等监测结果，而仅济南一地就部署了近30台雷达，构成目前全国最大的光量子雷达监测网。在碳监测评估试点方面，济南也走在全国前列。
“传统激光雷达绘制一张‘大气图’需要1个小时，光量子雷达仅需5—8分钟，如果说传统雷达监测的速度和精度是‘看绘本’，那光量子雷达监测就相当于‘看电影’。”山东国耀量子雷达科技有限公司算法部相关负责人贾铭蛟介绍，量子技术和激光雷达，这本是两个看似不相干的领域，自从中国科学技术大学的光量子雷达团队实现跨学科合作，量子技术被应用到激光雷达，于是前者的应用范围得以拓展，后者的性能极限一再突破，融合二者优势的量子探测激光雷达用产品优势展现了技术成果，4年来国耀量子产值超过1亿元，也展现了量子科技离生活并不遥远，已在反哺社会经济。
除了产品，国耀量子还提供定制化的雷达生产，根据用户需求实现风、温、湿、密度等气象参数的探测，以及PM2.5/PM10、能见度、大气污染成分、污染颗粒物偏振态等环保参数的探测，服务于环境保护、数字气象、航空安全、智慧城市、囯防安全等多个领域。
量子企业“各出妙招”，通信、计算、精密测量三大领域“四面开花”
如果说光量子雷达是“大而精”的量子科技成果应用，那由国盾量子自主研发的“国盾密语耳机”就是“小而美”的典型。这款耳机可保护钉钉、微信、QQ等端口的文字信息安全，开启国盾密文功能后，发送的消息自动生成密文，无法通过复制、截屏、转发等进行二次传播，也可保护不同场景下的语音安全，避免多种类型的文件泄露、扩散。
“我们自主研发的‘国盾密邮’‘国盾密语耳机’等创新应用产品正在逐步推向市场。”国盾量子全资子公司山东量子科学技术研究院有限公司相关负责人表示，山东量子将持续不断迭代量子通信核心产品，并拓展量子安全应用范围，进一步推动和移动通信、工业互联网、车联网等领域的技术融合，推进小型化QKD、远距离QKD系统、小型量子卫星地面站的软硬件升级;在量子测量方面，持续优化升级冷原子重力仪产品，加快远距离单光子成像系统及非视域成像系统技术导入和产品定型;同时，开展量子成像技术的科技创新，加速推进量子测量产品在军事目标探测、机载雷达系统、海基雷达系统、危险区域探测、高价值目标监控、灾害救援等领域的应用。
新黄河记者从济南高新区公开发布的信息中了解到，在2011年5月成立的济南量子技术研究院的带动下，量子科学基础研究和应用基础研究取得了长足的发展，引进大量量子科技人才，为量子科研成果转化提供了技术支撑。如今在量子通信、计算、精密测量三大领域，济南汇聚了多个优质产业项目和上下游企业：量子通信领域聚集了国内量子行业唯一上市公司科大国盾山东量子公司，中国科学院国有控股子公司山东国科量子、科大国盾和光迅科技合资子公司山东国迅量子等一批量子通信龙头企业;在量子精密测量领域，布局了国内唯一从事量子激光雷达研制生产的山东国耀量子雷达公司，太赫兹技术核心企业国擎(山东)信息科技有限公司;在量子计算领域，落地了国内顶尖的从事光量子计算机生产的九章(济南)量子科技有限公司。当下已集聚量子信息企业共30余家，总市值超过100亿元，在实用化量子通信技术和量子通信产业化方面处于世界领先地位。
众多企业在量子科技成果转化的“发力点”各有不同，例如国擎科技致力于将太赫兹基础技术研究的成果广泛应用于公共安全、智慧工业、6G通信、高端医疗装备等领域，技术成果已在济南开启应用转化，并积极打造应用示范场景;国迅量子力图将体积大、成本高的量子信息产品进行集成化、小型化，产品研发瞄准下一代量子信息系统设备所需的集成化、高性能光电子芯片与器件，产品目前正在适配用户产品迭代、扩大市场销售阶段;九章(济南)量子科技有限公司主营研发和生产光量子计算全链条关键器件，研制有实用价值的专用光量子模拟机、通用量子计算机以及教育产品，重点应用在生物医药、人工智能、金融科技、教育等领域……
量子信息产业“集链成势”，将带动百亿产业规模
细数14年来，济南量子领域“从无到有”“从小到大”“从跟跑、并跑到部分领跑”的发展历程，不难看出这是一个政、研、企协同发力，共同赋能济南高质量发展的样板。
2010年，山东省政府与中科大签署科技成果转化合作协议;2011年，济南量子技术研究院成立，不仅在量子科学应用基础研究、促进科研成果转化方面发力，也组织量子科技公共研发平台建设，负责全省量子科技人才引进;2013年底，建成当时世界上规模最大、功能最全的实用化城域量子通信网络——济南量子通信试验网;2017年，世界首条量子保密通信干线“京沪干线”开通运行，济南量子通信试验网是其中重要的一个接入网络，同年7月全国首个商用量子通信专网——济南党政机关量子通信专网完成测试;2019年，国内唯一、国际首个量子计算与测量标准化技术委员会(SAC/TC578)获批落地济南，同年12月31日，全球首个可移动量子卫星地面站在济南与“墨子号”成功对接。
2021年，济南参与实现了地面跨度4600公里的天地一体的大范围、多用户量子密钥分发，验证了构建天地一体化量子通信网络的可行性;2022年，世界首颗量子微纳卫星“济南一号”发射入轨，标志着中国量子保密通信的商业化迈出重要一步，同年九章量子科技的成立填补了山东在光量子计算产业领域的空白;2023年，济南量子技术研究院实现最远达1002公里的无中继光纤量子密钥分发，创下世界纪录，也提供了城际量子通信高速率主干链路的方案，同年底济南市量子信息产业集群入选省级未来产业集群;2024年，济南量子技术研究院助力超导量子计算中美“华山论剑”，来自济南的超导量子器件研制平台支持了标志着当前超导量子计算最强实力的“祖冲之三号”的研发，同年其归口管理的6项首批量子测量领域国家标准正式发布实施，填补了国内空白，实现量子信息领域标准全覆盖。
据了解，如今济南已形成从量子科学应用基础研究、核心元器件研制、整机制造、系统集成、网络建设、运营服务到标准制定的全产业链条，实现了量子通信、量子计算、量子精密测量全领域布局。根据规划，2025年，济南市量子信息产业规模力争突破百亿元，到2035年达到千亿级规模，量子通信和量子测量领域将实现大规模商用，打造新兴产业重要增长极。
来源：舜网