本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）综合

量子力学在计算领域有着巨大应用潜力的同时，也有可能彻底改变传感行业。

量子传感器利用量子现象，与传统传感器相比，灵敏度大幅提高，开辟了各种新的应用，包括电动汽车 (EV)、非 GPS 导航、医学成像和通信。业内专家将此称为“第二次量子革命”。

专家认为，量子力学在计算领域有着巨大应用潜力的同时，也有可能彻底改变传感行业。芬兰 VTT 技术研究中心微电子和量子技术部负责人佩卡·伊科宁 (Pekka Ikonen) 表示：“现在是量子传感器的时代。”

他解释道：“量子传感器利用原子和亚原子粒子尺度上的量子力学现象。” “通过利用原子的基本特性来检测环境中的相对变化，他们可以进行更精确的测量。”

量子态的敏感性使得检测微小的变化成为可能，从而实现了前所未有的精度测量。量子传感器与传统传感器相比具有更高的灵敏度，能够对电流、电场、磁场、光、线性加速度、角加速度和时间等多种物理特性进行高灵敏度测量。

传统观点认为，量子技术革命仍然遥不可及。但如今量子传感器正在被部署。英国市场研究公司 IDTechEx 的报告《量子传感器 2025-2045：技术、趋势、参与者和预测》列举了一些有前景的新用例：

量子传感器行业路线图。来源：IDTechEx

其中一个例子就是隧道磁阻 (TMR) 传感器，其规模可达到数百万个芯片。它目前已在汽车领域销售，用于远程电流传感。使用光泵磁力仪 (OPM) 的生物磁成像虽然仍处于早期开发阶段，但已显示出良好的潜力，Cerca Magnetics 等初创公司已经向研究中心出售早期产品和原型。

此外，还有台式原子钟，已在研究和国际时间标准中使用多年。在医学领域，量子传感器可以对心脏的自然磁场进行简单测量，提供比目前的心电图（ECG）机器多得多的数据。虽然心电图设备通过直接贴在皮肤上的电极进行测量，但量子传感器可以集成到衣服、床垫和其他物品中。

量子传感器的高灵敏度意味着它们有可能用于广泛的应用领域。 GPS 易受干扰，而量子传感器可以测量地球不变的磁场，因此不易受到外界影响。这使得它能够在空中、道路和水下提供超精确的导航。

量子传感器与量子计算一样，不可避免地会面临重大的设计挑战。博世量子传感公司传感器商业化负责人 Katrin Kobe 表示：“我们的目标是将量子传感器小型化，以便能够集成到芯片上。”

2022 年，罗伯特·博世剥离了博世量子传感业务，专注于有前景的新应用。博世量子传感和 Cerca Magnetics 等初创公司正在迅速朝着量子传感器商业化的目标迈进，同时克服外形尺寸和制造机制等设计难题。

在全球技术竞赛中，中国已取得不错的进步。国务院此前发布《计量发展规划(2021—2035年)》提出，“重点开展量子精密测量和传感器件制备集成技术、量子传感测量技术研究”，并多次提到量子传感技术的研究重要性。目前，中国量子传感器研发主要集中于大型国家机构、高校等。

在谈到如何通过产学研一体化加速量子传感落地应用时，中国科学技术大学物理学院教授孙方稳说：“量子传感从实验室阶段到应用环节再到产业化是有一段路要走的，各个环节都要发挥各自优势，同时相互配合协同发力。头部科研院所应更加聚焦基础研究，这个环节上必须自力更生，没有捷径可走；行业学会、工科院校可以密切关注基础研究成果如何与行业、教学实际相结合，主动向头部单位提出合作需求，从而真正提高从实验室到应用落地的速度；最后是产业端要加大力度将可实现落地的应用加速产品化，加快推向市场。”

在落地方面，首先应该是进一步推动量子传感产品向小型化、集成化发展，让量子传感技术能应用到更多的场景中；其次可以按照行业的具体需求，专注于生产专业性的量子传感产品；最后随着国内工业水平精度的不断提高，要做好产品迭代，适应并服务于新质生产力发展。

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