量子传感器市场规模和份额
市场概述
| 研究期 | 2019 - 2030 |
|---|---|
| 市场规模 (2025) | 0.76 十亿美元 |
| 市场规模 (2030) | 1.39 十亿美元 |
| 增长率 (2025 - 2030) | 12.95% CAGR |
| 增长最快的市场 | 亚太地区 |
| 最大的市场 | 北美 |
| 市场集中度 | 低 |
主要参与者
*免责声明：主要玩家排序不分先后 图片 © Mordor Intelligence。重新使用需遵守 CC BY 4.0 并注明出处。 |
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Mordor Intelligence量子传感器市场分析
量子传感器市场规模在2025年达到7.60亿美元，预计到2030年将达到13.9亿美元，反映出稳健的12.95%复合年增长率。这一快速扩张源于政府和商业投资的协同作用，旨在克服传统传感技术在计时、导航和场测量任务中的局限性。五角大楼针对GPS欺骗的项目、中国和欧洲的旗舰项目以及波音量子惯性系统的飞行测试验证了对能够实现战略级性能的加固化设备的近期需求。国家量子预算超过250亿美元，加剧了确保国内供应链安全的竞赛，同时晶圆级制造降低了单位成本并开辟了新的商业途径。航天机构、电信运营商、自动驾驶汽车开发商和云数据中心所有者现在探索从纳秒同步到地下资源测绘等系统级优势。阻力依然存在--冷原子设备中的退相干、出口管制制度和碱蒸汽池瓶颈--但误差补偿算法和CMOS兼容工艺的进步继续降低部署风险。[1]Samuel Berweger, "Quantum-assured magnetic navigation achieves positioning accuracy better than a strategic-grade INS in airborne and ground-based field trials," arXiv, arxiv.org
报告要点
- 按产品类型，原子钟在2024年以32%的收入份额领先；量子重力仪和重力梯度仪预计以16.44%的复合年增长率扩展至2030年。
- 按感测机制，冷原子干涉测量在2024年占据量子传感器市场45%的份额，而氮空位金刚石传感器在2030年前以17.21%的复合年增长率推进。
- 按部署平台，地面安装在2024年占据量子传感器市场规模的54%份额，而星载系统预计以18.21%的复合年增长率增长至2030年。
- 按最终用户，国防和安全应用在2024年占量子传感器市场的41%份额；航天与卫星细分市场在2025-2030年期间以17.22%的复合年增长率发展。
- 按地理位置，北美在2024年占据37%的收入，而亚太地区有望以16.48%的复合年增长率实现最快增长直至2030年
全球量子传感器市场趋势与洞察
驱动因素影响分析
| 驱动因素 | (~) 对复合年增长率预测的影响% | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 量子PNT国防资金增长 | 2.10% | 北美和欧洲，影响扩散至亚太 | 中期（2-4年） |
| 国家量子计划和预算 | 1.80% | 全球，集中在美国、中国、欧盟 | 长期（≥4年） |
| 高精度自主导航需求 | 1.20% | 全球，北美早期采用 | 短期（≤2年） |
| 电信/数据中心量子时钟商业推广 | 0.90% | 北美和欧洲，扩展至亚太 | 中期（2-4年） |
| 星载气候监测重力仪 | 0.70% | 全球，由NASA、ESA项目主导 | 长期（≥4年） |
| 晶圆级制造推动成本下降 | 0.60% | 全球，美国、欧洲、亚洲制造中心 | 中期（2-4年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
量子PNT国防资金增长
五角大楼自2024年以来签发价值27亿美元的合同，说明了在GPS信号被干扰或欺骗时仍能保持精确性的量子定位、导航和计时系统的战略需求。北约国防创新加速器呼应了这一优先级，英国在2024年为量子计时和导航研发拨款1.85亿英镑。澳大利亚增加了1.27亿澳元用于类似努力，强调了量子PNT是自主武器、弹性通信和远征物流关键推进器的全球共识。因此，国防部现在并行采购原子钟、量子加速度计和磁力计，创造稳定早期供应链的长尾需求。供应商路线图越来越强调抗辐射封装、抗冲击性和现场校准工具，以满足严格的军用标准。[2]U.S. Department of Transportation, "Quantum Technologies in Transportation," transportation.gov
国家量子计划与预算
中国150亿美元的国家量子信息科学实验室、重新启动的120亿美元美国国家量子计划和欧盟70亿欧元的量子旗舰项目共同将量子传感器制度化为主权技术。日本的万亿日元登月计划专门针对2030年的商业化里程碑，将学术突破与企业制造生产线联系起来。这种多年拨款为大学、国防承包商和初创公司提供可预测的资金，刺激联合试点项目和交叉许可协议。它们还触发保护性出口管制制度，鼓励蒸汽池组件、激光器和真空子组件的本地采购。由此产生的政策组合提高了近期合规成本，但保证了持续的研发管道，为量子传感器市场提供支撑。
高精度自主导航需求
汽车原始设备制造商用量子磁力计增强激光雷达和摄像头堆栈，以缩小隧道、密集城市峡谷和太阳风暴事件中的感知误差。美国运输部列出了七种量子传感类别，可减轻关键基础设施监测、管道完整性和铁路控制系统中的单点故障。商业航空测试低可见度着陆的量子惯性辅助，而海事部门试点重力导航以避免在拥挤海峡中的GPS欺骗。监管机构现在起草性能基线，一旦组件价格与车队维护预算保持一致，可能会加速大批量订单。
电信/数据中心量子时钟商业推广
5G和未来6G网络要求数千个边缘节点之间亚微秒同步。一级运营商在2024年安装光学原子钟，为超可靠低延迟应用（如远程手术和工业自动化）确保毫秒级延迟。超大规模数据中心集成量子计时模块以协调高频交易算法，其中每纳秒都能带来可衡量的经济回报。晶圆级制造将时钟成本降低约40%，使二级移动运营商和区域托管提供商能够采用。云供应商现在将量子计时视为保护分布式AI工作负载服务级协议的核心基础设施。
星载气候监测重力仪
NASA、ESA和新兴航天机构在小卫星星座上嵌入冷原子重力仪，以前所未有的空间分辨率跟踪冰盖质量变化、洋流波动和地下水耗竭。量子测试载荷展示了超越GRACE-FO传统的灵敏度改进，鼓励为运营任务采购生产级传感器。政府需求信号直接进入量子传感器市场，奖励能够满足紧凑卫星总线SWaP-C（尺寸、重量、功率和成本）目标的供应商。[3]Tokyo Institute of Technology, "Highly sensitive diamond quantum magnetometer can achieve practical ambient condition magnetoencephalography," phys.org
约束因素影响分析
| 约束因素 | (~) 对复合年增长率预测的影响% | 地理相关性 | 影响时间线 |
|---|---|---|---|
| 高部署和维护成本 | -1.40% | 全球，在成本敏感市场更为明显 | 短期（≤2年） |
| 冷原子系统环境敏感性/退相干 | -1.10% | 全球，在恶劣环境中特别具有挑战性 | 中期（2-4年） |
| 碱蒸汽池供应链瓶颈 | -0.80% | 全球，集中在专业制造 | 短期（≤2年） |
| 量子技术出口管制限制 | -0.60% | 国际市场，美中贸易受影响 | 长期（≥4年） |
| 来源: Mordor Intelligence | |||
高部署和维护成本
冷原子干涉仪需要超高真空室、激光频率锁定和磁屏蔽，这些设备合计将资本支出提高到每个站点高达200万美元--比传统加速度计高出几个数量级。氮空位金刚石设备有时必须在低温下工作，引入氦气处理和伺服控制子系统。精通原子物理学和光学的熟练技术人员稀缺，他们的工资放大了运营支出。移动和机载用户面临在紧凑的SWaP包络内振动隔离、加压和热管理的额外负担，限制了只有在量子性能提供明确ROI的高端应用中的采用。
冷原子系统环境敏感性
原子相干性在温度波动、机械冲击或杂散磁场下快速退化。军用车辆承受超过10g的加速力和从-40°C到+85°C的温度范围，这些条件挑战实验室级传感器封装。因此，现场部署需要主动隔离、反馈回路和误差纠正算法，这增加了功耗和系统复杂性。研究团队已经展示了算法补偿，但实时处理施加计算开销和散热惩罚，使外壳设计复杂化。这些因素延迟了向大众市场平台的全面扩散，直到加固化成本下降或替代传感机制成熟。
细分分析
按产品类型：原子钟推动精密基础设施
原子钟在2024年保持量子传感器市场最大的32%份额，因为电信运营商和数据中心运营商同步需要纳秒精度的网络。量子重力仪和重力梯度仪是增长最快的产品群体，在2030年前以16.44%的复合年增长率扩展，因为地球观测卫星和石油天然气勘探项目寻求更高分辨率的质量密度图。量子磁力计服务于神经病学、矿物勘探和电子战任务，而量子加速度计和陀螺仪在GPS被拒绝时支撑惯性导航。PAR量子传感器和其他利基设备完善了日益多样化的目录。供应商现在将多种传感器类型集成到混合载荷中，使单个模块能够为自主系统融合算法输出计时、惯性和磁数据流。这种融合承诺规模经济和更广泛的客户基础，支持量子传感器市场的持续收入提升。
第二波创新集中在晶圆级制造上，将蒸汽池和光子波导直接嵌入CMOS背板。早期原型实现40%的组件成本降低和改进的热稳定性。掌握这些工艺的供应商可以为大批量组装提供芯片级子系统，加速向工业自动化、精准农业和智能电网监控的扩散。初创公司、国防承包商和半导体代工厂之间的交叉许可表明即将向类似传统MEMS传感器商品化的标准化外形因子转变。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的份额
按感测机制：NV金刚石传感器加速
冷原子干涉测量在2024年以45%的量子传感器市场份额领先，受益于数十年的实验室验证和稳步成熟的激光冷却技术。其在重力测量和惯性测量中的无与伦比的灵敏度仍然是大地测量学和国防项目的核心。氮空位金刚石传感器以最快的17.21%复合年增长率发展，归功于室温操作和生物相容性，开辟了磁心电图、脑磁图和纳米级材料研究的路径。里德伯原子电场传感器具有100MHz瞬时带宽，针对以前超出量子范围的雷达和频谱分析任务。光机械和光子器件承诺与现有光学设备的芯片级集成，而超导干涉系统为低温物理提供亚飞特斯拉级灵敏度。
机制多样化拓宽了可寻址市场，但对组件供应链施加压力。金刚石生长室、铯/铷蒸汽池和高相干激光二极管都需要专门的制造设置。生态系统参与者通过形成汇集知识产权和共同投资共享设施的联盟来响应，期待满足量子传感器市场多部门需求激增所必需的规模经济。
按部署平台：星载应用激增
地面平台在2024年安装中占据主导地位的54%份额，反映了研究实验室、国防仓库和电信节点的早期采用，其中电力和维护接入抵消了传感器复杂性。然而，星载量子传感器注册18.21%的复合年增长率，因为气候监测、基础物理和PNT卫星任务验证低轨道运行。ESA的路线图针对引力波探测和光学时钟时间传输，催化组件小型化和抗辐射封装。随着国家空间战略将量子传感折叠到地球观测和定位基础设施中，星载载荷的量子传感器市场规模预计将倍增。
机载部署跨越地质调查飞机、ISR无人机和寻求雾穿透着陆辅助的商用客机。海洋和海底平台采用量子重力仪进行测深制图和量子磁力计进行潜艇探测。跨平台多功能性鼓励系统集成商制造可在陆地、海洋、空中和太空之间无缝切换的模块化外壳，最大化生产运行并降低单位成本曲线。
备注: 购买报告后可获得所有单个细分市场的份额
按最终用户：航天部门领导增长
国防和安全用户在2024年以41%的收入份额占主导地位，受到用于GPS拒绝导航的原子钟和量子加速度计支出的推动。美国陆军为前线简易爆炸装置探测部署便携式NV金刚石磁力计的项目突出了前线相关性。航天与卫星最终用户细分市场以17.22%的复合年增长率加速，因为公共部门机构和商业运营商采用量子载荷来完善重力场模型、大气剖析和深空实验。
石油、天然气和采矿企业转向量子重力仪进行储层勘探和采掘引起沉降的连续监测。医疗保健系统试点避免超导磁体的非侵入性脑成像量子磁力计，而汽车原始设备制造商将量子传感器集成到LiDAR融合堆栈中以实现全堆栈自主性。电信和数据中心提供商继续作为量子计时模块的主要客户，将收入流与全球数据流量增长联系起来。
地理分析
北美在2024年持有37%的全球收入，由DARPA、NASA和国家科学基金会资助的研究集群以及稳定的五角大楼合同流支撑，这些合同降低了供应商在加固化设计方面的投资风险。ITAR等出口管制框架施加许可开销，但也保护当地知识产权，将早期生产集中在美国的制造厂。加拿大围绕滑铁卢的量子研究走廊增加了互补的光子集成专业知识，扩展了区域生态系统。
亚太地区有望实现最快的16.48%复合年增长率，由中国150亿美元量子项目和日本登月计划推动，该计划将学术联盟与电子和材料工业巨头配对。澳大利亚资助商业化中心，将初创公司与采矿和国防最终用户匹配，而韩国的路线图为能够进行蒸汽池和金刚石缺陷制造的半导体代工厂分配税收激励。这一投资浪潮将该地区定位为需求和供应强国，提升其在量子传感器市场中的权重。
欧洲在70亿欧元量子技术旗舰项目下保持凝聚、温和增长轨迹。德国、法国和荷兰分别专门从事半导体工具、激光系统和原子芯片封装，形成跨国供应链。ESA的空间传感器合同将大学和航空航天承包商拉入联合企业，将冷原子载荷与先进小卫星总线相结合。双用途出口和数据主权问题的监管清晰度帮助欧洲供应商针对精准农业和智能电网监测等民用市场利基，而不面临同样程度的ITAR限制。
竞争格局
AOSense、Muquans和M Squared激光等专业开发商在原子干涉测量、光泵浦和窄线宽激光子系统方面拥有技术领先地位。他们利用数十年的学术合作，但往往缺乏大规模制造的规模。因此，包括罗伯特·博世、霍尼韦尔和泰勒戴恩在内的多元化公司追求收购和许可战略，将利基知识产权纳入全球生产线和既定销售渠道。最近的交易集中在整合蒸汽池铸造产能、激光芯片知识产权和应用特定算法上，表明行业向提供硬件、软件和现场服务合同捆绑的垂直集成解决方案转变。
战略联盟现在围绕完整的导航载荷形成，将量子加速度计、陀螺仪和时钟配对在单个外壳内--为国防集成商提供传统惯性测量单元的直接替代品。电信供应商将量子时钟与直接与5G计时层接口的网络同步软件捆绑，而云提供商采用基于位于区域托管设施中的量子参考支持的"计时即服务"服务模式。氮空位金刚石生长、冷原子真空小型化和里德伯原子射频检测的专利申请在2024年上升340%，强调了确保基础知识产权地位的激烈竞争。
尽管并购活动日益增长，量子传感器市场仍然保持适度分散，因为初期客户--主要是政府--为了冗余和安全而倾向于多供应商。初创公司通过应用特定设计（如海底重力仪或便携式脑成像磁力计）进行差异化。与此同时，半导体巨头探索可能将组件供应链压缩到少数大批量制造厂的单片集成路径，可能在2030年后加速整合。[4]U.S. Army SBIR|STTR Program, "Portable Diamond NV-Based Quantum Magnetometer for Enhanced Detection of Person-Borne Improvised Explosive Devices," armysbir.army.mil
量子传感器行业领导者
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罗伯特·博世有限公司
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AOSense公司
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Muquans SAS（iXblue集团）
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微芯科技公司
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M Squared激光有限公司
- *免责声明：主要玩家排序不分先后
近期行业发展
- 2025年6月：科罗拉多大学博尔德分校获得NASA 550万美元资助，开发针对使用铷原子云进行3D加速度测量的量子传感器。原子干涉仪技术采用六个激光器和人工智能来操纵原子行为，为GPS不可用的航天器和潜艇导航应用提供显著性能改进。
- 2025年6月：慕尼黑工业大学开发核自旋显微镜，利用量子传感器以达到千万分之一米分辨率可视化核磁共振的磁信号。金刚石芯片量子传感器将MRI信号转换为高速摄像机捕获的光信号，能够可视化单个细胞结构，应用于癌症研究和药物测试。
- 2025年5月：剑桥大学研究人员开发使用六方氮化硼中自旋缺陷的2D量子传感器，用于室温操作下纳米级精确磁场检测。该传感器提供大动态范围的多轴检测，克服了现有金刚石氮空位中心传感器在纳米材料磁现象成像方面的限制。
- 2025年4月：Q-CTRL在量子传感应用中展示量子优势，展示各种工业应用中量子传感器的增强性能和能力。
全球量子传感器市场报告范围
量子传感器利用量子力学性质，如量子干涉、量子纠缠和量子态压缩，这些性质优化了精度并突破了当前传感器技术的限制。量子传感领域涉及量子源和测量的创新与工程，在多个技术应用中能够超越任何经典策略的性能。量子传感器使用少量能量和物质来检测和测量时间、重力、温度、压力、旋转、加速度、频率以及磁场和电场的微小变化。
量子传感器市场按产品类型（原子钟、磁传感器、PAR量子传感器、重力传感器、其他产品）、应用（军事和国防、汽车、石油和天然气、医疗保健、其他应用）和地理位置（北美、欧洲、亚太、世界其他地区）细分。所有上述细分市场的市场规模和预测均以价值（美元）形式提供。
| 原子钟 |
| 量子磁力计 |
| 量子加速度计和陀螺仪 |
| 量子重力仪和重力梯度仪 |
| PAR量子传感器 |
| 其他产品类型 |
| 冷原子干涉测量 |
| 氮空位(NV)金刚石 |
| 里德伯原子电场传感器 |
| 光机械/光子传感器 |
| 超导量子干涉传感器 |
| 地面 |
| 机载 |
| 星载 |
| 海洋/地下 |
| 国防和安全 |
| 航天与卫星 |
| 石油、天然气和采矿 |
| 医疗保健和生命科学 |
| 运输和汽车 |
| 电信和数据中心 |
| 北美 | 美国 | |
| 加拿大 | ||
| 墨西哥 | ||
| 南美 | 巴西 | |
| 智利 | ||
| 南美其他地区 | ||
| 欧洲 | 德国 | |
| 英国 | ||
| 法国 | ||
| 意大利 | ||
| 俄罗斯 | ||
| 欧洲其他地区 | ||
| 亚太 | 中国 | |
| 日本 | ||
| 韩国 | ||
| 澳大利亚 | ||
| 印度 | ||
| 亚太其他地区 | ||
| 中东和非洲 | 中东 | 沙特阿拉伯 |
| 阿联酋 | ||
| 土耳其 | ||
| 中东其他地区 | ||
| 非洲 | 南非 | |
| 尼日利亚 | ||
| 非洲其他地区 | ||
| 按产品类型 | 原子钟 | ||
| 量子磁力计 | |||
| 量子加速度计和陀螺仪 | |||
| 量子重力仪和重力梯度仪 | |||
| PAR量子传感器 | |||
| 其他产品类型 | |||
| 按感测机制 | 冷原子干涉测量 | ||
| 氮空位(NV)金刚石 | |||
| 里德伯原子电场传感器 | |||
| 光机械/光子传感器 | |||
| 超导量子干涉传感器 | |||
| 按部署平台 | 地面 | ||
| 机载 | |||
| 星载 | |||
| 海洋/地下 | |||
| 按最终用户 | 国防和安全 | ||
| 航天与卫星 | |||
| 石油、天然气和采矿 | |||
| 医疗保健和生命科学 | |||
| 运输和汽车 | |||
| 电信和数据中心 | |||
| 按地理位置 | 北美 | 美国 | |
| 加拿大 | |||
| 墨西哥 | |||
| 南美 | 巴西 | ||
| 智利 | |||
| 南美其他地区 | |||
| 欧洲 | 德国 | ||
| 英国 | |||
| 法国 | |||
| 意大利 | |||
| 俄罗斯 | |||
| 欧洲其他地区 | |||
| 亚太 | 中国 | ||
| 日本 | |||
| 韩国 | |||
| 澳大利亚 | |||
| 印度 | |||
| 亚太其他地区 | |||
| 中东和非洲 | 中东 | 沙特阿拉伯 | |
| 阿联酋 | |||
| 土耳其 | |||
| 中东其他地区 | |||
| 非洲 | 南非 | ||
| 尼日利亚 | |||
| 非洲其他地区 | |||
报告中回答的关键问题
量子传感器市场当前价值是多少？
全球量子传感器市场规模在2025年为7.60亿美元，预计到2030年将增长至13.9亿美元。
哪个产品细分市场主导收入？
原子钟凭借在电信和数据中心计时中的广泛使用，占据领先的32%份额。
哪种感测机制增长最快？
氮空位金刚石传感器以17.21%的复合年增长率领导增长至2030年。
为什么星载应用对未来增长很重要？
集成量子重力仪和时钟的卫星任务以18.21%的复合年增长率注册，由气候监测和精确地球观测需求驱动。
哪个地区预计扩张最快？
亚太地区显示最高的16.48%复合年增长率，由中国150亿美元量子计划和日本登月项目推动。
什么主要挑战减缓商业推广？
高部署和维护成本--通常每个冷原子系统达到200万美元--限制了在成本敏感市场的采用。
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