目录
- 执行摘要：磁通测量的量子飞跃
- 2025年市场概况：关键参与者与区域动态
- 推动量子磁通测量进展的前沿技术
- 新兴应用：医疗保健、量子计算及其他
- 竞争分析：领先制造商与创新者
- 投资趋势与2030年资助展望
- 监管框架与行业标准（IEEE、ISO等）
- 商业化与可扩展性挑战
- 市场预测：2025-2030年增长展望
- 愿景2030：未来前景与磁传感的颠覆性潜力
- 来源与参考文献
执行摘要：磁通测量的量子飞跃
量子磁通测量正在迅速崛起，成为精确磁场测量的变革性技术，利用物质的量子特性实现前所未有的灵敏度和准确性。到2025年，该领域正在经历显著的动能，受学术突破和大量工业投资的推动。与传统的磁通计不同，量子磁通计采用基于超导量子干涉设备(SQUIDs)、钻石中的氮空位(NV)中心或光泵磁力计的量子传感器，以接近飞特斯拉(fT)范围的灵敏度测量微小的磁通变化。
最近的发展突显了量子磁通计在材料科学、医学成像、量子计算和基础物理研究等应用中的部署。例如，Quspin Inc.已经推进了光泵磁力计技术，打造出能够在室温下部署的量子磁传感器，现已在生物磁成像和脑机接口研究中得到应用。类似地，ZI Magnetics正在利用量子磁通测量为工业环境中的无损评估提供高通量、高灵敏度的缺陷检测解决方案。
在量子计算领域，精确的磁通控制对量子比特的相干性和错误纠正至关重要。公司如Oxford Instruments正在将量子磁通测量集成到其超导量子比特平台中，以增强设备的性能和可靠性。同时，Supracon AG在量子磁通计方面的并行进展已导致全方位的SQUID基磁通计的推出，目前在学术和工业实验室中用于超灵敏磁纳米结构和量子材料的测量。
展望未来几年，量子磁通测量市场预计将迅速增长，受益于生物医学诊断、非侵入性脑部监测和量子设备校准等用例的扩展。来自政府和国际机构（包括国家标准与技术研究院 (NIST)）的支持性资金正在加速转化研究和标准化工作。随着传感器的小型化、环境稳健性和实时数据处理的持续改进，量子磁通计有望成为多个科学和工业领域不可或缺的工具。
总之，2025年标志着量子磁通测量的关键一年，技术正在从实验室原型走向实际应用。随着领先制造商和研究机构加大创新和商业化力度，该领域将对磁场传感和测量产生重大影响，开启新的时代。
2025年市场概况：关键参与者与区域动态
量子磁通测量利用超导性和量子干涉等量子力学现象，正在2025年迅速获得在研究和商业领域的认可。市场格局由一系列成熟的仪器公司、创新型初创企业以及越来越多的国家实验室组成，它们共同推动高度灵敏的磁力计和磁通测量系统的发展与部署。
该技术的核心应用涵盖基础物理、医学成像、矿产勘探和材料表征。值得注意的是，超导量子干涉设备(SQUIDs)——磁通测量的黄金标准——仍然是该领域的核心，领先制造商在灵敏度、集成和小型化方面公布了渐进性改进。例如，Zurich Instruments继续在超低噪声SQUID磁力计领域进行创新，而QuSpin, Inc.则在便携式和生物磁应用中推进紧凑的光泵磁力计。
在地区层面，北美和欧洲占据最大的市场份额，得益于在量子传感和基础设施方面的强大公共和私人投资。美国通过国家标准与技术研究院（NIST）等组织的努力，正在促进技术向产业的转移，而欧洲参与者则受益于支持协作研发和早期商业化的欧盟范围量子倡议。亚太地区也在加速增长，特别是在日本和中国，政府对量子技术的支持和本地仪器制造商的快速扩张推动了发展。
到2025年，竞争格局由于几个显著的合作伙伴关系和收购而明显，反映出在量子增强传感中获取新兴机会的战略竞争。例如，Magnicon GmbH通过与学术衍生公司的合作，扩展了对下一代SQUID电子设备的共同开发， targeting new use cases in non-destructive testing and geophysical surveying. Meanwhile, Qnami AG在瑞士进一步巩固了其在量子钻石显微镜方面的地位，满足半导体和先进材料行业的需求。
展望未来几年，预计该领域将在量子磁通测量和其他量子传感模式之间实现更大融合，并更深入地融入工业自动化和医疗诊断工作流程。由NIST和欧洲计量机构等机构主导的增强标准化工作预计将推动更广泛的采用和跨境互操作性，巩固量子磁通测量在高精度测量和新兴量子技术市场中的角色。
推动量子磁通测量进展的前沿技术
量子磁通测量利用量子相干和干涉效应实现超灵敏磁场测量，正迎来快速技术进展，随着我们接近2025年，关键进展正由超导量子干涉设备(SQUIDs)、钻石中的氮空位(NV)中心和混合量子系统的整合驱动，每个技术都在灵敏度、可扩展性和应用通用性方面做出了显著改善。
近年来，量子技术中心和量子钻石技术公司（QDTI）已经拓展了基于钻石NV中心的磁力计的能力。这些设备利用NV中心的量子特性在室温下检测微小的磁场，提供生物医学成像、地球物理勘测和材料研究的解决方案。预计QDTI在2024年的量子钻石传感器阵列的进展将在2025年实现商业部署，提供多像素、高通量的磁通成像。
超导量子干涉设备(SQUIDs)仍然是量子磁通测量的基础。Neocera和Magnicon GmbH正在积极改进SQUID基系统，最近的型号在1 fT/√Hz以下的噪声底位和集成低温电子设备。这些改进扩展了它们在无损评估、量子材料表征和高分辨率脑电图中的应用。Magnicon的下一代SQUID电子设备预计将在2025年发布，将支持更快的多路复用读取和更紧凑的外形，以满足新兴量子计算实验室的需求。
混合量子传感器结合了NV中心和超导电路，目前在如弗劳恩霍夫协会等机构的研究中成为一个焦点。这些设备旨在将钻石基系统的灵活性和室温运行能力与低温SQUID的极高灵敏度结合起来。在2023-2024年展示的早期原型显示出在工业和现场环境中可扩展、可部署磁通测量的希望。
展望未来，量子磁通测量的前景由传感器小型化、多路阵列和强大的量子控制协议的融合所定义。来自量子钻石技术公司和Neocera的行业路线图强调了便携式、无需校准的量子磁通计的即将到来（到2026年）。这些系统可能会在电池诊断、脑机接口研究和量子设备制造中找到应用，标志着从实验室仪器到普遍应用的工业和医疗工具的过渡。
新兴应用：医疗保健、量子计算及其他
量子磁通测量利用量子传感器的极高灵敏度，正迅速在若干高影响力领域取得进展。截至2025年，该领域受到超导量子干涉设备(SQUIDs)、钻石中的氮空位(NV)中心和相关量子磁力计突破的推动。这些技术促进了前所未有的磁场检测水平，为医疗保健、量子计算及其他行业的变革应用提供了可能。
在医疗保健领域，量子磁通测量正在彻底改变非侵入性诊断。例如，脑电磁图(MEG)现在受益于光泵磁力计(OPMs)，这些设备不需要低温冷却，使系统更易携带，更加友好。QuSpin Inc.已经在临床试验中部署了基于OPM的MEG系统，旨在改善癫痫和神经退行性疾病的脑图绘制。这些量子传感器的采用正在不断增加，承诺提高空间分辨率并降低运营成本，预计未来几家医院会整合此类技术。
在量子计算领域，超灵敏的磁场检测对于量子比特读出和错误纠正至关重要。量子磁通计，通常使用SQUID阵列，对于超导量子比特平台不可或缺。国家标准与技术研究院(NIST)还在高分辨率SQUID传感器领域继续开拓进展，支持容错量子处理器的发展。与此同时，Oxford Instruments扩大其低温系统产品线，优化对全球量子计算实验室中基于SQUID的磁通测量的集成。
除了医疗保健和计算之外，量子磁通测量在材料科学、地质学和国家安全等领域也找到了新角色。由Element Six开发的基于钻石的量子磁力计——合成钻石制造的领导者——使得超高灵敏度能够检测纳米级磁现象。这些设备现在正被评估用于先进的无损测试和地磁映射，现场试验正在与多家工业合作伙伴展开。
展望未来，预计未来几年将看到传感器小型化、鲁棒性和性价比的融合。预计将出现芯片级的量子磁力计，开启在可穿戴设备、便携式成像和高通量量子计算架构中的更广泛应用。随着量子磁通测量的成熟，其在各行业的整合将加速，推动未来在诊断、计算和环境感知方面的创新。
竞争分析：领先制造商与创新者
量子磁通测量——一个利用超导量子干涉设备(SQUIDs)、钻石中的氮空位(NV)中心及相关量子传感器的领域——在2025年经历了显著的竞争活动。该领域由强大的仪器专业公司和一波量子技术初创企业的积极贡献所定义。
- Zurich Instruments继续领先量子测量解决方案的开发，特别是在其量子计算控制系统和高灵敏度锁相放大器方面，这些设备常用于磁通测量研究和工业部署。公司扩大了产品线，加入了集成的量子传感器读出模块，目标是学术研究和可扩展的量子设备制造商。与主要量子计算实验室的活跃合作确保其磁通测量解决方案始终处于技术前沿（Zurich Instruments）。
- Qnami，总部位于瑞士，凭借其量子钻石显微镜获得了显著关注——这个平台使用NV中心磁测量实现高分辨率、非侵入性的磁成像。在2025年，Qnami的ProteusQ系统被多家领先材料科学和纳米技术实验室采用，展示出在纳米级磁域映射方面的卓越性能。该公司的战略合作伙伴关系与半导体制造商显示出其渗透过程计量市场的雄心（Qnami）。
- Attocube Systems AG仍然是低温兼容的SQUID和量子传感器的重要供应商。在2025年，Attocube推出了新型模块化平台，可集成到扫描探针显微镜中，支持在极端环境（低温，高磁场）下的先进量子磁通测量。他们专注于定制和原位集成，将其位置很好地适应于与量子计算和凝聚态实验室的合作（Attocube Systems AG）。
- Bruker扩大了其磁成像解决方案套件，利用在磁共振和扫描探针显微镜方面数十年的专业知识。最近的产品更新专注于提高量子磁测量的灵敏度和自动化，面向研究和工业质量控制应用。Bruker在全球的存在及成熟的服务网络为大规模部署提供了优势（Bruker）。
- 展望：在接下来的几年中，随着量子磁通测量成为下一代量子计算、纳米级计量和无损半导体测试的关键，将预期竞争格局将进一步加剧。关键差异化因素将包括传感器灵敏度、系统集成和对自动化、高通量环境的支持。投入可扩展制造和跨行业合作的公司可能会获得可观的市场份额。
投资趋势与2030年资助展望
量子磁通测量，利用诸如超导量子干涉设备(SQUIDs)和氮空位(NV)钻石磁力计等量子传感器，正在经历一波投资激增，其应用范围横跨材料科学、医学成像和地球科学。截止2025年，全球对量子传感技术的资金正在由公共部门倡议和私人资本共同推动，重点在于加快商业化和扩大生产规模。
近年来，多个显著的融资轮和合作伙伴关系公告层出不穷。2023年，洛克希德·马丁宣布增加对量子磁测量平台在航空航天和国防领域的研发投资，凸显出大型行业参与者日益增长的兴趣。类似地，QuSpin Inc.已获得千万美元的合同，向国家实验室交付紧凑型高灵敏度磁力计，强调量子磁通测量硬件的商业可行性。
在公共领域，美国、欧盟和亚洲的政府机构正分配大量资源用于量子技术。欧洲联盟的量子旗舰项目继续资助旨在开发可扩展量子传感器的项目，包括专注于磁通测量的项目（Quantum Flagship）。在美国，能源部和国家量子计划支持学术与产业伙伴关系，以缩小实验室原型与可部署解决方案之间的差距（美国能源部）。
展望2030年，分析师和行业领导者预期将持续甚至加速投资，受益于量子计算、量子传感和人工智能驱动的数据分析的融合。像QNAMI（专注于基于NV中心的量子磁测量）这样的公司正在吸引风险投资，以扩大其制造和分销能力，特别是在生命科学和半导体领域。此外，仪器制造商与大型研究机构之间的战略合作预计将影响资金格局，确保研发和部署的持续资金流入。
总之，量子磁通测量的投资轨迹将在2030年前呈现出强劲增长，受扩展应用和政府与私营部门强劲支持的推动。未来几年，预计将看到资金多样性增加，更多早期阶段的初创企业进入该领域，成熟企业加深对量子传感器创新的承诺。
监管框架与行业标准（IEEE、ISO等）
量子磁通测量利用超导量子干涉设备(SQUIDs)和钻石中的氮空位(NV)中心等量子现象，正迅速发展成为检测极弱磁场的精密工具。截至2025年，量子磁通测量的监管和标准环境正在随着其商业化的增加和量子传感器在医疗成像、地球物理勘探和材料表征等关键应用中的整合而变化。
电气和电子工程师协会（IEEE）在传感器技术标准开发方面拥有既往记录，目前正在审查和更新现有传感器标准，以适应基于量子的测量系统。2024年，IEEE传感器理事会启动了工作组，以解决量子磁传感器的独特校准、互操作性和数据完整性需求。预计这些努力将在2025年底之前形成草案标准和指南，尤其是随着量子传感器在工业和医疗环境中的普及。
在国际舞台上，国际标准化组织（ISO）和国际电工委员会(IEC)开始合作评估量子计量特定新标准的需求，包括磁通测量。ISO/IEC联合技术委员会1（JTC 1）信息技术已经成立关于量子技术的分委员会，2025年初，讨论已扩展到量子传感器的计量可追溯性和数据交换协议。
在量子磁通测量前沿的公司，如QuSpin和Magneteca，正在通过提供技术数据、应用案例和现场经验积极参与标准的开发。他们的参与确保标准反映现实操作要求，如环境噪声抑制、设备校准和在多种环境中的可靠性。
展望未来，预计未来几年将在量子磁通计的校准和性能测试方面发布基础性标准。这将促进更广泛的跨境采用和监管认可，尤其是在医疗诊断和国防等设备认证要求严格的行业。国家标准与技术研究院（NIST）也在扩大其量子计量项目，以支持可追溯的参考材料和针对量子磁传感器量身定制的程序。这些努力共同为2020年代末量子磁通测量的快速、标准化部署奠定了基础。
商业化与可扩展性挑战
量子磁通测量利用超导干涉和量子相干等量子现象进行高度灵敏的磁场测量，正处于先进传感技术的前沿。尽管在学术进步和初步商业部署方面取得了 substantial progress，但在2025年及未来几年，实现广泛的可扩展性和市场采用的道路上面临着几个重要挑战。
- 设备复杂性与成本：量子磁通计，特别是基于超导量子干涉设备(SQUIDs)或钻石中的氮空位(NV)中心的设备，需要复杂的制造和低温基础设施。例如，QuSpin Inc.和Magneteca GmbH提供紧凑的SQUID和光泵磁力计系统，但由于材料和组装的成本高，以及对精确环境控制的需要，规模化生产仍然有限。
- 可靠性与集成：确保设备在实验室环境以外的可靠运行是一个持久的瓶颈。外部噪声、电磁干扰和热漂移可能会降低量子传感器的性能。Supracon AG开发了可现场部署的量子传感器，但商业用户对可靠性、易用性和与标准工业电子设备的兼容性提出更高的要求。
- 供应链与标准化：量子级材料（如高纯度钻石或专用超导体）的供应链尚处于起步阶段，并集中于少数供应商。缺乏建立良好的行业标准使得设备性能的互操作性和用户信任变得复杂，正如来自国家标准与技术研究院(NIST)的持续努力旨在制定校准基准。
- 市场教育与应用开发：许多潜在的工业和医疗用户缺乏量子传感的专业知识，导致采用缓慢。有些公司，例如Element Six（量子钻石材料的领导者），正在投资于外展和合作，以识别高价值应用，但特定应用的适应和监管审批过程仍然缓慢。
展望未来，制造商、标准机构和材料供应商的协同努力可能有助于缓解这些瓶颈。预计将开发出更加稳健、室温条件下的量子磁力计、设备校准的自动化程度提高以及模块化平台的出现，以简化系统集成。然而，2025年及以后的商业化轨迹将依赖于持续投资、跨行业合作以及量子供应链的成熟。
市场预测：2025-2030年增长展望
量子磁通测量——一个利用量子传感器如SQUIDs（超导量子干涉设备）和新兴量子磁力计的领域——在科学、工业和医学领域继续吸引大量关注。从2025年开始，市场预计将经历强劲增长，受益于量子传感器小型化、改进的低温技术以及对超灵敏磁场测量日益增长的需求。
当前行业领导者，包括Magnicon和STAR Cryoelectronics，正在扩大其产品组合，以满足生物磁学（如脑电磁图）、材料分析和无损评估等应用的需求。例如，Magnicon报告称，正在开发集成的SQUID系统，旨在进行可扩展的多通道操作，目标是研发和医学成像市场。与此同时，STAR Cryoelectronics正在积极提高其SQUID电子设备和传感器模块在全球研究机构的可及性，推动更广泛的采用。
从区域角度来看，北美和欧洲预计将继续处于前沿，得益于对量子技术的持续投资以及学术界与工业界之间的合作。欧洲联盟的量子旗舰计划和美国的政府支持项目可能会刺激进一步的研发和商业化机会。关键研究机构，如国家标准与技术研究院和保罗·谢尔研究所，将在推进磁通测量硬件和校准标准方面发挥重要角色。
亚太地区也预计市场扩张，例如田川精器有限公司在航空航天和国防应用中的精密磁测量中增加了参与度。由行业和大学创业公司共同参与的室温量子传感器的出现预计将降低运营障碍，并在地球物理勘探和工业监测中开启新市场，预计到2027-2028年将会出现。
展望2030年，量子磁通测量市场预计将以健康的速度增长，复合年增长率（CAGR）将达到高单位数字。这一前景得益于下一代诊断系统中量子传感器的持续融合、新兴经济体的扩张，以及对更高灵敏度和用户友好型仪器的不断推动。制造商与最终用户之间的战略合作可能会加速技术转移和商业部署，覆盖多个领域。
愿景2030：未来前景与磁传感的颠覆性潜力
量子磁通测量利用超导性和纠缠等量子现象，有望到2030年彻底改变磁传感技术的格局。截至2025年，该领域由于在量子计算、生物医学成像和地球物理勘探中的需求，取得了迅速的进展。超导量子干涉设备(SQUIDs)作为一种最成熟的量子磁通测量仪器已实现了超常灵敏度，能够检测到飞特斯拉强度的磁场。最近的创新集中在小型化、集成和在更高温度下的操作，以扩展实际应用。
像Zurich Instruments和MAGNICON这样的关键制造商开发了下一代SQUID系统，具有更大的带宽、较低的噪声底和改进的用户界面。这些进展使得非侵入性脑成像（脑电磁图）和纳米级材料表征等新用例成为可能。与此同时，钻石中的氮空位(NV)中心这一固态量子传感平台正在迅速发展。像Qnami这样的公司正在商业化其具有单量子灵敏度的NV钻石磁力计，为工业和研究环境中的量子增强磁显微镜铺平了道路。
除了成熟的平台，新兴初创公司和项目正在探索将磁通测量与其他模态（包括电场、温度和引力测量）结合的混合量子传感器。例如，Element Six正在开发工程化钻石材料，以优化NV中心的性能，以实现多参数量子传感。欧洲量子旗舰计划及国家机构如国家标准与技术研究院（NIST）正在投资基础研究，以商业化坚固、可扩展的量子磁通计。
展望2030年，量子磁通测量的颠覆性潜力在于其对极高灵敏度和空间分辨率的能力，能够在传统传感器无法到达的环境中工作。预计的突破包括室温量子磁成像、量子计算诊断的片上集成以及用于医疗诊断和安全的便携设备。量子工程、低温技术和半导体制造的融合预计将降低成本并实现主流采用。行业路线图建议，到十年结束时，量子磁通测量将支持导航、生物磁诊断和材料发现的新标准，巩固其在量子传感革命中的关键技术角色。
来源与参考文献
- Quspin Inc.
- Oxford Instruments
- Supracon AG
- 国家标准与技术研究院 (NIST)
- Qnami AG
- 量子技术中心
- Neocera
- 弗劳恩霍夫协会
- Zurich Instruments
- Qnami
- Attocube Systems AG
- 布鲁克
- 洛克希德·马丁
- 量子旗舰
- IEEE
- ISO
- 保罗·谢尔研究所
- 田川精器有限公司
