量子是现代物理的重要概念,量子力学是研究物质世界微观粒子运动规律的物理学分支,与相对论一起为现代物理学的两大基本支柱,许多物理学理论和科学是以量子力学为基础进行。量子传感器遵循量子力学规律,灵敏度高,可感应、探测微观粒子,可检测量子控制中存在的问题。
量子传感器主要包括重力传感器、压力传感器、旋转传感器、温度传感器、磁传感器、成像传感器以及量子时钟等产品,可以应用在电子、通讯、医疗、交通运输、能源、建筑、资源勘探等领域。随着量子力学研究不断深入,量子控制应用不断落地,在感应、探测方面对敏感元件的需求不断增长,传统传感器无法满足要求,量子传感器作用越来越重要,市场空间正在不断增大。
在海外,德国是量子传感器研究较为深入的国家之一。德国乌尔姆大学和斯图加特大学的联合项目Q-Sens,得到德国联邦教研部高达1500万欧元的资助,其研究内容是实现量子传感器从基础研究转化为应用。我国政府对量子传感器的关注度也在不断提高。“十四五”国家重点研发计划“智能传感器”重点专项中提出,面向高精度、小体积力学量的量子传感应用需求,探索高精度力学量的量子传感新机制。
现阶段,量子传感器仍处于研究、试验阶段,应用落地步伐正在加快,但全球仅有个别产品实现小规模商用,例如Gigajot量子图像传感器,其大规模商业化应用仍面临挑战。量子传感器性能优异,若其技术成熟,可批量生产,首先在高端领域需求有望快速增长。随着应用成熟、成本下降,量子传感器应用范围将持续扩大,有望在较多领域中取代传统传感器,行业发展前景广阔。
新思界
行业分析人士表示,量子传感器是根据量子力学规律制造的,具有超高灵敏度,可探测微观粒子的新一代传感器。现阶段,全球量子传感器仍处于研究、试验阶段,规模化商用还有较长道路要走,但其性能优异,未来随着技术成熟、可规模化生产,其市场需求将快速扩大。预计到2023年,全球工业级量子传感器市场规模将达到13亿美元左右。