量子傳感器有望實現比當下MEMS傳感器精確近1000倍的測量，當下關于量子傳感器的研究如火如荼。博世在今年年初宣布成立全新初創團隊，旨在將量子傳感器商品化。工業傳感器廠商SICK與合作伙伴共同開發了工業量子傳感器，以期實現更多工業應用。看似高深莫測的量子技術已走進人們的日常生活。

1、全球多國明確強調發展量子傳感器

量子技術是近些年發展火熱的前沿技術領域，國內外都很關注這一技術的發展。除了量子計算、量子通信這些廣為人知的方向，量子傳感器的研究也逐漸展開。

什么是量子傳感器？

量子傳感器是根據量子力學規律、利用量子效應設計的傳感器。在量子傳感中，電磁場、溫度、壓力等外界環境直接與電子、光子等體系發生相互作用并改變他們的量子狀態，通過對這些變化后的量子態進行測量便可以實現對外界環境的高靈敏度測量。與傳統傳感器相比，量子傳感器具有非破壞性、實時性、高靈敏性、穩定性和多功能性的優勢。

世界各地支持量子技術研發的戰略激增，各國都希望在新一輪量子革命競賽中占據一席之地。

美國發布了量子傳感器國家戰略，美國國家科學和技術委員會(NSTC)量子信息科學小組委員會(SCQIS)近期發布了名為《將量子傳感器付諸實踐》的報告。其中提出一些建議，例如，領導量子信息科學與技術(QIST)研發的機構應該加快開發新的量子傳感方法，優先考慮與最終用戶建立適當的伙伴關系，以提高新量子傳感器的技術成熟度；使用傳感器的機構應該進行可行性研究，并與QIST研發領導人共同測試量子原型系統，以確定有前途的技術，并專注于解決其機構任務的量子傳感器等。希望在近中期，即未來1-8年，根據這些建議采取行動將加速實現量子傳感器所需的關鍵發展。

2021年，歐洲核子研究中心（CERN）發布《量子技術戰略和路線圖》，探討量子技術如何在量子計算、量子傳感器等領域發揮作用。其中提到，CERN將與學術和產業合作伙伴密切合作，利用其在獨特領域的知識和技術，如應用量子算法、量子態傳感器等，進一步開發此類技術，實現從研究到產業的有效知識轉移。

量子傳感路線圖包括以下目標：

注：資料來源于《光子盒》

中國的量子傳感器研究也很活躍，2018年，中科大研制新型量子傳感器，該成果已發表在著名期刊《自然·通訊》上。2022年，國務院發布《計量發展規劃(2021—2035年)》，提出要“重點開展量子精密測量和傳感器件制備集成技術、量子傳感測量技術研究”。

2、將量子傳感器付諸實踐，這些應用值得關注

2021年，全球范圍內對量子技術的投資已達220億美元。根據麥肯錫公司的預測，量子傳感器的市場將達70億美元。量子傳感器在眾多應用領域也表現出了無可比擬的優勢。

賦能醫療診斷

量子傳感器可以更精準、更簡單地協助診斷神經系統疾病，如阿爾茨海默癥和帕金森癥。

阿爾茨海默病俗稱「老年性癡呆」，目前全球每3秒就新增一例癡呆患者。研究表明，對阿爾茨海默病干預時間太晚可能是治療失敗的關鍵原因。因此，早期診斷、及時干預是目前唯一有效延緩疾病進展的措施。

影像檢查是輔助阿爾茨海默病診斷的重要手段，例如腦電圖(EEG)或功能磁共振成像(fMRI)掃描儀。量子傳感器被認為比腦電圖或功能磁共振成像掃描儀更精確，部分原因是這些傳感器可以更接近頭骨。傳感器離大腦越近，不僅可以提高空間分辨率，還可以提高結果的時間分辨率。因此，量子腦傳感器可能成為腦電圖(EEG)和功能磁共振成像(fMRI)掃描儀更高效、更準確的替代方案，對于阿爾茨海默癥檢測具有重要意義。

助力自動駕駛行業

博世已經研發出了量子陀螺儀，其作用與普通的陀螺儀類似，都是感知位置的變化，但是精度卻能提升高達100倍！

博世新成立初創團隊負責量子傳感技術，圖片來源于博世官方

對于自動駕駛來說，需要眾多傳感器對周圍物體進行探測感知，還需要解決高精定位的問題。高精定位包含相對定位和絕對定位兩層含義，相對定位指的是車與周圍環境之間的相對位置，絕對定位指的是車本身的經緯度。

GPS可以為車輛提供精度為米級的絕對定位，相對定位就需要IMU來實現，IMU通常由陀螺儀、加速度計和算法處理單元組成。IMU通常與GPS聯合使用，尤其當汽車處于城市樓宇、商場等GPS信號容易缺失的環境中，IMU可以發揮輔助作用。IMU被認為是自動駕駛系統在定位領域的最后一道防線，因此，高精度的陀螺儀對于保證自動駕駛安全具有重要意義。

用于土木工程中的地下勘測

大樓、鐵路、核電站等大型項目在開始建造之前，都需要探測地下環境，以檢查是否會出現下水道、礦井等之類的危險。現有的雷達、電子檢測儀和磁力儀等，對于超過地下幾米的物體有時候就很難探測到了。遇到這種情況，通常的解決方案就是使用重力感測技術，因為地下埋藏的任何物體的重力發生細微的變化都可以被記錄下來并繪制成重力圖。

傳統重力儀的問題是讀數不準確、耗時長且易于受到地面振動的影響。但如果用量子傳感器來進行重力測量就會有明顯的優勢：速度更快、讀數更精確、探測的更深且不受地面振動的影響。

除了以上提到的領域，隨著量子研究的發展，量子傳感器在航空、氣候、建筑、國防、能源、醫療保健、安全、運輸等領域也有廣闊的發展空間。

注：資料來源于Science科學