（来源：纪要头等座）
激光行业深度系列
Q: 激光在量子科学中的基础作用及核心功能是什么？
A: 激光是量子理论的产物，在量子科学中承担关键功能。量子场景对激光有波长精准、窄线宽、低噪声等高规格硬性指标。激光输出的光的全部自由度可被精确控制，成为初始化、操纵和读出其他量子系统的主要工具，承担原子的冷却、囚禁、量子态的制备和读取等基础工作。
Q: 激光在量子实验中实现原子冷却的原理是什么？
A: 原子冷却主要基于多普勒效应和西西弗斯冷却。多普勒冷却利用原子逆着光传播方向运动时感受到的激光频率变大的效应，通过吸收光子动量使原子减速，结合三维磁光阱和磁场改变能级差，使原子温度降至毫开尔文量级。西西弗斯冷却则利用原子在偏振正交的两束激光形成的周期性势场中运动，克服势能损失动能，通过光泵作用使其回落至更低能级，其平均温度比多普勒冷却低10到100倍。
Q: 激光在量子实验中实现原子囚禁的原理是什么？
A: 原子囚禁主要利用光镊技术。光镊利用激光的光压，在轴向上对微粒施加散射力，在径向上施加梯度力。通过透镜使光束聚焦，当原子偏离焦点时，散射力和梯度力的合力会将其拉回光束中心，从而实现对原子、分子等微粒的无损伤囚禁和控制。
Q: 激光在量子态的制备、操纵与读取中是如何发挥作用的？
A: 量子态制备通常通过光泵过程，利用特定频率的光泵光和回泵光将原子激发并使其最终回落至无法被激发的暗态，完成初态初始化。量子态操纵可通过双光子拉曼跃迁实现，利用两束相干拉曼光的频率差满足共振条件，使原子在两个基态超细能级间跃迁。量子态读取则通过施加特定频率的激光照射，根据原子吸收光子后逃离磁光阱的概率或散射光子的亮度，间接测量并使其坍缩至特定经典状态。
Q: 量子计算实现指数级加速的核心原理是什么？
A: 量子计算基于量子叠加和量子纠缠效应。叠加性赋予量子比特同时处于多种状态的能力，纠缠性使量子比特间形成非经典强关联。n个纠缠的量子比特可一次性表示2的n次方种状态，计算能力随比特数呈指数级增长。例如250个量子比特表示的状态数超过宇宙原子总数，通过量子算法和干涉效应放大正确答案信号，可在特定问题上实现远超经典计算的求解速度。
Q: 超导量子计算路线的原理是什么，激光在其中的应用及成本占比如何变化？
A: 超导量子计算基于超导电路，核心器件是超导约瑟夫森结，通过施加特定频率的微波信号控制量子比特在基态和激发态间跃迁。传统方案主要使用微波操控，激光仅起辅助探测作用，成本占比约3%。但随着超导量子比特规模向千级、万级扩容，传统同轴布线会引入大量热负荷且复杂度剧增，采用低温探测器加激光产生光声微波，并使用光纤替代同轴电缆进行射频微波传输和芯片间光互联的新方案，将使激光成本占比上升至20%。
Q: 离子阱量子计算路线的原理、优势及激光成本占比是多少？
A: 离子阱路线利用交变电场或静磁场与静电场组合囚禁带电离子，利用离子内部两种稳定状态编码量子信息，并通过精密激光脉冲进行操控和读取。其最大优点是离子状态维持时间长、操作精准度高且每个原子天生相同、性能均匀。在20到50个离子规模下，整机造价约3000万到8000万元，激光用于离子冷却、光动力、态制备及比特操控，成本占比约35%。
Q: 中性原子量子计算路线的原理、扩展优势及激光成本占比是多少？
A: 中性原子路线利用光镊捕获电中性原子，通过激光脉冲使其进入高激发态。里德堡原子半径大，具有强的长程相互作用，且存在里德堡阻塞效应，从而实现量子比特间的纠缠和逻辑运算。该路线原子尺度小且无库仑排斥，易于大规模扩展，毫米级阵列可容纳100万个量子比特。在100到300个原子规模下，整机造价约2500万到7000万元，激光用于冷却、光镊阵列囚禁、态制备及里德堡阻塞门操作，成本占比高达45%。
Q: 光量子计算路线的原理、优势、挑战及激光成本占比是多少？
A: 光量子计算以光子为信息载体，可全程室温运行，退相干时间短，是天然的飞行量子比特。激光和光学系统主要用于输出稳定泵浦光、耦合非线性芯片产生纠缠光子并进行偏振、延迟和滤波调控。其优势在于高斯玻色采样和分布式算力，但面临光子间难以直接相互作用导致逻辑门操作困难，以及光子在传输中损耗破坏量子信息等挑战。原型机整机造价约1500万到5000万元，激光及光学系统成本占比约25%。
Q: 量子通信的三大应用方向及其商业化现状和激光应用情况如何？
A: 量子通信主要包括三个方向。首先是量子密钥分发，利用单光子级量子态传输协商密钥，基于测量会扰动量子态的原理保障安全，商用QKD终端整机约80到200万元，激光用于产生脉冲及稳定光路，成本占比约10%，已进入实用化阶段。其次是量子隐形传态，利用量子纠缠传输真实的量子态，目前尚未成熟和商业化。最后是量子安全直接通信，以量子态为载体直接传输经典信息，但存在效率低和安全缺陷等争议，学术界接受度不高。
Q: 量子测量的原理及激光成本占比是多少？
A: 量子测量利用量子体系的纠缠、压缩等特性对待测物理量进行高精度测量。以原子钟为例，其原理是利用激光扫频寻找与原子基态到激发态能级差相匹配的固有钟跃迁频率，通过吸收或荧光探测识别共振频率并进行闭环锁频，以此作为极高精度的计时基准，光钟误差150亿年不超过1秒。光钟整机造价约1500万到4000万元，激光在系统中起核心作用，成本占比约40%。
Q: 量子科技产业的政策支持情况及未来市场空间预测如何？
A: 政策方面，量子被列为国内6大未来产业之首，全球30多个国家和地区已制定相关战略，总投资额超350亿美元。市场空间方面，预计2030年全球量子计算市场将达约1800亿美元，2035年达6800亿美元；量子通信市场2030年将达约118亿美元，2035年达768亿美元；量子传感市场2030年将突破50亿美元。2025年被视为量子应用元年，量子计算潜在空间最大，量子通信已进入实际应用并快速发展。
Q: 激光及量子科技产业链的相关投资标的有哪些？
A: 相关标的包括：评审激光，其精密光纤激光器在量子领域应用广泛，是量子激光器核心标的；国动量子在量子通信、计算和测量三大方向均具备产业化能力；国一公司主营量子精密测量技术及超导量子计算机配套产品；和信用离器通过收购良心技术布局超导和量子点计算；普阳渐变的子公司提供量子测控全栈方案。
免责申明：以上内容不构成投资建议，以此作为投资依据出现任何损失不承担任何责任。
