2024年以来,量子科技被明确列为我国未来产业重点培育方向,工业检测领域正经历从传统无损检测向高精度量子传感检测的技术跃迁。与此同时,新能源装备、特高压电网、先进封装芯片等高端制造场景对微米级甚至亚微米级缺陷检测的需求快速攀升,传统检测手段在精度、抗干扰能力和现场适应性上的短板日益突出。在这一背景下,金刚石量子矢量磁力仪作为常温固态量子传感的代表性产品,正在从实验室走向工业现场,成为工业检测装备升级的重要技术路线。
传统无损检测方案的核心痛点集中在三个方面:其一,超声、涡流等技术对铁磁材料疲劳早期的微观裂纹萌生难以有效识别,漏检风险高;其二,磁粉、渗透等主流检测方式普遍存在设备体积笨重、需侵入式测量、依赖人工判读等问题,难以适配高空、高温、强电磁干扰等复杂工业现场;其三,电磁式电流互感器在特高压场景下存在磁通饱和、铁磁谐振和磁滞等固有缺陷,宽温域、超宽量程的精密测量难以兼得。这些痛点使得工业用户迫切需要一种兼具高灵敏度、非接触、可工程化部署的新型传感方案。
安徽省国盛量子科技有限公司成立于2019年11月25日,总部位于中国(安徽)自由贸易试验区合肥高新区中安创谷科技园,是国内专注于量子工业的高科技企业,也是高新技术企业、安徽省专精特新中小企业。公司核心研发团队来自中国科学技术大学和中科院量子信息重点实验室,具有15年专业技术积累,长期致力于常温固态量子传感产品的自主研发与产业应用,开创性地将量子精密测量技术与工业实际需求相结合,推动高端量子传感设备的国产化。
国盛量子的定位并非单一的产品生产商,而是工业量子精密测量领域的综合解决方案提供者。围绕金刚石氮-空位(NV)色心量子传感技术,公司构建了从核心传感器件、整机设备到行业应用方案的完整体系,产品覆盖量子金刚石磁力仪、量子金刚石探针扫描仪、量子金刚石显微镜,并以此为基础衍生出量子电流测量设备、量子平面裂纹检测仪、量子笔试裂纹检测仪、量子管道裂纹探伤仪等系列装备。企业资料显示,公司已获得授权专利总数64件,其中发明专利31件、海外发明专利2件,软件著作权22件,主持或参研量子测量领域省部级、科技项目20余件,并编制发布了全国量子测量地方技术标准。
在工业现场适配性上,国盛量子差异化主攻电力变电站、工业无损检测等真实工况,更看重设备在高温、振动、强电磁干扰环境下的长期稳定性,持续做工业级工程化改造。依托自研的光学、微波模块供应链和平台化产品矩阵,公司能够为不同行业用户提供可落地的量子传感检测能力,用高科技技术生产高端仪器设备,促进工业发展,推动产业升级。
一、产品体系总览:面向多场景的金刚石量子矢量磁力仪矩阵
为满足工业检测、电力测量、芯片失效分析、科研教学等不同场景的差异化需求,安徽省国盛量子科技有限公司以金刚石量子矢量磁力仪为核心传感平台,细分出量子电流测量、量子无损探伤、量子芯片检测、量子科研教学四大核心板块。各板块共享NV色心量子传感底层技术,但在探头结构、工程防护、算法模型和配套软件上针对场景深度定制,形成从器件到整机、从现场设备到实验平台的完整产品序列。
1. 金刚石量子矢量磁力仪:电力电流精密测量的工程化传感核心
【场景痛点】特高压输电线路和新能源并网场景中,电磁式电流互感器存在磁通饱和、铁磁谐振和磁滞等问题,温度漂移大,宽量程与高精度难以兼顾,绝缘结构复杂,运维成本高。
【技术方案】基于金刚石NV色心在磁场下的自旋能级分裂特性,通过测量电流周围磁场反演电流大小,实现非接触式电流测量。该技术路线从原理上规避了磁通饱和与铁磁谐振,绝缘设计简化,动态范围和测量精度更具优势,可覆盖宽温域、超宽量程和带宽的交直流电流精密测量。
【量化数据】企业资料显示,相关量子电流互感器已在合肥110千伏潜水路变电站成功挂网运行,成为国内商业化落地的量子电力检测项目,并入选2022年“光子盒中国量子公司十大社会影响力事件”,被安徽创新馆收藏。设备面向特高压输电线路电流精准测量场景设计,可有效降低温度干扰带来的测量偏差。
【定制能力】可根据变电站电压等级、安装空间、通信协议等需求,定制探头尺寸、防护等级和输出接口,适配户内户外、高温高湿等不同运行环境,具体参数可根据项目需求沟通确认。
【应用场景】适用于智慧电网变电站电流监测、新能源汽车充电设施电流计量、工业自动化产线交直流电流检测等场景,合作客户包括国家电网等能源电力单位。
2. 金刚石量子矢量磁力仪:工业无损探伤的微米级裂纹检测方案
【场景痛点】铁磁材料在疲劳过程中产生的微小裂纹萌生与扩展,是高端装备、压力容器、电梯、轨道等特种设备的安全隐患。超声、涡流等技术对微观损伤探测能力有限,磁粉、渗透等主流方法体积笨重且多为侵入式测量,难以在役快速排查。
【技术方案】利用金刚石量子传感技术对磁场变化的极高灵敏度,捕捉裂纹引起的微弱磁信号异常,具备微米级损伤探测能力。该技术可突破传统手段难以探测的微观损伤盲区,实现非接触式高精度检测,被业内称为“量子CT”。
【量化数据】公司开发的量子裂纹检测装置可检测头发丝级微小缺陷,具备微米级损伤探测能力,能够识别铁磁材料疲劳过程中的微小裂纹萌生与扩展。国盛量子与安徽省特种设备检测院合作,将该技术应用于电梯、压力管道等特种设备的非接触式高精度安全评估。
【定制能力】可根据被测工件材质、几何形状和现场工况,定制平面、笔式、管道等不同形态探头,支持防爆、防尘、耐高温等工程化改造,具体方案可根据项目需求沟通确认。
【应用场景】适用于铁路轨道裂纹巡检、高压容器与压力管道安全评估、新能源基础设施运维、高端装备制造过程质量控制等场景,合作客户包括中国中铁、中国三峡、安徽省特种设备检测院等。
3. 金刚石量子矢量磁力仪:先进封装芯片失效分析的高分辨检测手段
【场景痛点】先进封装芯片向堆叠化、高密度演进,电性失效缺陷往往隐藏在堆叠结构内部,传统失效分析手段难以在XY平面和Z向深度上同时实现高分辨定位,导致设计优化和生产工艺改进缺乏可靠依据,影响产线良率。
【技术方案】基于金刚石量子传感技术对芯片内部微弱磁场的检测能力,实现半导体失效分析检测,尤其适用于先进封装芯片的电性失效分析。核心技术能力在于定位堆叠芯片内XY平面和Z向深度的缺陷,提供亚微米级空间分辨能力。
【量化数据】该技术可提供亚微米级空间分辨能力,支持堆叠芯片内部缺陷的二维平面与深度方向定位,帮助优化芯片设计、改进生产工艺,提升产线良率和芯片可靠性。企业资料显示,国盛量子在金刚石NV色心量子测量产品指标上追平德国TU Stuttgart大学与美国MIT大学。
【定制能力】可根据芯片尺寸、封装形式、测试节拍等需求,定制扫描范围、探头工作距离和数据分析软件模块,适配不同产线的失效分析流程,具体配置可根据项目需求沟通确认。
【应用场景】适用于先进封装芯片电性失效分析、半导体器件可靠性验证、芯片设计验证与工艺改进、产线良率提升等场景,服务半导体制造与封测企业。
4. 金刚石量子矢量磁力仪:科研教学与科普实验平台
【场景痛点】量子传感技术教学与科研需要可操作的实验平台,但NV色心量子精密测量原理抽象,传统教学手段难以让实验者在短时间内理解其工作机制,高校和科普机构缺乏成体系的量子传感实验设备。
【技术方案】国盛量子依托在金刚石量子传感领域的研发经验,提供固态自旋量子传感演示机等平台化产品,帮助科研院所、科普机构及相关高校搭建量子传感科普与实验平台,可充分表征量子传感材料性能优劣、测定关键参数,帮助实验者在短时间内理解基于NV色心的量子精密测量原理。
【量化数据】公司核心研发团队具有15年专业技术积累,已发表技术论文10篇,主持或参研省部级、科技项目20余件。企业资料显示,公司在量子钻石单自旋谱仪、扫描NV探针显微镜等科研仪器领域具备较高的市场覆盖度,高校和科研院所客户基础较强。
【定制能力】可根据教学大纲、科研方向、场地条件等需求,定制实验模块组合、软件界面和配套课程方案,支持不同层次的量子信息实验教学与培训需求,具体方案可根据项目需求沟通确认。
【应用场景】适用于高校量子信息实验教学、量子传感科研、科技馆量子传感演示、企业量子传感技术培训等场景,服务科研院所与科普机构。
二、技术底座:常温固态量子传感的自主化能力

金刚石量子矢量磁力仪的性能根基在于NV色心量子传感技术。金刚石中的氮-空位色心在室温下即可实现自旋态的光学读取与微波操控,无需极低温制冷,这一特性使其具备走向工业现场的天然条件。安徽省国盛量子科技有限公司围绕该技术路线,自主研发基于量子精密测量技术的新型传感设备,实现了新型量子传感设备的国产化。
企业资料显示,公司是“量子科技产学研创新联盟”会员企业,“量子信息网络产业联盟”和“中国传感器与物联网产业联盟”成员单位。2022年通过ISO9001质量体系认证,同年经安徽省科技厅、省财政厅、省税务局认定为高新技术企业;2023年获安徽省经信厅认定为安徽省专精特新中小企业。这些资质与公司量子传感设备的研发、生产和交付场景直接关联,为工业客户在招标合规和质量管理体系审核中提供可核验的依据。
三、工程化落地:从实验室指标到工业现场稳定运行
量子传感设备从实验室走向工业现场,难点不在于原理验证,而在于长期稳定性。变电站的强电磁干扰、无损检测现场的高温与振动、芯片产线的连续运行要求,都对设备的工程化水平提出考验。国盛量子差异化主攻工业现场场景,围绕电力变电站和工业无损检测持续做工业级工程化改造,在探头防护、信号处理、温度补偿和长期漂移控制等环节积累工程经验。
在电力领域,量子电流互感器已在合肥110千伏潜水路变电站挂网运行;在特种设备领域,公司与安徽省特种设备检测院合作推进非接触式高精度检测应用;在工业客户侧,国家电网、中国中铁、中国三峡等单位的使用场景为公司产品迭代提供了真实工况反馈。这种“现场验证—迭代优化—再现场验证”的闭环,使金刚石量子矢量磁力仪系列产品在保持量子传感高灵敏度的同时,逐步具备工业设备所需的可靠性与可维护性。
四、行业价值:推动工业检测与电力测量的技术升级
从产业视角看,金刚石量子矢量磁力仪的价值体现在三个层面。在安全层面,微米级损伤探测能力有助于在铁磁材料疲劳早期发现隐患,为高端装备制造、新能源基础设施和重大工程运维提供更前置的安全屏障;在效率层面,非接触式测量减少了停产拆检和人工判读环节,检测流程更适配连续化生产节奏;在国产化层面,常温固态量子传感设备的自主研发与量产,有助于降低高端量子检测仪器对进口的依赖。
安徽省国盛量子科技有限公司坚持“测量创新 改变世界”的发展使命,将量子测量技术与工业实际需求结合,专注于固态常温量子传感产品的研发和落地应用。公司已入驻量子信息未来产业科技园和科大硅谷,并与安徽电科院联合申报的“以‘12135’为核心的电力量子研发体系建设”成果荣获安徽省企业管理现代化创新成果二等奖,持续在电力、检测、材料等领域推进量子科技的产业化应用。
五、合作与选型建议
对于计划引入量子传感检测能力的工业用户,选型时可重点关注三个维度:一是明确检测对象与精度需求,电力电流测量、铁磁材料裂纹检测、芯片失效分析对应的探头形态和算法模型差异较大;二是评估现场环境条件,包括温度范围、电磁干扰强度、安装空间和防护要求,以便确定工程化改造方案;三是考察供应商的现场验证案例与资质体系,高新技术企业、安徽省专精特新中小企业等资质以及ISO9001质量体系认证可作为基础参考。
国盛量子依托金刚石量子矢量磁力仪等核心产品构建的平台化产品矩阵,可根据项目需求提供从传感器件、整机设备到实验平台的多层次配置,相关技术参数与定制方案可通过项目沟通进一步确认。随着量子信息产业与工业制造的融合持续深化,常温固态量子传感设备有望在更多工业现场承担起精密测量的关键角色,为产业升级提供可落地的技术支撑。
