作为一个广泛的保护伞，量子传感操纵物质和能量的量子特性来测量敏感维度。在本文中，我们将讨论量子传感技术的类型、它们对制造的影响以及该领域的发展方向。不管你信不信，量子传感是一个已经存在 50 多年的技术领域。量子传感如今已广泛应用于激光雷达、磁共振成像 (MRI) 和光伏电池等激光器中。

尽管社会已经享受到这些技术的好处，但它们的知名度却不如人们广泛讨论的量子计算和量子通信。经常提到的“量子优势”指的是量子计算机能够在极短的时间内解决问题，使以前不切实际的复杂问题变得可行。量子通信通常在网络安全的背景下讨论。这两个领域都在迅速发展，但距离普及还需要几年的时间。

量子传感器利用了使量子计算和通信成为一项挑战的相同特性：对外部干扰的敏感性。将这一点转变为我们的优势，使我们能够以更高的精度和容量测量非常微小和微妙的现象。

量子传感的主要方法是光子和固态系统。光子学以多种方式处理光的操纵，而固态系统处理处于已知量子态的传感器，该传感器会随着与刺激（您想要测量的东西）的相互作用而变化。在这些方法中，量子传感技术可以分为五个不同的类别，并且具有互补的优势。

（1）量子成像--可利用量子激光雷达和/或雷达探测移动或隐藏的物体，最著名的应用领域是国防。

（2）量子电磁传感器--这些传感器利用氮空位中心、原子蒸气和超导电路测量动态电磁场。它们也用于国防应用，但也用于医疗保健，如核磁共振成像。

（3）重力仪和梯度仪--它们分别测量重力场的强度和变化。目前的应用包括地下的地球物理现象，主要用于能源部门寻找储层。

（4）温度计和气压计（分别测量--你猜对了--温度和大气压力）--这些专业工具比通常使用的工具灵敏得多，通过使用冷原子云和超导量子界面器件，在潜艇或飞机等关键应用中实现更高的精确度。

（5）与量子计算或通信或两者相结合的特定传感应用。随着量子计算和通信技术的成熟，这些应用还需要进一步开发。

最初，量子传感技术被应用于我们今天常见的产品中，如数码相机。实现商业化的下一代量子传感技术将在许多方面为制造商带来益处：在需要精确度和准确度的测量中提供极高的灵敏度，并在航空航天、生物医学、化学、汽车和电信行业中定期出现新的用例。之所以能够做到这一点，是因为这些传感器利用系统的量子特性来测量这些系统中的微小物理变化和特征。

下一代量子传感技术在设计上比上一代产品更小、更轻、更具成本效益，与传统传感技术相比，其测量分辨率高得惊人。早期的使用案例包括通过识别微小缺陷对高质量产品进行质量控制测量、对精密产品进行严格测量，以及通过测量表面下隐藏的东西进行非破坏性测试。

目前，采用下一代量子传感技术的障碍包括开发成本和时间，这可能会推迟整个行业的采用。其他挑战包括新传感器与现有数据框架的整合以及行业内的标准化--这些问题反映了采用和吸收新兴技术的许多挑战。对价格敏感度较低且受益最大的行业将率先行动。一旦国防、生物技术和汽车行业证明了这些敏感技术的应用和商业案例，随着技术的发展和规模的扩大，还会出现其他使用案例。随着制造业在不牺牲质量或生产率的前提下采用新技术来提高精度和灵活性，以更高分辨率进行测量的方法和技术将变得更加重要。

重要的是要关注将其他领先技术与量子传感技术（如无线网络）相结合所能带来的益处。与制造业相关的行业，如建筑业和采矿业，也将从中受益。如果技术能将这些传感器发展得足够小巧和廉价，它们也有可能进入你的智能手机。