濟南：進擊量子產業第一城

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

“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，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的應用。”濟南量子技術研究院（以下簡稱“濟南量子院”）副院長、歷下區科技副區長周飛告訴《中國新聞周刊》。

而當下，“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布的政府工作報告中，均有發展量子技術的相關表述。

近年來，“量子”為濟南的產業發展不斷注入新活力：世界首顆量子微納衛星“濟南一號”發射升空，使濟南成為國內第一個擁有商業量子衛星的城市；濟南量子院歸口管理的6項首批量子測量領域國家標準正式發布實施，填補了國內空白，實現量子信息領域標準全覆蓋……

與量子力學的百年歷程相比，濟南在量子領域的發展只有十余年，卻經歷了“從無到有”“從小到大”“從跟跑、并跑到部分領跑”的快速發展歷程，量子科技在這座城市，已從實驗室走向產業化，且應用場景越來越多。

從“零起點”躋身“國家隊”

量子不是新概念，其最早出現于1900年德國物理學家普朗克的論述里，100余年來，經過愛因斯坦、德布羅意、海森堡等物理學家的研究，逐漸建立并不斷完善量子物理學，學科發展促成了半導體、電子顯微鏡、激光、集成電路芯片等重大發明。量子技術在通信、計算、測量等方面都有廣泛應用。

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

2011年5月16日，濟南量子院成立，開展量子科學應用基礎研究，為量子科研成果轉化提供技術支撐。這也是當時全國第一個專門的量子研究機構。

一個現實問題是，在濟南量子院成立之初，國內還沒有多少人了解量子的概念，更少有人意識到量子技術的發展前景，濟南量子院這個從零開始的機構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歲的他從清華大學物理學博士畢業后，只身一人來到濟南，他是濟南量子院正式入職的第一人，也是濟南引進的第一位量子信息領域的博士。

“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》。

回憶當時的情形，他說，那時濟南量子院可以說無載體、無基礎，資源匱乏、環境不允許、專業人才缺乏、外部不理解。經過兩年的努力，濟南量子院“從0到1”的技術突破涌現了。

濟南量子院量子探測與波導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后進入該實驗室。“能夠自主研發和生產量子器件是深耕量子領域的必要條件，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。”

鄭名揚說，目前該實驗室已經自主研發并具備量產PPLN波導（即周期極化鈮酸鋰波導）及上轉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的其他研究，如量子存儲頻率轉換芯片、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承接了中國科學院量子產業化平臺。但要想讓濟南占據量子信息領域獨特優勢，站到世界舞臺的中央，還必須布局產業標準。濟南量子院團隊經過多次論證溝通，2019年，國家標準委批準成立全國量子計算與測量標準化技術委員會，秘書處設在濟南量子院。至今，該技術委員會已歸口發布國家標準9項、新立項6項。同年，國際標準化組織首個量子信息焦點工作組也落地濟南，周飛擔任了其國內對口組唯一副組長。

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

從“墨子號”到“濟南一號”

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

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

“這個實驗預示著量子保密通信離走進普通人的日常生活不遠了。”周飛介紹，過去，量子保密通信要通過專用網，只能滿足少部分應用場景。“兩星三網”融合試驗將“濟南一號”量子微納衛星的密鑰分發到地面站，再應用到量子密鑰手機上，實現5G經典通信的加密。

“濟南一號”是世界首顆量子微納衛星（通常指質量小于10千克、具有實際使用功能的衛星）。2016年8月16日，“濟南一號”的“前輩”——“墨子號”在酒泉衛星發射中心發射。“墨子號”是世界首顆量子科學實驗衛星，其升空后第一個發布的成果，就獲得了美國科學促進會頒發的2018年度“克利夫蘭獎”。新華社報道稱，這是該獎項設立90多年來，我國本土的成果首次獲得這一殊榮。

“墨子號”首次實現了星地量子密鑰分發、洲際量子密鑰分發等一系列空間量子科學實驗，并與地面光纖量子密鑰分發干線，構成天地一體化廣域量子保密通信網絡雛形，開展了一系列應用驗證。

2016年以來，濟南量子院技術團隊參與國家首條量子保密通信骨干網絡“京滬干線”的建設和“濟南一號”的研制。

衛星升空時，還需要有地面站解決衛星與地面“對話”的問題。在濟南高新區的支持下，濟南量子院負責組織地面應用系統研制，作為用戶總體開展量子密鑰分發應用技術驗證。

2019年，濟南量子院啟動小型化量子通信衛星地面站項目。經過上千次實驗，相繼解決了長期穩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的這座地面站，與“墨子號”量子科學實驗衛星完成星地對接。完成對接后，“墨子號”可以分發密鑰，地面站接收后可以進行密鑰試驗。

周飛稱，這是我國首個小型化可移動量子衛星地面站，只有百公斤量級，可搬動、可車載。這為下一步在各種復雜環境條件下的大規模產業化提供了重要條件。

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，科研團隊在部署小型化地面站時又歷經波折。

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隊聯系了相關部門，對濟南全市642個山體逐一比對交通、場地、供電和設備安全等各類因素。

起初，科研團隊想選在距離研究院較近的蓋子山，但山頂不平坦，不利于設備固定；后來考慮濟南南部山區的七星臺，那是濟南最佳觀星點，但科研人員發現路況欠佳，設備運輸受阻，只能放棄；之后又考察了濟南平陰縣的象山，當地雖然滿足部署條件，但距離量子通信地面光纖網絡接入節點較遠，無法實現衛星與地面網絡的聯通。經過多次失敗的嘗試后，濟南量子院的科研團隊聯系到位于濟南市章丘區瓦山山頂的章丘區氣象局。

周飛說，那里滿足部署條件，也便于接入地面網絡，可是氣象探測對電磁環境要求很高，科研團隊不敢輕易部站。在章丘區氣象局協調配合下，設備順利通過了電磁環境測試，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”在酒泉衛星發射中心搭載中國科學院“力箭一號”運載火箭成功發射。

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、實時密鑰提取等關鍵技術，使我國在世界上首次實現基于微納衛星和小型化地面站之間的實時星地量子密鑰分發，將助力我國構建低成本、實用化的天地一體化量子保密通信網絡。

有媒體報道稱，與“墨子號”相比，“濟南一號”成功“瘦身”，它的量子密鑰分發終端僅僅重約23公斤，是“墨子號”的五分之一。在誘騙態光源方面，“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險。

從實驗室走向市場

“大氣污染的動態地圖某處顏色變深，請注意變化情況。”近日，盯著智慧生態黃河平臺的電子屏幕，濟南市生態環境局高新分局技術人員，通過平臺上的數據和顏色變化情況發現異常。

這些變化情況來自顆粒物光量子雷達做出的實時監測，通過監測，技術人員確定某處路口疑似出現污染情況。鎖定地點后，兩名工作人員迅速趕往現場排查，發現路口附近有工地在施工時沒有濕法作業，造成道路積塵。經督導，污染情況很快被消除。

濟南市生態環境局監測處處長王偉說，顆粒物光量子雷達是他們的“千里眼”和“好鼻頭”。“這臺顆粒物光量子雷達可以捕捉半徑6公里內的顆粒物污染物，還能溯源。”

目前，這樣的雷達在濟南布局了15臺，分布在主城區及萊蕪、濟陽、章丘等地，組建了全國首個“顆粒物光量子雷達監測網絡”，監管效能因此大大提高。

顆粒物光量子雷達的研制單位是山東國耀量子雷達科技有限公司（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。

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

“目前，這款雷達已在山東、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”理解為光量子雷達檢測的“軟目標”，光量子雷達可以把這些目標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智慧數據云平臺上，大屏幕實時顯示全國近200個雷達站點的顆粒物、能見度、風場等探測結果，初步構建了目前全國最大的光量子雷達監測網。

該公司算法部負責人賈銘蛟介紹，量子技術和激光雷達，這本是兩個看似不相干的領域，自從中國科大的光量子雷達團隊實現跨學科合作，量子技術被應用到激光雷達，探測靈敏度和應用范圍大幅拓展。

國耀量子只是濟南量子科技走出實驗室，走向產業化的一個縮影。目前，濟南已聚集量子相關企業30多家，包括量子通信、計算、精密測量等三大領域，從業人員800多人。

寬松的培育環境

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相關工作。

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，高標準建設未來產業先導區。加快量子科技、虛擬現實等全產業鏈布局。

濟南市政府工作報告則提到，濟南量子技術研究院組織研制并發布全國首個量子信息技術國家標準，提速量子技術產業化進程，聚焦量子通信、量子計算、量子精密測量等領域，持續拓展“量子+”應用示范，健全全國首個顆粒物光量子雷達監測網絡。

如今，濟南對量子科技的重視體現在方方面面。

2024年3月，濟南舉辦第1期“泉城干部大學堂”專題講座，市領導以及各區縣（功能區）、市直部門和重點企業主要負責人參會。此次“頭腦風暴”邀請的重量級嘉賓就包含中國科學院院士、中國科學技術大學常務副校長潘建偉，其講座的主題就是量子科技。

周飛說，濟南布局量子產業十幾年來，給予了量子技術和產業發展足夠的自由度，從技術研究的純投入到產業生態的純扶持，從未間斷。

濟南市高度重視量子科技和產業發展，成立了省市聯合工作專班和量子產業推進小組，建立定期會商機制，項目化、清單化、工程化推進各項任務落實。

“濟南市和高新區在稅收和產出指標上很少做強制要求，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。”周飛告訴《中國新聞周刊》。

目前，濟南量子院已經有了3棟樓，人才總數超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國家專利42項，轉化了4個技術項目、14種科技產品，涉及12項專利。

周飛稱，目前，省市區三級都有相關扶持。他強調，這種財政上的支持確保了科研人員可以安心工作，投入量子相關研究中。

“為什么國內有些城市的相關研究發展阻力重重？一個重要原因就是，科技成果產生是有一定時間階段的，當遲遲不見成果，一些經費、政策等支持就不足了。”周飛說。

他告訴《中國新聞周刊》，在寬松的培育環境和充足的扶持力度下，濟南量子院的科研人員“要經費有經費，要平臺有平臺，要團隊有團隊”。而這也促使科研成果不斷涌現。“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、從優到強的發展歷程，4000多個日夜，見證了我與濟南量子雙向奔赴、共同成長。”

談及中國科大博士畢業后，是什么因素吸引他從合肥來到濟南創業的問題，申屠國樑告訴《中國新聞周刊》，團隊起步初期，既缺少創業經驗，也缺少相關資金，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，需要實現產業化轉換。“山東省、濟南市、高新區給了財政支持、人才支持、政策支持。”此外，申屠國樑的一些中國科大師兄也早就在濟南投身量子領域的工作，“他們在濟南良好的發展狀況，也增強了我們來濟的信心”。

申屠國樑稱，量子科研成果轉化需要時間周期，濟南在這方面非常“有耐心”。他舉例稱，他的團隊來濟南后，花了整整四年時間，直到2022年才研發出了第一款產品（即顆粒物光量子雷達），并逐漸讓產品走向市場。“這四年時間，濟南市和高新區都給了很大支持。”

濟南高新區發展改革和科技經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，開展量子技術研究。引進國耀量子，就是要加速量子科研成果的落地轉化和產業化，這個項目我們也申報了市區兩級共建重大科技創新平臺項目，共撥付了2.5億元的資金支持企業發展。”

申屠國樑稱，經過近7年的發展，現在國耀量子從創業時的不到10人（4名中國科大博士），發展到現在的50多人（其中科研人員36人），公司也已實現盈利。

2025年，在量子力學百年之際，已在量子領域深耕十五年的濟南，在這一領域的前景也頗受期待。