量子计算机备受瞩目，但量子传感器可能具有同等程度的变革性，使自动驾驶汽车能够“看”到拐角处，水下导航系统，火山活动和地震的早期预警系统，以及可在日常生活中监测个人大脑活动的便携式扫描仪。
量子传感器通过利用物质的量子性质达到极高的精度——例如，使用不同能级状态下电子之间的差异作为基本单位。原子钟说明了这一原理。世界时间标准基于铯 133 原子中的电子每秒完成 9,192,631,770 次特定跃迁这一事实；这是其他时钟调整的振荡。其他量子传感器使用原子跃迁来检测运动中的微小变化以及引力场、电场和磁场中的微小差异。
然而，还有其他方法可以构建量子传感器。例如，英国伯明翰大学的研究人员正在努力开发自由落体的超冷原子，以检测局部重力的微小变化。这种量子重力仪能够探测到埋藏的管道、电缆和其他物体，而这些物体今天只能通过挖掘才能可靠地找到。远洋船舶可以使用类似的技术来探测水下物体。
关于支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您正在帮助确保有关塑造我们当今世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。
大多数量子传感系统仍然昂贵、体积过大且复杂，但新一代更小、更经济实惠的传感器应该会开辟新的应用。去年，麻省理工学院的研究人员使用传统制造方法将基于金刚石的量子传感器放置在硅芯片上，将多个传统上体积庞大的组件挤压到一个几十分之一毫米宽的正方形上。该原型是朝着低成本、批量生产、在室温下工作的量子传感器迈出的一步，该传感器可用于任何涉及对微弱磁场进行精细测量的应用。
量子系统仍然极易受到干扰，这可能会限制它们在受控环境中的应用。但政府和私人投资者正在向这项技术和其他挑战投入资金，包括成本、规模和复杂性方面的挑战；例如，英国已向其国家量子计算计划（2019-2024 年）的第二阶段投入了 3.15 亿英镑。行业分析师预计量子传感器将在未来三到五年内上市，最初重点关注医疗和国防应用。