近日，新华量子频道走访北京量子信息科学研究院，调研国内量子信息前沿技术进展，科技成果转化现状，探寻量子科研成果向现实生产力转化的落地路径。

  北京量子院研究员杨仁福表示，量子精密测量是当前最贴近产业应用的量子领域，我国已实现原子钟、原子磁探测、原子天线等量子精密测量技术的商业化落地。

  据了解，北京量子院已组建世界级水平工程师技术保障团队，搭建高水平实验支撑平台，聚焦量子计算、量子通信及量子精密测量三大方向，推进量子科技产业化，现已成功孵化7家量子科技企业。

  图为北京量子信息科学研究院研究员杨仁福在工作中。 新华网 林雨南 摄

  深耕量子精密测量领域，护航北斗时空精度，拓展量子传感创新应用

  杨仁福深耕原子钟与量子精密测量二十余年，从美国深造后，回国带领团队，成功研制氢原子钟和CPT铷原子钟。

  新一代原子钟使北斗定位精度提升一个量级，达到GPS水平。杨仁福团队因此项研究荣获了中国专利金奖及国防科技进步奖一等奖。

  这项科研成果是在一般人想象不到，面对国外封锁的条件下研发出来的。杨仁福向记者分享了他的励志故事，在中科院物理所读博士期间，主修凝聚态物理学，早年曾以访问学者身份前往美国加州大学伯克利分校，研究方向为磁学与自旋电子学，这与后续从事的原子钟研究一脉相承。博士毕业后，恰逢国家建设北斗卫星导航系统的关键期，他毅然选择加入了航天单位工作，投身于北斗核心部件——原子钟的研发。

  杨仁福回忆道：“星载原子钟是典型的‘卡脖子’技术，国外对我们严格禁运，我当时负责的量子工程团队，与其他团队合作历经多年攻关，解决了一系列关键难题，逐步提高原子钟的量子跃迁增益、降低系统体积功耗、提升空间环境适应性等，满足北斗系统需求，成功研制出国内首台高精度高可靠的星载氢原子钟。”

  原子钟的研制充满挑战性，过程非常艰辛，在不断探索未知的过程中摸索前行，需要让各道工艺都精益求精，把各个参数调到最佳，涉及量子物理、真空技术、磁性材料、微波控制等专业领域，团队精诚合作，共渡难关。

  原子钟目前已应用于天宫空间站、北斗导航，这些“太空原子钟”又和我们日常佩戴的手表有什么本质区别呢？

  杨仁福介绍，传统手表使用晶体振荡器，受电压波动、温度漂移和晶体老化等影响，日误差约1秒；而原子钟利用原子超精细能级跃迁频率控制晶体振荡，具有极高的准确度和长期稳定性。空间原子钟精度可达3000万年不差一秒；小型化芯片级原子钟精度可达50万年不差一秒。

  目前团队正聚焦于原子天线、微型原子钟、原子磁力仪、金刚石NV色心等量子传感器领域，也试图把各类量子传感器融合到一起，进行不依赖于卫星的量子导航技术开发。

图为金刚石NV色心量子传感设备模型。新华网 林雨南 摄

  量子精密测量率先落地民用场景，国产技术加速产业化迭代突破

  量子计算、量子通信和量子精密测量这三大领域，哪项技术最贴近产业应用？

  杨仁福说：“量子精密测量是目前最贴近产业应用的领域，中国已实现原子钟、原子磁探测、原子天线等量子精密测量技术的商业化落地。原子钟是量子精密测量技术应用最为成熟的产品，最新一代的芯片级原子钟的精度可达到数十万年误差不超过一秒，可应用于电信基站、电网同步、无人机蜂群、低空卫星等行业领域。”

  传统原子天线设备往往需要占据一整张实验台，而北京量子院把它放进了高度20厘米的机箱里，已研制出火柴盒大小的微型原子钟。

  杨仁福谈起他改进的原子天线设备时难掩喜悦：“团队成功将原本占据光学平台的设备集成至高度20厘米甚至更小的机箱内，实现了从‘实验室样机’到‘产品原型’的跨越。我们就是要用量子技术做出大众能方便使用的产品，把产品做小、提升技术成熟度、降低成本、能用得起，在市场上成为柜台商品。”

图为里德堡原子电磁探测系统。新华网 林雨南 摄

  时间是信息流的核心，时间测得越准，这个信息流就会越畅通，从某种意义上讲，在信息化社会原子钟比原子弹更重要。火箭发射、无人机蜂群协同、通信、电力、金融、交通等系统都依赖高精度时间同步，所以说高精度时间是国家的战略资源，社会的平稳运行需要原子钟保驾护航。

  杨仁福细致地介绍了原子磁探测系统在电网、医疗领域的应用场景：团队研发的基于原子磁力仪的微弱电流测量系统和基于金刚石NV色心的强电流测量系统，可用于电流的精确测量，已交付国家电网使用；利用原子磁力仪还可开展脑部反射区的三维成像，监测诊断癫痫等疾病，其技术优势在于不需要昂贵的低温设备和液氦制冷，使用成本低廉，利于市场落地和推广。

图为惯性精密测量设备。新华网 林雨南 摄

  “顶天立地”科研理念牵引：推动前沿成果落地民用形成产业闭环

  从科研突破到产业发展，杨仁福积极倡导“顶天立地”的科研理念：“顶天”指追求国际领先的科学成果，“立地”指推动实验室成果向实际应用转化。一旦取得成果，便尽快推向市场落地应用，在应用过程中反馈问题，又能促进研发迭代，形成良性闭环。

  杨仁福团队注重基础研究，积极承担国家科研项目，加快实验室样机研发；通过与电力、地下管网等领域企业合作，进一步打通科研和市场化堵点。“为了加速成果转化，我们按市场规则成立公司，由科研团队负责科学研究和实验室样机的研发，产品端则交由市场运作。”杨仁福告诉记者。

  聊到团队日常运转、成员相处与人才培养等话题时，杨仁福表示：团队包括博士生目前共有二十余人，团队就像一个大家庭，成员之间应当和睦相处、互相包容，主动分担工作、不计较个人一时得失，成员发展不设天花板。除此之外，团队特别注重对外交流，反对固步自封。运行机制上，实行优胜劣汰的流动机制，保持团队活力；定期通过组会交流进展，也会组织团建活动做到劳逸结合。

  “产业出题、科技答题”。从实验室攻关到技术落地应用，杨仁福及其团队以实干为笔、以探索为墨，耐住寂寞、矢志笃行，积极推动科技创新和产业创新深度融合，加快科技成果转化应用，努力将科研创造力转化为现实生产力，创造新价值。（刘子明 林雨南）