随着量子科技的崛起，量子重力测量领域在近年实现了多项突破性进展，从理论验证逐渐走向商业应用。近日，全球前沿科技咨询公司ICV发布了“Quantum Gravimeter and Quantum Gravity Gradiometer Report”（量子重力仪与量子重力梯度仪报告），作为2024量子产品系列报告之一，该报告全面剖析了量子重力仪及其梯度仪的全球发展现状、市场潜力及未来趋势，为政府、企业、科研机构、政策制定者提供了具有前瞻性的参考。
报告深入探讨了全球量子重力测量技术的核心进展及其市场扩张情况，特别强调了该技术在地质勘探、环境监测等多个领域的巨大应用潜力。目前，量子重力仪和梯度仪凭借其卓越的高灵敏度和稳定性，正逐渐取代传统重力仪，成为科研、资源勘查以及基础设施规划等领域不可或缺的工具。Exail公司等行业领导者在产品性能上不断取得突破，为高精度、抗干扰的量子重力测量设备树立了新的行业标杆。
市场方面，全球量子重力仪企业主要集中在北美和亚太地区，未来预计亚太地区将成为市场增长的主要推动力。技术方面，重力测量技术正朝着小型化、成本降低以及操作简便性提升的方向发展，特别是与人工智能技术的结合，进一步提升了设备的用户体验。
本篇内容中，光子盒精选了部分报告中的核心观点，更多内容请阅读完整版报告。此外，光子盒结合这份报告，对量子重力仪与量子重力梯度仪的未来发展方向进行了思考与展望。
报告亮点速览
技术进步：量子重力仪在灵敏度和抗干扰方面具备显著优势，逐步实现商业化应用。
重点领域：广泛应用于地质探测、基础设施规划、无源导航等领域。
市场趋势：亚太将成为未来增长的主要驱动力，市场应用前景广阔。
创新突破：技术进一步朝小型化与智能化方向发展，AI和远程校准推动了其在更广泛场景下的应用。
从实验室到市场，技术飞跃引领未来探索
量子重力测量技术的快速发展经历了数十年的积累。从激光冷却技术的提出，到冷原子干涉仪的问世，全球科研团队和企业在基础研究、技术转化和商业落地上不断取得突破。
1970年代至1990年代：量子重力测量技术在激光冷却和双光子Raman跃迁技术的支持下起步，1991年首台冷原子重力仪问世，为量子重力测量奠定了技术基础。
2000年-2010年：2004年美国AOSense公司成立，2006年法国Muquans公司成立，将冷原子干涉技术逐步推向实际应用，2010年更是实现了第一台商业化冷原子重力仪。
2018年后：小型化、便携式量子重力仪的出现使得这一技术更具市场潜力。如Exail等企业率先实现了可用于地下结构探测、矿产勘探的户外量子重力仪，克服了振动和环境干扰的挑战。
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此外，各国政府也纷纷通过立法、投资和制定路线图支持量子重力测量技术的发展。例如，美国于2018年发布《国家量子计划法案》，推动量子传感器的应用研究；澳大利亚和中国也在政府层面制定专项支持政策，带动了科研机构和企业的研发投入。
地质勘探、资源开发等迫切需求是推动量子重力测量技术发展的驱动力。与传统重力测量设备相比，量子重力仪因其高精度、稳定性和小型化潜力，在精准测量上具备独特优势。
从专业到普及，技术革新引领多元场景应用
量子重力测量设备的发展大致分为实验室样机、专用量子传感器、工业级传感器和消费级传感器四个阶段。当前，量子重力仪与梯度仪正处于专用级或工业级阶段，研发重心聚焦于小型化和高灵敏度的优化上，以便适应多场景应用需求。
为了实现广泛的应用和市场推广，全球科研机构与企业正致力于小型化模块设计，使量子重力仪能便携至多种环境下使用。Q-CTRL公司开发的低成本量子重力仪原型机，展示了其在近地轨道中持久观测的潜力，显著拓宽了该技术在航天领域的应用。
此外，量子重力仪与梯度仪还需应对复杂环境带来的干扰挑战。例如，Exail公司推出的重力梯度仪可在户外条件下稳定工作，同时具备更高的灵敏度和长期稳定性。法国iXblue公司与澳大利亚Q-CTRL公司正联手开发结合AI的量子重力仪，以便未来在工业环境中实现更广泛场景的自动化应用。
应用方面，量子重力仪以其高精度和无漂移的特性，在地质探测和资源勘探领域发挥着重要作用。它不仅能实现矿产资源的三维成像和地下水流动监测，还能揭示地质构造、支持深海地形探测。此外，在灾害监测等关键领域也展现出巨大潜力，可为地震预警及火山监测提供可靠数据支持。
北美领航，亚太崛起，未来十五年见证全球增长新浪潮
量子重力测量市场仍然处于早期发展阶段，但市场信心正在不断增强。报告中数据显示，2023年全球量子重力仪市场份额集中在北美、欧洲和亚太地区，随着技术成熟和需求扩展，到2035年中国将成为推动市场增长的关键力量。
2020-2023年期间，全球量子重力测量公司获得约2.4亿美元融资，特别是在2022年B轮融资上，获得高达1.1亿美元的支持，显示出投资者对量子重力测量应用潜力的高度认可。但由于量子重力测量的高研发成本和小众市场属性使得市场尚需时间培养，因此融资多集中在种子轮至A轮阶段。
目前欧洲地区企业在技术上占据主导，Exail和M Squared Lasers等企业已在全球范围建立市场份额。随着量子重力测量设备在国防、基础设施、资源探测等领域的应用逐渐扩大，亚太地区（尤其中国）有望成为未来市场扩展的核心驱动力。
科研院所与企业携手，共创量子重力测量新纪元
报告详细分析了全球科研院所与核心企业在量子重力测量中的主要成就及市场地位。全球领先科研团队和企业在小型化、模块化量子干涉仪器的研发上已取得显著进展，使量子重力仪向实际应用不断迈进。
美国斯坦福大学、法国巴黎天文台、中国华中科技大学等科研机构在原子干涉重力仪的基础研发中投入大量资源，为技术转化和商业化提供了坚实的技术基础。特别是华中科技大学的量子重力梯度仪在0.3米基线上达到100E Hz−1/2的灵敏度，展示了全球领先的测量性能。
目前，欧洲和美国的高校和科研院所正通过成立创新实验室和技术联合体，加速量子重力测量技术的商业转化，并为初创企业提供了广阔的支持平台。
企业方面，Exail公司凭借激光冷却和量子干涉技术的技术积累，已成为高精度量子重力测量市场的领先企业，其量子重力仪在资源勘探、基础设施测绘、地震预测等多个领域展现出卓越性能。
Atomionics、Nomad Atomics等初创公司专注于移动环境下的量子传感技术，为未来地质监测、地下成分分析和高精度导航提供可靠方案。
Atomionics公司的产品还能在车载和船载环境中提供高分辨率的三维重力数据，促进了量子重力测量在复杂环境下的实地应用。
光子盒观点—紧跟“小型化、智能化与计量量子化”步伐
未来，量子重力测量技术有望通过小型化、智能化和低成本化的持续优化，持续迭代产品，走向成熟的商业市场，成为资源勘探、地质测绘和智能基础设施的核心工具。
量子重力测量设备的体积缩小将极大拓宽其应用场景，使其更灵活地集成于车载、无人机和卫星平台中，满足资源勘探、结构监测的多样化需求。同时，成本降低将助推其在民用市场的普及化进程，形成涵盖基础设施、土木工程、环境监测的应用生态。
此外，与AI结合是量子重力测量发展的一个重要方向。AI不仅可以简化仪器操作界面，增强自动化功能，还能够通过数据算法优化结果精度。例如Q-CTRL公司展示的用户友好型软件平台为此提供了优秀示范。未来这一方向将有助于将量子重力仪推广至更多非专业场景。
最后，在零链条溯源方面，随着量子基准的标准化推进与技术的发展，量子重力测量设备将具备更高的可靠性。未来，通过重新定义国际单位制的核心基准，量子重力仪或将实现更精确的数据溯源，推动量子重力测量在全球化应用中的互操作性与一致性。
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本文转载自《光子盒》微信公众号
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