问题——空天任务升级呼唤“更准的尺度” 当前我国航天任务正从“上得去”走向“走得远、看得清、控得准”；载人航天长期轨运行、深空探测远距离通信测控、月球与行星探测的高精度定轨与姿态控制、巨型卫星星座的协同组网与时间同步等任务，对测量精度、稳定性和可靠性提出了更高要求。传统测量手段在极端温差、强辐照、高动态等环境下，容易出现噪声累积、漂移增大、链路损耗上升、标定更困难等问题，逐渐成为工程性能提升的瓶颈。如何在空天复杂条件下深入压缩“误差”，已成为绕不开的关键课题。 原因——国家战略牵引与技术演进共同催生新平台 从政策导向看，量子科技在国家创新体系中的重要性不断提升，量子计算、量子通信与量子精密测量构成三大方向。其中，量子精密测量与计量更贴近工程应用，有望在导航授时、惯性测量、光学遥感、精密标定等领域率先形成能力，因而被视为连接基础研究与产业应用的重要切入点。 从现实需求看，多项国家重大工程对“极限精度”的需求，推动科研攻关从单点突破转向平台化协同。北京市重点实验室体系强调面向产业与重大任务的协同创新。鉴于此，“空天光量子精密测量与计量北京市重点实验室”纳入北京市重点实验室布局，由航天科研单位牵头，联合涉及的研究机构共建，依托长期开展航天计量测试的专业平台，旨在打通量子测量方法与空天工程验证体系，形成可复制、可迭代的工程化路径。 影响——从“看得见”到“量得准”，重塑空天精度边界 量子精密测量的意义不在概念更新，而在于在相同条件下提供更高灵敏度与更强抗干扰能力，为空天系统性能释放更多“余量”。围绕导航、星座与可重复使用运载火箭等应用场景，其潜在影响主要体现在三上： 一是导航授时与定轨能力提升。更高精度的测量与校准能力，有助于提升信号质量与系统稳定性，使定位误差进一步收敛，为高精度应用提供更可靠基础支撑。 二是星座组网与星间链路稳定性增强。巨型星座对时间同步、链路损耗与系统一致性极为敏感。如果在测量、标定与检测环节实现更高精度、更低漂移，将有助于提升组网效率与长期运行可靠性。 三是可重复使用运载火箭的精密测试能力提升。发动机推力波动、结构振动与多物理场耦合效应，是重复使用条件下需要长期监测与精确评估的重点对象。更精细的计量与测量能力将支撑更严格的状态评估与寿命管理，为安全性与经济性提供依据。 据介绍，相关团队围绕国家级科研任务持续攻关，已形成覆盖量子态生成、传输、检测到计量校准的完整链路，在多项关键技术上取得突破，并推动部分成果从实验环境进入工程验证与产品化阶段。这种“从链路到产品”的贯通，为后续规模化应用打下基础。 对策——把关键难题锁定在复杂环境与核心器件两条主线上 业内认为，量子测量走向工程应用，难点往往不在原理可行，而在复杂环境下能否稳定运行，以及能否做到低成本、可维护。为此，实验室下一阶段攻关将聚焦两条主线： 其一，复杂环境下量子态保持与稳定控制。空天场景面临温度循环、振动冲击、电磁干扰、辐照与真空等因素，对量子态相干性、噪声抑制和长期稳定性提出挑战，需要在系统架构、材料器件、封装工艺与校准方法上协同优化，并建立可验证、可追溯的工程标准体系。 其二，多物理场耦合干扰抑制与计量链路完善。空天装备常处于机械—热—电磁等耦合环境，微小偏差就可能放大为系统误差。通过完善从检测、标定到校准的全链路方法，建立高可信度的计量基准与校验流程，才能为工程应用提供“可用、可控、可验证”的保障。 同时，面向产业化转化，实验室将推动“产学研用”衔接：在产业端强调载荷模块化、批量化与系统集成适配；在创新端突出光量子芯片、级联探测器等关键部件的自主可控与工程成熟度提升；在人才端培养同时理解航天任务、量子机理与计量规范的复合型队伍，以适应跨学科、强工程属性的攻关需求。 前景——以“北京样本”打造空天量子测量产业高地 业内人士指出，量子精密测量的产业化更可能遵循“先工程验证、后规模应用”的路径：先在对精度敏感、需求清晰的航天与高端装备领域形成示范，再向工业检测、精密制造与高端仪器等领域扩展。随着关键器件国产化率提升、工程标准逐步完善、应用成本下降，量子测量有望成为空天信息与高端制造体系的重要基础能力。 从城市创新布局看，北京具备较完整的航天产业链、密集的科研院所与高校资源，以及较完善的重大工程验证平台。以重点实验室为枢纽，打通基础研究、工程验证与产业转化，有望形成可复制推广的成果转化机制，进一步增强在空天光电与量子信息方向的创新集聚与带动效应。 结语： 从实验室的微观量子世界到浩瀚太空的宏观探索，中国科技工作者正在推动“小量子”服务“大航天”。这种跨尺度的技术融合，为航天任务提供了新的精度标尺，也展示了基础研究支撑重大工程的现实路径。当量子精度进入太空探索的主战场，突破的不只是指标，更是对科学与工程边界的持续推进。
从实验室的微观量子世界到浩瀚太空的宏观探索，中国科技工作者正在推动“小量子”服务“大航天”；这种跨尺度的技术融合，为航天任务提供了新的精度标尺，也展示了基础研究支撑重大工程的现实路径。当量子精度进入太空探索的主战场，突破的不只是指标，更是对科学与工程边界的持续推进。