原创 量子传感器凭借测量无形场,领先炒作中的量子计算机步入现实
创始人
2026-05-26 00:18:46
0

量子传感技术的进步表明,它们可能先于量子计算机成为主流。

尽管全世界都在关注量子计算的下一次发展,但真正掀起巨浪的却是量子传感器——它们已能测量以往根本无法探测的场和力。

从脑波到引力波,量子传感器已成功探测到这两者,如今正准备走出实验室,投入实际运行。

量子传感器如何工作?

普通物理传感器通常使用弹簧、线圈甚至计算机芯片等设计部件,将某个参数转换为数字。因此,无论是测量温度、压力、光还是磁场,传感器都能在有限区域内给出其存在程度的度量。

量子传感器的工作原理与此类似,但它不使用设计部件,而是利用原子、电子自旋或超导量子比特来测量物理量。大多数量子传感器都遵循一个三步循环:首先制备一个已知的量子态,然后让待测物理参数改变该量子态,第三步再测量这一变化。

根据传感器使用的是原子、电子还是量子比特,其初始量子态分别可以是已知的能级、电子自旋或电流环路。

与物理传感器因温度或长时间使用而导致读数不准不同,量子测量由于所用材料的一致性而均匀得多,并且对被测参数的极细微推动也十分敏感。

量子传感器的应用领域

现代医学可利用脑活动产生的磁场对大脑进行成像。通常,这种成像使用的传感器能够探测飞特斯拉(femtotesla)或皮特斯拉(picotesla)量级的磁场,其强度甚至弱于冰箱贴。这需要通过对传感器进行磁屏蔽来实现。

然而,美国国家标准与技术研究院(NIST)开发的一种新型原子级磁力仪不仅可在室温下工作,还能测量来自心脏的磁场。在一项实验中,NIST的研究人员甚至用这种原子级设备测量了胎儿心脏的相关数据。

我们今天所知的世界严重依赖GPS信号进行导航。从国际旅行到本地外卖配送,GPS无处不在。GPS信号失效或被屏蔽所带来的影响日益增大,科学家希望用加速度计和陀螺仪作为备用方案。

尽管这些传感器如今甚至已出现在我们的智能手机中,但它们容易产生误差,且误差会随时间不断累积。解决这个问题的方法是原子干涉仪,其中利用激光冷却的原子云有助于减少这些误差

虽然该技术仍在开发中,但英国和欧洲已将其纳入韧性计划,以应对GPS不可用的局面。

尽管量子传感器的应用日益增多,但量子态十分脆弱,容易受到干扰。例如,量子噪声会影响激光干涉引力波天文台(LIGO)探测引力波时的性能。因此,科学家使用频率依赖压缩来降低量子噪声。在其他传感器中,则通过部署真空室、屏蔽装置和其他激光来保持量子传感器的稳定。

目前的研究正致力于让量子传感器变得更小、更便宜,并且足够坚固,以便能在日常环境中直接部署,无需特殊保护。

如果朋友们喜欢,敬请关注“知新了了”!

相关内容

热门资讯

河南送变电取得变电站便携设备接... 国家知识产权局信息显示,河南送变电建设有限公司取得一项名为“一种变电站便携设备的接口可伸缩嵌入装置”...
拆解报告:WiWU吉玛仕磁吸无... 前言 随着MagSafe磁吸生态的日益普及,磁吸无线充移动电源凭借即贴即充的便捷性,成为了越来越多...
小米汽车申请车载电源系统专利,... 国家知识产权局信息显示,小米汽车科技有限公司申请一项名为“车载电源系统、控制方法、车辆及相关设备”的...
紫亦芯申请基于aEASI技术的... 国家知识产权局信息显示,北京紫亦芯集成电路有限公司申请一项名为“一种基于aEASI技术的电源芯片封装...
辉煌科技获得实用新型专利授权:... 证券之星消息,根据天眼查APP数据显示辉煌科技(002296)新获得一项实用新型专利授权,专利名为“...
金升阳取得信号过零检测电路及开... 国家知识产权局信息显示,广州金升阳科技有限公司取得一项名为“一种信号过零检测电路及开关电源”的专利,...
和芯电子申请基于温度补偿的MO... 国家知识产权局信息显示,深圳市和芯电子有限公司申请一项名为“基于温度补偿的MOS管阈值电压在线监测与...
艾伏新能源申请光伏并网逆变器漏... 国家知识产权局信息显示,艾伏新能源科技(上海)股份有限公司申请一项名为“一种光伏并网逆变器漏电流抑制...
本源量子申请空气桥制备方法专利... 国家知识产权局信息显示,本源量子计算科技(合肥)股份有限公司申请一项名为“空气桥制备方法”的专利,公...
海兴电力申请基于多场景权重耦合... 国家知识产权局信息显示,杭州海兴电力科技股份有限公司;深圳和兴电力科技有限公司;广东和兴电力科技有限...