ShoelessCai - 量子传感器商品化：博世选择内部创业来干

量子传感器商品化：博世选择内部创业来干

- 2022 -
02/28
01:05

一号员工

发表时间：2022.02.28 作者：Jingyi Li 来源：ShoelessCai 阅读：250

量子铯光泵磁力仪（Battersby, 2019）

博世汽车电子事业部的半导体组执行副总裁 Jens Fabrowsky表示：“量子技术在数据处理和传感器方面不断突破原有技术壁垒，使一切成为可能。而我们的目标则是加大量子效应广泛的实际效益，将其运用到各个方面，包括碳中和动力总成系统的研发和神经系统疾病的诊断。数年来，博世针对量子传感技术开展了全面的研究，成为该领域的全球领导者。现在，我们希望充分运用这一技术，发展未来商业模式。”

Katrin Kobe博士将担任该初创团队的首席执行官，物理学博士，行业经验超过25年。“在博世，科技研究是重中之重，”她表示，“作为一家在量子技术方面拥有广泛同盟和专业知识的全球性企业，博世抓住机遇，在当下敏捷的创业环境中进军这一富有前景的新领域。”她还计划将部门人员增加到20多人（博世咨询，2022）。

Katrin Kobe博士将担任初创团队的首席执行官

近年，人们发现量子相干、量子纠缠、量子统计等特性可实现高精度测量。基本原理是，在外界环境（诸如电磁场、温度、压力等）与电子、光子、声子发生相互作用，进而改变这些粒子的量子状态，通过测出这些状态的变化，推断外界环境的变化——这种高灵敏度的测量，称作量子传感。

从目前已经商业化的产品来看，现在人们所熟知的量子传感器，大致分为两类：

一是利用量子效应、根据相应量子算法设计的、用于执行变换功能的物理装置。

二是某些变换元件。为了满足对被测量进行变换，某些部分细微到必须考虑其量子效应的变换元件。

用更通俗易懂的言语来说明量子传感器，即根据量子力学规律、利用量子效应设计的、用于执行对系统被测量进行变换的物理装置。其敏感元件基于量子效应原理，因此“量子传感”一词应运而生（袅袅，2020）。

以量子雷达技术为例。量子雷达用到量子纠缠，物理学家 SethLloyd 的方案，将一系列纠缠光子进行碰撞，其中一半从某物体上弹回来，将返回的光子与被阻挡的光子进行比较，进而区分被撞物体的特性。该方案起初用于区分最初发出的辐射和强噪声源，以发现隐形战斗机这类雷达难以捕捉的物体，于此同时，方案还有助于隐藏雷达操作员（王中兴，2020）。

非军事领域，量子化也无处不在，大到行星，小到细胞，甚至是人类的意识都是可以量子化的，而且量子态具有独特的精度。因此，量子传感器为检测物理场的微小变化开辟了新途径，足以让我们更清楚地看清脚下的世界，或更深入地洞察人体自身（Battersby，2019）。

2019年，Battersby 在PNAS上发表文章，探讨了量子传感于各行业应用的可能。目前，学术界和工业界关于该领域的共同结论，是该技术正从重型的、昂贵的转向轻盈的、低成本的，量子传感正在向实用化发展。以磁场和重力传感技术为例，研究人员正在开发紧凑型低功率激光器，用于保存冷原子的大型真空系统与磁阱（用电流向相反的或者正交的线圈组成，通过人为设置磁场分布，使得原子聚集在预设的地点），目前可做到芯片级器件，以便于研究人员更加方便控制量子态，进而观察其随环境影响情况。

量子传感器依据其工作机理划分为三类：量子效应类（I类）、量子相干类（II类）、量子纠缠类（III类）。

据称，量子传感有望实现比当下MEMS（微电子机械系统）传感器精确近1000倍的测量，可以替代现有的脑电图（EEG）与核磁共振（MRI），这些观测方式限制在于，诸如观测颗粒度只能到秒级、数据噪声大、昂贵。然而，与人类大脑有关的疾病，例如阿尔海默茨病、儿童癫痫等，需要更加精细的扫描，主要是磁力计量（即III类）的量子传感器应用（王中兴，2020）。

国内，华中科技大学研究团队通过定制先进悬架设计的光学位移传感器，研发了新型量子重力MEMS芯片（Tang et al.，2019）。

与传统传感器相比，量子传感器具有非破坏性、实时性、高灵敏性、稳定性和多功能性等优势。其中，非破坏性指的是，测量的同时不破坏被测量环境。由于传感器本身是“测量”职能，其属性决定了应用必然是广泛的，兴许是一种对信息处理方式的观念的转变。