用量子打开微观世界的“大门”

会里很

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电影《蚁人》里，漫威英雄通过皮姆粒子缩至极小尺寸，得以进入神秘的量子领域。

如今，电子顺磁共振波谱仪、量子钻石单自旋谱仪、量子钻石原子力显微镜和高分辨场发射扫描电镜等一系列精密测量仪器的推出，令微观宇宙走出科幻电影，展现在大众面前。

上述这些仪器，正出自国仪量子技术（合肥）股份有限公司。




AI 电子顺磁共振波谱仪 图 | 国仪量子官网

金秋10月，国仪量子迎来大“丰收”，由该公司自主研发制造的全球首个AI电子顺磁共振波谱仪发布。这款新品不仅具备人工智能功能，还将关键核心指标——信噪比提至全球最高水平的10000:1，取得顺磁共振波谱学领域的重大突破。

创立8年来，首台国产商用脉冲电子顺磁共振波谱仪、全球首台面向大众的金刚石量子计算教学机、国内首台量子钻石原子力显微镜等商用化产品问世的背后，国仪量子逐步实现了量子精密测量仪器与高端科学仪器的国产化历程。如今，国仪量子已成功步入国际舞台，与国际品牌一较高下。





量子“破门而入”




《徽商》全媒体记者采访国仪量子技术（合肥）有限公司董事长贺羽（左）

“量子精密测量就是变不可见为可见，把过去看不见的变得看得见，看不清的变得看得清，测不准的变得测得准。”国仪量子技术（合肥）股份有限公司董事长贺羽告诉《徽商》全媒体记者，任何物体都可以进行无限细分，把一杯水无限细分，就会变成一份一份的水分子；把一束光无限细分，就会变成一份一份光子，这样不连续的“一份一份”就是量子世界。

过去，对这种“一份”的微观世界，只得被动观察。如今，通过量子信息技术，人类可以对微观世界进行人工制备和操控——量子通信可以实现无条件安全地端到端通信；量子计算可以超快并行，实现高算力；量子精密测量可以对物理量进行更高分辨率、更高灵敏度测量。量子通信、量子计算和量子精密测量已成为目前量子技术三大主要应用场景。

其中，电子顺磁共振技术是目前唯一能直接检测含有未成对电子物质结构、动力学以及空间分布的波谱学方法，主要应用于物理、化学、生物、材料、工业等领域。但对一些复杂的谱图，人工解读存在较大困难。“引入人工智能技术后，我们就可以识别出90%以上的自由基样本。”

以单个量子态为例来形容量子精密测量，由于它对环境特别敏感，只要周边温度或磁场有一点变动，整个量子态就会发生剧烈变化。利用量子态的这一特性，用一个比头发丝还要细100倍的金刚石NV色心制备成量子传感器，去测量过去测不到的信号。它的大小只有原子尺度，并有更高的分辨率和更高的灵敏度，可以说是打开微观世界大门的一把钥匙。

如今，贺羽已拿到这把钥匙。

2022年到2023年期间，通过使用国仪量子的电子顺磁共振波谱仪、量子钻石系列量子精密测量仪器、电子显微镜、气体吸附分析仪等产品，全球用户在相关研究中共发表近500篇文献，其中影响因子大于10的超90篇，涵盖材料科学、能源科学、环境科学、有机化学、生物医药、电化学与凝聚态物理等多个研究领域。

在工业领域，国仪量子与锂电池制造商合作，用量子精密测量检测锂电池漏电流情况，提高良品率；在能源领域，该公司与国家电网合作，用量子传感器去测量特高压直流输电中的电流；在医疗领域，量子精密测量可以对癫痫病灶定位、测心脏产生的磁场，对心肌缺血和冠心病进行早期的筛查和诊断；在油气勘探领域，国仪量子用量子传感器实现精确的钻井地质导向……





从科学家到企业家

沿途下蛋的国仪量子始终离不开原始创新的厚积薄发。

尽管该公司成立仅8年时间，但技术积累已近20年之久。早在2010年，知名量子科技领域科学家杜江峰的一场报告会和一个“买买买”的故事改变了中国科大大二学生贺羽的人生轨迹。

彼时，中国科学院微观磁共振重点实验室需要购买一台高端的进口仪器。但不是遇到临时涨价，就是碰到维修困难，过程十分糟心。

与其受制于人，不如自己制造。杜江峰院士当时说了一句话，“高端科学仪器就是科学家手里的武器，中国必须改变受制于人的局面，振兴自主科学仪器已经刻不容缓了。”

用贺羽的话说，这句话仿佛一束光，一击即中了他。

报告会后第二天，他便申请加入实验室，从此投身高端科学仪器的研发事业中。“我们这个实验室，花了近10年时间，才把第一台国产电子顺磁共振波谱仪给造出来；又花了三年时间，才把谱仪产品化，开放其他人用。”

在他看来，从科研工作者到工程师，再到创业者，整个过程中最困难的不仅是技术的突破、市场的拓展、应用场景的挖掘，更是思维方式的转变，“我们过去在实验室里做研究，尝试100次，只要有一次成功，我们就认为成功了。因为科学研究主要是为了证明人类能够到达这个地方。但作为一名工程师，我们要做出一款仪器装备，100次中有一次失败就算失败。”

创业以后，贺羽发现，工程师那套先造个锤子、再拿着锤子去找配套钉子的思路并不适用，而是要从用户需求出发，然后从工具包里拿出一个可以解决需求的工具来。




《量子精密测量行业赋能白皮书》

当务之急是构建一个行业生态，让更多的应用场景主动发现量子精密测量。现在，贺羽要花大量的时间和精力去跟客户普及量子精密测量和该技术有哪些潜在应用。为此，去年国仪量子还联合权威专家团队，与新能源、半导体、生命科学、医疗健康、能源勘探、航空航天、基础科研、计量学等领域合作者联合编撰全球首部《量子精密测量行业赋能白皮书》，致力于成为这项技术的布道者。

眼下，在人工智能大模型浪潮之下，“无人实验室”这个全新的想法在贺羽脑海里萌生。

从需求端出发，量子精密测量仪器的精度和分辨率将会越来越高，这意味着产生的数据就越来越多。通量增长之后，产生的大量数据应该怎么去处理，怎么去分析，怎么去认识，怎么去理解？如果国仪量子的产品都能装上人工智能“大脑”，让仪器自己处理样品、自己测试、自己读文献、自己分析出实验结果，那么，用户只需要在电脑端设计好实验、把样品放进去，自然可以将更多的精力放在从0到1的创新上去。

“3到5年，这项技术或许就能落地。”贺羽一如既往地乐观。




《徽商》全媒体

文｜邵梦
摄｜李朦
责任编辑 | 马园园
原文刊载于《徽商》杂志第202期

制作 | 吕品田
责任校对 | 张涛

一审 | 马园园
二审 | 梁爽
三审 | 鲍小春
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