日前，美國(guó)國(guó)家科學(xué)和技術(shù)委員會(huì)（NSTC）發(fā)布了關(guān)于量子傳感器的國(guó)家戰(zhàn)略?《將量子傳感器付諸實(shí)踐》，其中明確將量子傳感器列為未來(lái)1-8年美國(guó)信息科學(xué)的國(guó)家戰(zhàn)略。傳感器我們并不陌生，何為量子傳感器？為什么它會(huì)被美國(guó)列入國(guó)家戰(zhàn)略中？

　　據(jù)NSTC發(fā)布的報(bào)告中定義，量子傳感器是利用量子力學(xué)特性（如原子能級(jí)、光子態(tài)或基本粒子的自旋）進(jìn)行計(jì)量的設(shè)備，可為科學(xué)、技術(shù)和工業(yè)提供精密測(cè)量技術(shù)。

　　實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量

　　科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，利用量子力學(xué)的基本屬性，例如量子相干，量子糾纏，量子統(tǒng)計(jì)等特性，可以實(shí)現(xiàn)更高精度的測(cè)量。在量子傳感中，電磁場(chǎng)、溫度、壓力等外界環(huán)境能直接與電子、光子、聲子等體系發(fā)生相互作用并改變它們的量子狀態(tài)，最終通過(guò)對(duì)這些變化后的量子態(tài)進(jìn)行檢測(cè)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)外界環(huán)境的高靈敏度測(cè)量。與傳統(tǒng)傳感器相比，量子傳感器對(duì)環(huán)境的敏感度提高了約10倍。

　　在量子傳感器中，當(dāng)測(cè)量相對(duì)環(huán)境變化時(shí)，原子性質(zhì)是不變的。因此，它們不會(huì)像傳統(tǒng)傳感器那樣出現(xiàn)漂移或噪聲問(wèn)題?；谶@一特性，量子傳感器被應(yīng)用于眾多領(lǐng)域，例如定位、導(dǎo)航、計(jì)時(shí)、本地和遠(yuǎn)程、生物醫(yī)學(xué)、化學(xué)和材料科學(xué)、基礎(chǔ)物理學(xué)和宇宙學(xué)等。據(jù)MarketsandMarkets的預(yù)測(cè)，未來(lái)五年，對(duì)量子傳感器的需求預(yù)計(jì)將在航空航天、軍事國(guó)防、汽車(chē)運(yùn)輸以及醫(yī)療保健等關(guān)鍵應(yīng)用領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)快速增長(zhǎng)。

　　迅速增長(zhǎng)的市場(chǎng)趨勢(shì)

　　據(jù)MarketsandMarkets最新發(fā)布的報(bào)告顯示，全球量子傳感器市場(chǎng)規(guī)模在2022年到2027年，預(yù)計(jì)將以16.8%的復(fù)合年增長(zhǎng)率，從2.6億美元增長(zhǎng)至5.65億美元。未來(lái)五年內(nèi)，全球量子傳感器市場(chǎng)需求將呈現(xiàn)較大增長(zhǎng)幅度。

　　1）磁性傳感器市場(chǎng)將以顯著的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)

　　磁傳感器將磁場(chǎng)變化轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。在磁傳感器中加入量子技術(shù)，能夠提高傳感器的靈敏度，并減小傳感器的尺寸和重量。磁性傳感器尺寸的減小使其能夠更多的適應(yīng)于顯微鏡、定位系統(tǒng)、電場(chǎng)/磁場(chǎng)傳感器以及通信技術(shù)等各種應(yīng)用領(lǐng)域。目前，這一類傳感器正越來(lái)越多地被用于醫(yī)療保健領(lǐng)域的腦磁圖和癡呆癥研究中。

　　除了醫(yī)療保健領(lǐng)域外，磁性傳感器還用于其他領(lǐng)域，例如攜帶關(guān)鍵任務(wù)的航空航天和國(guó)防應(yīng)用，精確磁場(chǎng)的識(shí)別對(duì)于太空任務(wù)和其他國(guó)防任務(wù)至關(guān)重要。同時(shí)，磁傳感器在鐵路和地鐵的精確導(dǎo)航中也發(fā)揮著重要作用。

　　2）建筑和采礦領(lǐng)域預(yù)計(jì)將釋放對(duì)量子傳感器的需求

　　任何建筑的建造都離不開(kāi)挖掘、鉆探和地下活動(dòng)來(lái)鋪設(shè)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，然而地下可能埋有公用電纜和管道，一旦損壞會(huì)造成較大規(guī)模的混亂和財(cái)產(chǎn)損失。因此，在開(kāi)始施工之前，對(duì)擬建地點(diǎn)進(jìn)行地下勘測(cè)至關(guān)重要。

　　目前進(jìn)行地下勘測(cè)使用的各種儀器，由于在地下的勘測(cè)面積較小，對(duì)公共事業(yè)部門(mén)造成了重大威脅，也引起了健康和安全問(wèn)題。一些重要的管道深埋在地下，不在傳統(tǒng)儀器測(cè)量的范圍。量子傳感器理論上可以探測(cè)到地核，因此建筑領(lǐng)域中也計(jì)劃使用量子傳感器，這也意味著量子傳感器可以用于經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)和智慧城市發(fā)展。

　　3）北美市場(chǎng)預(yù)計(jì)將以最高的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)

　　預(yù)計(jì)北美地區(qū)量子傳感器市場(chǎng)在未來(lái)幾年將呈現(xiàn)高增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)，這歸因于它們?cè)诤娇蘸教臁?guó)防以及自動(dòng)駕駛汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用不斷增加。值得一提的是，美國(guó)是北美地區(qū)最具影響力的量子傳感器市場(chǎng)，大多數(shù)關(guān)鍵公司都位于美國(guó)，這使該國(guó)成為量子傳感器的重要市場(chǎng)。美國(guó)汽車(chē)、軍事及國(guó)防部門(mén)已經(jīng)開(kāi)始使用量子傳感器。

　　美國(guó)是在道路上部署自動(dòng)駕駛汽車(chē)數(shù)量最多的國(guó)家之一。美國(guó)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)廣闊且增長(zhǎng)迅速，一些主要車(chē)企已經(jīng)對(duì)車(chē)輛進(jìn)行了測(cè)試，量子傳感器使自動(dòng)駕駛汽車(chē)能夠正常運(yùn)行，它們保證了自動(dòng)駕駛汽車(chē)的安全性和卓越性能。因此，預(yù)計(jì)未來(lái)幾年美國(guó)的自動(dòng)駕駛汽車(chē)市場(chǎng)將迅速增長(zhǎng)，同時(shí)推動(dòng)量子傳感器市場(chǎng)的發(fā)展。

　　4）2027年亞太地區(qū)將在量子傳感器市場(chǎng)中占據(jù)重要份額

　　亞太地區(qū)例如中國(guó)、印度、日本和韓國(guó)，其強(qiáng)勁的工業(yè)增長(zhǎng)和對(duì)軍事國(guó)防領(lǐng)域的高投資是推動(dòng)該地區(qū)量子傳感器市場(chǎng)增長(zhǎng)的關(guān)鍵因素。亞太地區(qū)國(guó)家目前正專注于量子技術(shù)和量子傳感器的研發(fā)，他們?yōu)榱孔蛹夹g(shù)的發(fā)展做了大量投入。此外，該地區(qū)國(guó)家是汽車(chē)和醫(yī)療保健行業(yè)的主要制造中心。因此，不斷擴(kuò)張的醫(yī)療保健和汽車(chē)行業(yè)有望推動(dòng)亞太地區(qū)量子傳感器市場(chǎng)的增長(zhǎng)。

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