編輯按：近期，美國以支持量子技術的軍事化應用為理由之一，將超過50家中國實體列入實體清單制裁，其中包括多家傳感器及上下游儀器儀表公司。隨著量子技術的快速發展，量子傳感、量子計算、量子通信等量子科技正在變革當前的科技體系，并有望在未來5年內進入實用階段，量子科技已成為全球大國科技競爭的角力點之一。本文發表于《中國電子報》，作者為九三中央科技委副主任、中國傳感器與物聯網產業聯盟常務副理事長郭源生，詳細闡述了量子傳感器的應用、對我國科技產業的影響以及未來我國發展量子傳感器技術的政策舉措建議。

專家檔案

郭源生 九三學社中央科技委副主任；中國傳感器與物聯網產業聯盟常務副理事長；北京理工大學前沿技術研究院首席專家、智能感知戰略委常務副主任；全國3D大賽組委會副主任。智慧醫療與大健康產業專委會主任。原工信部電子元器件行業發展研究中心總工程師。武漢大學、華東理工、北京郵電等大學兼職教授。美國國家人工智能科學院院士；英國皇家醫學會會士。

原標題：《一文讀懂量子傳感器》

來源：《中國電子報》

作者：郭源生

在信息化浪潮奔涌前行的當下，傳感器作為信息感知的關鍵“觸角”和”數據之母”，已深深嵌入工業制造、醫療衛生、日常消費、環境監測、航空航天等諸多領域，其性能優劣直接影響各類系統的運行效能與精準程度。歷經長期發展，傳感器雖成就斐然，但如今在技術創新、應用拓展等多個維度深陷瓶頸，增長態勢趨緩，難以契合新興行業層出不窮的需求以及日益嚴苛的參數指標提升要求。量子技術恰似一道曙光，為傳感器產業開辟出前所未有的發展通途，正引領其邁向技術革新與變革的嶄新時代。

量子技術為傳感器產業注入新活力

自20世紀80年代以來，感知技術在敏感機理與材料、產業化生產與工藝、技術指標優化與提升、多參數復合與模塊化設計，以及數字化、網絡化、集成化、微型化、歸一化、低成本等方面的技術創新層出不窮，成果風起云涌。歷經數十年的技術工藝迭代，全球市場上由聲、力、光、氣、磁、溫濕度、RFID、生物等八大敏感技術形成的各種傳感器產品已有3.1萬種之多，長期的技術演進使傳感器在原理與工藝上趨近成熟，甚至是類型固化，功能與性能差異細微，產品的同質化競爭激烈，可挖掘的潛力越發有限。各大廠商在研發上缺乏突破性創新，難以構筑獨特競爭優勢，致使整個行業發展動力不足。

隨著傳感器應用市場拓展至各個行業，特別是新興產業如自動駕駛、量子通信、精準醫療等強勢崛起，對傳感器性能提出了更高要求。傳統傳感器在檢測精度、響應速度、抗干擾能力等方面漸顯乏力，難以滿足新場景需求。而量子技術的出現，特別是在傳感器技術領域的應用，為傳感器技術創新注入了新的活力，開啟敏感機理創新和產業變革的新紀元。

量子傳感器具有超高精度、高靈敏度、超快響應速度等特點，其能夠突破傳統傳感器的精度天花板，實現對物理量的極致精確測量，能在極短時間內對變化做出反應，滿足高速動態測量需求，在高速運動物體軌跡監測等場景中發揮重要作用。

作為前沿科技的重要代表，量子傳感器技術已成為各國競相角逐的戰略高地。發達國家憑借深厚的科研積淀、雄厚的資金實力以及完善的創新生態，早早布局，在技術探索與應用拓展方面取得了諸多開創性成果，在國際競爭中占據領先地位。

美國、日本和歐洲等發達國家和地區在此領域一路領航。美國在量子技術研發上投入巨量資源，眾多頂尖科研機構與企業踴躍參與，如加州理工學院、IBM等。在原子鐘、量子磁力儀等關鍵技術上成果豐碩，并已率先在軍事、航空航天等高端領域應用。歐洲側重量子技術聯合研發，通過歐盟框架計劃力挺多個量子傳感器研究項目，在量子通信中的應用方面優勢突出。

我國近年來在量子傳感器領域發展迅猛，政府高度重視，科研投入持續加大，成績顯著。中國科學院等科研機構在量子傳感器基礎研究和關鍵技術攻關方面屢獲成果，自主研發的高精度原子鐘已達國際先進水準。此外，已有部分企業敏銳布局量子傳感器產業，積極推動技術產業化應用。

量子傳感器正從實驗室走向實際應用

目前，量子傳感器正逐步從實驗室走向行業實際應用。市場調研機構Allied Market Research數據顯示，2024年全球量子傳感器市場規模已突破10億美元，達到11.4億美元。預計到2026年將達到23.32億美元，年復合增長率高達17.7%。從區域來看，亞太地區憑借龐大的市場需求和快速的經濟發展，預計將成為增長最快的區域，年復合增長率有望達到19.2%。其中，中國作為亞太地區的重要經濟體，在政府政策支持和科研投入不斷增加的推動下，市場規模預計將在2030年突破100億美元。

另一家市場研究機構Grand View Research發布的報告指出，在細分市場中，量子磁力儀因其在醫療、地質勘探、國防等領域的廣泛應用，預計將占據最大市場份額。同時，量子重力儀和量子陀螺儀等細分市場也將呈現出強勁的增長態勢，年復合增長率均超過18%。隨著技術的不斷進步和應用場景的持續拓展，量子傳感器的種類將不斷豐富，未來5~10年內，有望基于新原理、新材料開發出更多類型的量子傳感器，以滿足不同行業的多樣化需求。

研究發現，量子傳感器在以下領域可形成成熟度較高的應用場景。

醫療領域。利用高靈敏度，能夠探測到生物標志物的微量變化，實現癌癥、心血管疾病等的早期診斷，大幅提高疾病治愈率。還可以通過原子磁力儀檢測大腦神經元活動產生的微弱磁場，進行腦功能監測，并可繪制高精度腦磁圖，助力神經系統疾病的診斷與研究。

通信領域。在量子通信中，可用于檢測單光子信號，保障量子密鑰分發的安全性，為信息安全傳輸筑牢防線；對通信設備的電磁參數進行高精度測量，優化設備性能，提升通信質量。

能源領域。在石油勘探過程中，量子重力儀和磁力儀可用于高精度地質結構探測，提高石油勘探的準確性和效率，降低勘探成本。新能源電池性能監測也可通過量子傳感器實時監測電池內部的物理和化學變化，優化電池性能，延長電池使用壽命。

智能交通領域。在自動駕駛精準定位過程中，量子慣導傳感器不受衛星信號限制，能夠為自動駕駛車輛提供高精度、高可靠性的定位信息，保障車輛在復雜環境下安全行駛。車路協同系統可利用量子雷達對交通流量進行實時監測，可實現更精準的交通流量預測和智能交通調度，緩解交通擁堵。

智能農業領域。通過多參數量子傳感器快速、準確地檢測土壤中的養分含量、酸堿度、環境氣象等參數，為精準施肥提供了科學依據，提高了農作物產量和質量。也可通過監測農作物的生理特征和環境參數，實現對農作物生長狀態的實時評估，及時發現病蟲害和營養缺失等問題，采取相應措施進行干預。

金融安全領域。量子磁性傳感器可對貨幣的物理特性進行高精度檢測，快速準確地識別真偽貨幣，提高金融交易的安全性。也可對金融機構的關鍵設施進行安全監測，如監測金庫的溫度、濕度、振動等參數，及時發現異常情況，保障金融資產安全。

多措并舉推動我國量子傳感器技術研發與產業化應用

隨著技術的持續突破和完善，量子傳感器有望在更多領域大規模應用，推動各行業智能化升級。未來，量子傳感器將朝著小型化、集成化、多功能化方向發展，與人工智能、大數據等新興技術深度融合，為智能時代發展注入強大動力。為了加快我國量子傳感器技術研發與產業化應用，提出以下建議：

一是強化政策扶持與引導。政府應制定專項政策，對研發企業在稅收、土地使用等方面給予優惠，鼓勵企業加大研發投入。設立專項資金，重點支持關鍵技術攻關項目，引導社會資本流向量子傳感器領域，加速技術成果轉化。同時，構建產業發展規劃，明確階段性目標與重點任務，為量子傳感器產業發展提供清晰指引。

二是加大科研投入與合作。高校、科研機構與企業需共同發力，加大對基礎敏感材料、產品工藝技術，以及行業應用研究的資金投入。鼓勵產學研深度合作，搭建聯合研發平臺，整合各方資源，攻克技術難題。例如，科研機構專注于前沿理論研究，高校負責人才培養與技術儲備，企業則將科研成果轉化為實際產品，實現優勢互補，加速量子傳感器技術創新進程。

三是加強人才培養與引進。高校應優化相關學科設置，增設量子傳感器相關專業課程，培養具備量子物理、材料科學、電子工程等多學科知識的復合型人才。同時，出臺人才引進政策，吸引海外高端人才回國投身量子傳感器研發，提升我國人才隊伍的整體實力，為技術創新提供智力支持。

四是建立標準與規范體系。行業協會聯合科研機構、企業等相關主體，加快制定量子傳感器技術標準與行業規范。明確產品性能指標、檢測方法、質量控制等方面的標準，確保產品質量的一致性與可靠性，促進市場健康有序發展，提升量子傳感器產品和技術在國際市場的競爭力。

五是拓展應用場景與市場。鼓勵企業積極開展市場調研，深入挖掘各行業的潛在需求，拓展應用場景。加強與下游企業合作，共同開發定制化解決方案，推動量子傳感器在新興領域的應用，如智能安防、量子計算輔助監測等，培育新的市場增長點，擴大市場規模。

六是推動產業協同發展。構建完善的創新產業鏈，加強上下游企業之間的協同合作。上游材料供應商與中游器件制造商緊密配合，保障原材料的穩定供應與質量提升；中游制造商與下游應用企業深度溝通，根據市場需求優化產品設計與性能，形成產業鏈各環節相互促進、協同發展的良好局面，為我國量子傳感器產業的蓬勃發展貢獻力量。

審核編輯 黃宇