濟南：進(jìn)擊量子產(chǎn)業(yè)第一城

談起量子，人們常說“遇事不決、量子力學(xué)”，但量子的概念對于很多非專業(yè)人士而言仍然陌生。

“通俗來說，物理量里最小的單元都叫作量子，量子是可數(shù)的、不可分割的最小個體。比如，光子是光能量的最小單元，一個光子就是一個量子。量子好像很神秘，但卻與我們的生活息息相關(guān)，激光、光伏、核能、集成電路、核磁共振等廣義上都視為量子技術(shù)的應(yīng)用?！睗狭孔蛹夹g(shù)研究院（以下簡稱“濟南量子院”）副院長、歷下區(qū)科技副區(qū)長周飛告訴《中國新聞周刊》。

而當(dāng)下，“量子”成為今年山東省和濟南市兩會的“熱詞”。2025年1月，在山東省和濟南市相繼發(fā)布的政府工作報告中，均有發(fā)展量子技術(shù)的相關(guān)表述。

近年來，“量子”為濟南的產(chǎn)業(yè)發(fā)展不斷注入新活力：世界首顆量子微納衛(wèi)星“濟南一號”發(fā)射升空，使?jié)铣蔀閲鴥?nèi)第一個擁有商業(yè)量子衛(wèi)星的城市；濟南量子院歸口管理的6項首批量子測量領(lǐng)域國家標(biāo)準(zhǔn)正式發(fā)布實施，填補了國內(nèi)空白，實現(xiàn)量子信息領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)全覆蓋……

與量子力學(xué)的百年歷程相比，濟南在量子領(lǐng)域的發(fā)展只有十余年，卻經(jīng)歷了“從無到有”“從小到大”“從跟跑、并跑到部分領(lǐng)跑”的快速發(fā)展歷程，量子科技在這座城市，已從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化，且應(yīng)用場景越來越多。

從“零起點”躋身“國家隊”

量子不是新概念，其最早出現(xiàn)于1900年德國物理學(xué)家普朗克的論述里，100余年來，經(jīng)過愛因斯坦、德布羅意、海森堡等物理學(xué)家的研究，逐漸建立并不斷完善量子物理學(xué)，學(xué)科發(fā)展促成了半導(dǎo)體、電子顯微鏡、激光、集成電路芯片等重大發(fā)明。量子技術(shù)在通信、計算、測量等方面都有廣泛應(yīng)用。

濟南初始布局量子產(chǎn)業(yè)，是在十多年前。2010年2月10日，山東省人民政府與中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)（下稱“中國科大”）簽署科技成果轉(zhuǎn)化合作協(xié)議。中國科大是我國最早開展量子信息科學(xué)研究的高校之一。

2011年5月16日，濟南量子院成立，開展量子科學(xué)應(yīng)用基礎(chǔ)研究，為量子科研成果轉(zhuǎn)化提供技術(shù)支撐。這也是當(dāng)時全國第一個專門的量子研究機構(gòu)。

一個現(xiàn)實問題是，在濟南量子院成立之初，國內(nèi)還沒有多少人了解量子的概念，更少有人意識到量子技術(shù)的發(fā)展前景，濟南量子院這個從零開始的機構(gòu)踏上的還是一條充滿荊棘的拓荒之路。

這一點周飛體會頗深。2012年，29歲的他從清華大學(xué)物理學(xué)博士畢業(yè)后，只身一人來到濟南，他是濟南量子院正式入職的第一人，也是濟南引進(jìn)的第一位量子信息領(lǐng)域的博士。

“我是湖北人，之前我從未來過濟南，對這座城市的印象，僅停留在書本里的大明湖、趵突泉。”周飛告訴《中國新聞周刊》。

回憶當(dāng)時的情形，他說，那時濟南量子院可以說無載體、無基礎(chǔ)，資源匱乏、環(huán)境不允許、專業(yè)人才缺乏、外部不理解。經(jīng)過兩年的努力，濟南量子院“從0到1”的技術(shù)突破涌現(xiàn)了。

濟南量子院量子探測與波導(dǎo)器件實驗室研究員鄭名揚告訴《中國新聞周刊》，他是安徽人，2013年從中國科大博士畢業(yè)后進(jìn)入該實驗室?！澳軌蜃灾餮邪l(fā)和生產(chǎn)量子器件是深耕量子領(lǐng)域的必要條件，如果不能保證核心器件自主可控，一旦在國際上遭遇禁售，我們就會很被動?！?/p>

鄭名揚說，目前該實驗室已經(jīng)自主研發(fā)并具備量產(chǎn)PPLN波導(dǎo)（即周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)）及上轉(zhuǎn)換單光子探測器的能力，此外還在開展基于周期極化鈮酸鋰波導(dǎo)的其他研究，如量子存儲頻率轉(zhuǎn)換芯片、高時間分辨單光子探測器等。

周飛說，早在2015年，濟南量子院就依托濟南量子通信試驗網(wǎng)承接了中國科學(xué)院量子產(chǎn)業(yè)化平臺。但要想讓濟南占據(jù)量子信息領(lǐng)域獨特優(yōu)勢，站到世界舞臺的中央，還必須布局產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。濟南量子院團(tuán)隊經(jīng)過多次論證溝通，2019年，國家標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)成立全國量子計算與測量標(biāo)準(zhǔn)化技術(shù)委員會，秘書處設(shè)在濟南量子院。至今，該技術(shù)委員會已歸口發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)9項、新立項6項。同年，國際標(biāo)準(zhǔn)化組織首個量子信息焦點工作組也落地濟南，周飛擔(dān)任了其國內(nèi)對口組唯一副組長。

2023年，依托濟南量子院建設(shè)的國家實驗室濟南基地，承接了國家重大科學(xué)任務(wù)。此時的濟南量子院已經(jīng)成為“國家隊”的重要組成部分。

從“墨子號”到“濟南一號”

2024年年底，中國電信研究院聯(lián)合合肥國家實驗室、濟南量子院等多個機構(gòu)，完成全球首個量子加密5G衛(wèi)星通信“兩星三網(wǎng)”融合試驗。

“兩星三網(wǎng)”的“兩星”為量子衛(wèi)星、（高軌）高通量衛(wèi)星，“三網(wǎng)”為5G移動通信網(wǎng)、量子衛(wèi)星密鑰分發(fā)網(wǎng)、（高軌）高通量衛(wèi)星寬帶通信網(wǎng)。

“這個實驗預(yù)示著量子保密通信離走進(jìn)普通人的日常生活不遠(yuǎn)了。”周飛介紹，過去，量子保密通信要通過專用網(wǎng)，只能滿足少部分應(yīng)用場景?！皟尚侨W(wǎng)”融合試驗將“濟南一號”量子微納衛(wèi)星的密鑰分發(fā)到地面站，再應(yīng)用到量子密鑰手機上，實現(xiàn)5G經(jīng)典通信的加密。

“濟南一號”是世界首顆量子微納衛(wèi)星（通常指質(zhì)量小于10千克、具有實際使用功能的衛(wèi)星）。2016年8月16日，“濟南一號”的“前輩”——“墨子號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心發(fā)射?！澳犹枴笔鞘澜缡最w量子科學(xué)實驗衛(wèi)星，其升空后第一個發(fā)布的成果，就獲得了美國科學(xué)促進(jìn)會頒發(fā)的2018年度“克利夫蘭獎”。新華社報道稱，這是該獎項設(shè)立90多年來，我國本土的成果首次獲得這一殊榮。

“墨子號”首次實現(xiàn)了星地量子密鑰分發(fā)、洲際量子密鑰分發(fā)等一系列空間量子科學(xué)實驗，并與地面光纖量子密鑰分發(fā)干線，構(gòu)成天地一體化廣域量子保密通信網(wǎng)絡(luò)雛形，開展了一系列應(yīng)用驗證。

2016年以來，濟南量子院技術(shù)團(tuán)隊參與國家首條量子保密通信骨干網(wǎng)絡(luò)“京滬干線”的建設(shè)和“濟南一號”的研制。

衛(wèi)星升空時，還需要有地面站解決衛(wèi)星與地面“對話”的問題。在濟南高新區(qū)的支持下，濟南量子院負(fù)責(zé)組織地面應(yīng)用系統(tǒng)研制，作為用戶總體開展量子密鑰分發(fā)應(yīng)用技術(shù)驗證。

2019年，濟南量子院啟動小型化量子通信衛(wèi)星地面站項目。經(jīng)過上千次實驗，相繼解決了長期穩(wěn)定性和收集效率等難題，于同年12月24日在濟南完成部署。六天后，位于濟南量子院樓頂?shù)倪@座地面站，與“墨子號”量子科學(xué)實驗衛(wèi)星完成星地對接。完成對接后，“墨子號”可以分發(fā)密鑰，地面站接收后可以進(jìn)行密鑰試驗。

周飛稱，這是我國首個小型化可移動量子衛(wèi)星地面站，只有百公斤量級，可搬動、可車載。這為下一步在各種復(fù)雜環(huán)境條件下的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化提供了重要條件。

上述地面站與“墨子號”成功對接后，為了能滿足“濟南一號”更微弱信號的星地對接需求，科研團(tuán)隊在部署小型化地面站時又歷經(jīng)波折。

周飛告訴《中國新聞周刊》，為了尋找合適地點部署地面站，濟南量子院的科研團(tuán)隊聯(lián)系了相關(guān)部門，對濟南全市642個山體逐一比對交通、場地、供電和設(shè)備安全等各類因素。

起初，科研團(tuán)隊想選在距離研究院較近的蓋子山，但山頂不平坦，不利于設(shè)備固定；后來考慮濟南南部山區(qū)的七星臺，那是濟南最佳觀星點，但科研人員發(fā)現(xiàn)路況欠佳，設(shè)備運輸受阻，只能放棄；之后又考察了濟南平陰縣的象山，當(dāng)?shù)仉m然滿足部署條件，但距離量子通信地面光纖網(wǎng)絡(luò)接入節(jié)點較遠(yuǎn)，無法實現(xiàn)衛(wèi)星與地面網(wǎng)絡(luò)的聯(lián)通。經(jīng)過多次失敗的嘗試后，濟南量子院的科研團(tuán)隊聯(lián)系到位于濟南市章丘區(qū)瓦山山頂?shù)恼虑饏^(qū)氣象局。

周飛說，那里滿足部署條件，也便于接入地面網(wǎng)絡(luò)，可是氣象探測對電磁環(huán)境要求很高，科研團(tuán)隊不敢輕易部站。在章丘區(qū)氣象局協(xié)調(diào)配合下，設(shè)備順利通過了電磁環(huán)境測試，地面站最終部署在了瓦山。

2022年7月27日12時12分，“濟南一號”在酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心搭載中國科學(xué)院“力箭一號”運載火箭成功發(fā)射。

媒體報道稱，“濟南一號”的成功研制，突破了低成本小型化量子密鑰分發(fā)、實時密鑰提取等關(guān)鍵技術(shù)，使我國在世界上首次實現(xiàn)基于微納衛(wèi)星和小型化地面站之間的實時星地量子密鑰分發(fā)，將助力我國構(gòu)建低成本、實用化的天地一體化量子保密通信網(wǎng)絡(luò)。

有媒體報道稱，與“墨子號”相比，“濟南一號”成功“瘦身”，它的量子密鑰分發(fā)終端僅僅重約23公斤，是“墨子號”的五分之一。在誘騙態(tài)光源方面，“濟南一號”光源頻率比“墨子號”提升了6倍，且采用了單激光器方案，有效降低了信息泄露風(fēng)險。

從實驗室走向市場

“大氣污染的動態(tài)地圖某處顏色變深，請注意變化情況。”近日，盯著智慧生態(tài)黃河平臺的電子屏幕，濟南市生態(tài)環(huán)境局高新分局技術(shù)人員，通過平臺上的數(shù)據(jù)和顏色變化情況發(fā)現(xiàn)異常。

這些變化情況來自顆粒物光量子雷達(dá)做出的實時監(jiān)測，通過監(jiān)測，技術(shù)人員確定某處路口疑似出現(xiàn)污染情況。鎖定地點后，兩名工作人員迅速趕往現(xiàn)場排查，發(fā)現(xiàn)路口附近有工地在施工時沒有濕法作業(yè)，造成道路積塵。經(jīng)督導(dǎo)，污染情況很快被消除。

濟南市生態(tài)環(huán)境局監(jiān)測處處長王偉說，顆粒物光量子雷達(dá)是他們的“千里眼”和“好鼻頭”?！斑@臺顆粒物光量子雷達(dá)可以捕捉半徑6公里內(nèi)的顆粒物污染物，還能溯源?！?/p>

目前，這樣的雷達(dá)在濟南布局了15臺，分布在主城區(qū)及萊蕪、濟陽、章丘等地，組建了全國首個“顆粒物光量子雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)”，監(jiān)管效能因此大大提高。

顆粒物光量子雷達(dá)的研制單位是山東國耀量子雷達(dá)科技有限公司（以下簡稱“國耀量子”）。在國耀量子，《中國新聞周刊》看到了一臺顆粒物光量子雷達(dá)的“真身”：以四腳支地支撐，上面有一個帶著攝像頭的白色長方形機體，外形酷似一臺攝像機。

國耀量子總經(jīng)理申屠國樑說，這款雷達(dá)能做到實時溯源，在放置該雷達(dá)的6公里范圍內(nèi)，雷達(dá)將以每8分鐘一次的頻率，全平面快速掃描，對檢測范圍的區(qū)域繪制一張“大氣污染地圖”，對顆粒物污染突發(fā)排放點進(jìn)行快速“抓捕”，并反映出顏色的變化和數(shù)據(jù)變化情況。

“目前，這款雷達(dá)已在山東、浙江、安徽、福建等全國多個省份部署近90臺。”

他稱，一款光量子雷達(dá)專門“盯緊”一種成分（如二氧化碳、甲烷、顆粒物等等），可以把這種“成分”理解為光量子雷達(dá)檢測的“軟目標(biāo)”，光量子雷達(dá)可以把這些目標(biāo)迅速識別并定位出來。

《中國新聞周刊》記者看到，在國耀量子的光量子雷達(dá)智慧數(shù)據(jù)云平臺上，大屏幕實時顯示全國近200個雷達(dá)站點的顆粒物、能見度、風(fēng)場等探測結(jié)果，初步構(gòu)建了目前全國最大的光量子雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)。

該公司算法部負(fù)責(zé)人賈銘蛟介紹，量子技術(shù)和激光雷達(dá)，這本是兩個看似不相干的領(lǐng)域，自從中國科大的光量子雷達(dá)團(tuán)隊實現(xiàn)跨學(xué)科合作，量子技術(shù)被應(yīng)用到激光雷達(dá)，探測靈敏度和應(yīng)用范圍大幅拓展。

國耀量子只是濟南量子科技走出實驗室，走向產(chǎn)業(yè)化的一個縮影。目前，濟南已聚集量子相關(guān)企業(yè)30多家，包括量子通信、計算、精密測量等三大領(lǐng)域，從業(yè)人員800多人。

寬松的培育環(huán)境

1月20日，山東省第十四屆人民代表大會第三次會議開幕，山東省省長周乃翔作山東省政府工作報告。三天后，濟南市第十八屆人民代表大會第四次會議開幕，濟南市市長于海田作濟南市政府工作報告。兩份報告中均多處提及量子技術(shù)相關(guān)工作。

山東省政府工作報告提到，加快培育濟南量子科技等特色園區(qū)，高標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)未來產(chǎn)業(yè)先導(dǎo)區(qū)。加快量子科技、虛擬現(xiàn)實等全產(chǎn)業(yè)鏈布局。

濟南市政府工作報告則提到，濟南量子技術(shù)研究院組織研制并發(fā)布全國首個量子信息技術(shù)國家標(biāo)準(zhǔn)，提速量子技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程，聚焦量子通信、量子計算、量子精密測量等領(lǐng)域，持續(xù)拓展“量子+”應(yīng)用示范，健全全國首個顆粒物光量子雷達(dá)監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)。

如今，濟南對量子科技的重視體現(xiàn)在方方面面。

2024年3月，濟南舉辦第1期“泉城干部大學(xué)堂”專題講座，市領(lǐng)導(dǎo)以及各區(qū)縣（功能區(qū)）、市直部門和重點企業(yè)主要負(fù)責(zé)人參會。此次“頭腦風(fēng)暴”邀請的重量級嘉賓就包含中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)常務(wù)副校長潘建偉，其講座的主題就是量子科技。

周飛說，濟南布局量子產(chǎn)業(yè)十幾年來，給予了量子技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展足夠的自由度，從技術(shù)研究的純投入到產(chǎn)業(yè)生態(tài)的純扶持，從未間斷。

濟南市高度重視量子科技和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成立了省市聯(lián)合工作專班和量子產(chǎn)業(yè)推進(jìn)小組，建立定期會商機制，項目化、清單化、工程化推進(jìn)各項任務(wù)落實。

“濟南市和高新區(qū)在稅收和產(chǎn)出指標(biāo)上很少做強制要求，引科技人才、定薪酬體系，也基本是濟南量子院自主，省市區(qū)不干涉，政府還提供拎包入住的專家公寓30多套，解決了人才的住房問題?！敝茱w告訴《中國新聞周刊》。

目前，濟南量子院已經(jīng)有了3棟樓，人才總數(shù)超180人，碩博比例近80％，很多是清華、北大、中國科大和海歸的碩博士。僅2024年，濟南量子院就獲授權(quán)國家專利42項，轉(zhuǎn)化了4個技術(shù)項目、14種科技產(chǎn)品，涉及12項專利。

周飛稱，目前，省市區(qū)三級都有相關(guān)扶持。他強調(diào)，這種財政上的支持確保了科研人員可以安心工作，投入量子相關(guān)研究中。

“為什么國內(nèi)有些城市的相關(guān)研究發(fā)展阻力重重？一個重要原因就是，科技成果產(chǎn)生是有一定時間階段的，當(dāng)遲遲不見成果，一些經(jīng)費、政策等支持就不足了?！敝茱w說。

他告訴《中國新聞周刊》，在寬松的培育環(huán)境和充足的扶持力度下，濟南量子院的科研人員“要經(jīng)費有經(jīng)費，要平臺有平臺，要團(tuán)隊有團(tuán)隊”。而這也促使科研成果不斷涌現(xiàn)。“2025年是我在濟南工作的第13個年頭，作為一名科技工作者，我親歷了濟南量子院從無到有、從有到優(yōu)、從優(yōu)到強的發(fā)展歷程，4000多個日夜，見證了我與濟南量子雙向奔赴、共同成長?！?/p>

談及中國科大博士畢業(yè)后，是什么因素吸引他從合肥來到濟南創(chuàng)業(yè)的問題，申屠國樑告訴《中國新聞周刊》，團(tuán)隊起步初期，既缺少創(chuàng)業(yè)經(jīng)驗，也缺少相關(guān)資金，而濟南在很多方面解決了他們的后顧之憂。

他表示，要想科研成果順利落地，需要實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)換?！吧綎|省、濟南市、高新區(qū)給了財政支持、人才支持、政策支持?！贝送猓晖绹鴺诺囊恍┲袊拼髱熜忠苍缇驮跐贤渡砹孔宇I(lǐng)域的工作，“他們在濟南良好的發(fā)展?fàn)顩r，也增強了我們來濟的信心”。

申屠國樑稱，量子科研成果轉(zhuǎn)化需要時間周期，濟南在這方面非?！坝心托摹?。他舉例稱，他的團(tuán)隊來濟南后，花了整整四年時間，直到2022年才研發(fā)出了第一款產(chǎn)品（即顆粒物光量子雷達(dá)），并逐漸讓產(chǎn)品走向市場?！斑@四年時間，濟南市和高新區(qū)都給了很大支持。”

濟南高新區(qū)發(fā)展改革和科技經(jīng)濟部科技辦公室主任劉慧說：“我們早在2011年就成立了濟南量子院，開展量子技術(shù)研究。引進(jìn)國耀量子，就是要加速量子科研成果的落地轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)化，這個項目我們也申報了市區(qū)兩級共建重大科技創(chuàng)新平臺項目，共撥付了2.5億元的資金支持企業(yè)發(fā)展?！?/p>

申屠國樑稱，經(jīng)過近7年的發(fā)展，現(xiàn)在國耀量子從創(chuàng)業(yè)時的不到10人（4名中國科大博士），發(fā)展到現(xiàn)在的50多人（其中科研人員36人），公司也已實現(xiàn)盈利。

2025年，在量子力學(xué)百年之際，已在量子領(lǐng)域深耕十五年的濟南，在這一領(lǐng)域的前景也頗受期待。