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量子传感器前沿信息_量子芯片生产厂家(2024年12月实时热点)

内容来源：卡姆驱动平台所属栏目：教程更新日期：2024-11-30

量子传感器

量子纠缠：科技与自然的奇妙纽带 𐟌 量子纠缠是量子力学中一个令人难以捉摸的现象，它描述了两个或多个粒子之间存在的特殊联系。这种联系使得它们的状态相互关联、相互依赖，仿佛它们之间有着一种超乎寻常的联系。量子纠缠在科学研究和实际应用中展现出了巨大的潜力，其应用范围广泛且深远。以下是一些量子纠缠在科学上的重要应用： 𐟔’ 量子通信：量子纠缠是安全量子通信的关键技术。通过利用量子纠缠的特性，可以实现量子密钥分发和量子隐形传态等安全通信协议，确保信息在传输过程中无法被窃取或篡改，从而保证通信的安全性。 𐟒𛠩‡子计算：在量子计算中，量子纠缠也发挥着重要作用。通过建立量子纠缠，可以实现量子比特之间的相互作用和量子门操作，从而加速量子计算的过程。这使得量子计算在某些特定任务上，如大数分解、搜索和优化等，具有经典计算无法比拟的优势。 𐟕𕯸‍♂️ 量子传感：量子纠缠可用于实现高灵敏度的量子传感器，如量子计时、量子测量和量子显微镜等。通过利用量子纠缠的特性，可以增强量子测量的精度和灵敏度，从而提高传感器的性能。 𐟌 量子模拟：量子纠缠也可以用于模拟量子系统的相互作用和演化，从而研究和预测量子系统的性质和行为。这在物理学、化学和生物学等领域有着广泛的应用前景。 𐟌Œ 量子纠缠对世界的连接：量子纠缠不仅在微观量子系统内部存在，还可以用超光距联系将远距离的量子系统联系在一起。这种现象与宇宙间的相互联系相呼应，展示了宏观与微观之间可能存在的神奇联系。总之，量子纠缠作为一种神奇而有用的物理现象，在科学研究和实际应用中都具有重要的意义。随着量子科技的不断发展，量子纠缠将会在更多的领域得到应用和发展。

文章提要1.⠩‡子传感器正处于早期发展阶段，但必然会极大地提高成像、探测和导航能力；2.⠩‡子技术能帮助克服一些主要问题，如在信号中断情况下，精准定位或探测低可观测平台。量子传感器技术的开发正不断取得进步，如果完全实现，它可能使军事能力发生变革。靠利用量子力学的独特特性，例如叠加和纠缠，量子传感器能够在全球导航卫星服务(global navigation satellite services，GNSS)不可用或对抗环境下实现准确的导航，并能明显改善对低可观测平台和复杂环境中物体的探测能力。尽管量子传感尚处于发展的早期阶段，但在具有潜在军事应用价值的量子技术中，它被认为是最先进的领域。一、GNSS替代方案量子使能型(quantum-enabled)传感器可用作为定位、导航和授时(positioning，navigation & timing，PNT)系统的替代形式，使军队能克服传统约束、在GNSS拒止或对抗环境下作战。量子增强(quantum-enhanced)陀螺仪和加速度计是两种能极大改善PNT精度并保障其复原力(resilience)的传感器。英国国防部(Ministry of Defence，MoD)正与伦敦帝国理工学院(Imperial College London)一同开发一种量子增强加速度计，以改善导航性能，减小对干扰和破坏的敏感性。该系统于2023年在皇家海军的“帕特里克ⷥ𘃨Ž𑥅‹”号(XV Parick Blackett)试验船上进行了测试。图1. 英国海军XV Parick Blackett试验船(270 t)（图片来自网络）根据皇家海军的说法，量子加速度计原型能通过测量加速度来确定一个物体随时间的速度。通过将这一信息与物体的旋转测量值和初始位置相结合，就能不依赖GNSS而计算出当前位置。虽然也有其它传感器和独立的无卫星导航系统，但它们都会随时间漂移。然而，伦敦帝国理工学院解释道，量子加速度原型能消除这种传感器随时间的漂移，大大提高在长时间尺度上的精度。伦敦帝国理工学院说，原型通过超冷原子来实现高精度测量。当冷却到极低温度时，原子表现出“量子”特性，表现得像物质和波。由于原子通过传感器运动，它们的波特性受到载体加速度的影响。皇家海军指出，由于采用“光学尺”(“optical ruler”)，这种加速度计能非常精确地测出这些细微变化，从而提供高精度的PNT，并支持在GNSS拒止环境下的作战。图2. ⠧”𑤼榕楸国理工学院与MoD联合开发的量子加速度计能实现GNSS拒止环境下的导航，并提高抗干扰能力。（图片来源：Imperial College London，2039665）根据技术记者Paul Marks于2014年在《新科学家》(New Scientist)期刊上发表的一份题为“当GPS失灵时，量子定位系统会登场”(“Quantum Positioning System Steps in When GPS Fails”)的报告，量子在PNT上的应用能使水下潜艇的自身定位精度比现在提高1000倍。除加速度计之外，用量子力学设计重力仪和磁力仪也能提高PNT精度，并能在GNSS拒止环境下辅助导航。这些传感器测量和识别地球重力场或磁力场的异常变化，以作为方位地标。借助量子力学，系统能提供重力场或磁场的实时测量值，实现对动态导航参数的调节，如航向、姿态或随环境变化的航路等。这将实现更精确和快速响应的导航，特别是在GNSS拒止地区，能够增强抗干扰和抗欺骗能力。二、观测不可能“看到”的东西除增强型导航之外，量子传感器还能用于提高成像的精度和灵敏性、探测低可观测水下和空中平台。这些传感器可安装在近地轨道(low Earth orbit，LEO)卫星或飞机、地面和海上平台上，包括UUV和USV上。量子重力仪和磁力仪具有特殊的应用前景，因为这些传感器能探测到由诸如隧道等人造地下或水下结构所引起的环境下重力场或磁场的细微变化或扰动。特别是量子重力仪，被认为是能提供地球地表/水面和地面/水面以下厘米级的精度。从军事角度看，量子磁力仪尤其适合于水下情报、监视和侦察(ISR)，研究人员建议该类系统可用于潜艇探测和水雷识别。用这些传感器探测到潜艇的距离可能达6 km，如采用改进后的噪声抑制技术，探测距离还会更大。然而，量子磁力仪非常灵敏，这意味着它们易受干扰。因此，背景噪声甚至地球磁场的微小波动及太阳风暴等诱因，都会影响到它的效能。位于布拉格(Prague)的捷克技术大学(Czech Technical University)的量子安全研究学者Michal Krelina在2021年11月的《EPJ量子技术》(EPJ Quantum Technology)期刊上发表的“量子技术的军事应用”(“Quantum technology for military applications”)一文中提到，高分辨率量子磁力和重力传感器的进一步军事应用包括：能从LEO上探测到伪装车辆、飞机、搜索舰队或单独的舰船。然而，一位不愿透露姓名的量子传感教授对此提出质疑。他们认为，量子增强雷达，特别是机载平台上的量子增强雷达更实用。除了水下和空中目标，Krelina建议这些高分辨率传感器也能用于探测诸如地下燃料库、研究设施以及导弹发射井等地下结构设施，或掩埋的爆炸物。量子传感中另一个感兴趣的军事领域是量子成像，它能提供更好的物体分辨率和在挑战性环境中观测的能力。这类系统是SPAD，这是一种与脉冲式照明源相联的非常灵敏的单光子探测器

【「快步走向实用的量子传感技术」】今年8月，美国$波音 BA$公司完成全球首个“多量子传感器”飞行测试，使飞机能够在不使用GPS卫星导航的情况下完成飞行。这使基于量子传感技术的量子导航进入大众视野。业界人士指出，量子传感技术正以其在提升精确度和可靠性方面的优势，迅速成为全球科技创新的前沿领域，在精密导航、工业测量等多个领域带来革命性变化，成为各国投入研究和开发应用的重点。快步走向实用的量子传感技术

德TU9大学联办QTEC硕士量子技术，这个听起来有点神秘的物理名词，其实已经悄然走进了我们的日常生活。从量子通信到量子计算，再到量子传感器，这些技术在各行各业的应用越来越广泛。德国在量子技术领域也不甘示弱，近期有两所顶尖的TU9大学——不伦瑞克工大（TU Braunschweig）和汉诺威大学（Universit㤴 Hannover），联手德国联邦物理技术研究院（Physikalisch-Technische Bundesanstalt），共同开设了一个全新的硕士专业——QTEC。这个专业将在2023/24学期首次招生，旨在为德国在量子技术领域的发展储备高级人才。 𐟓š 专业名称：Quantum Technologies in Electrical and Computer Engineering （QTEC） 𐟏력ˆ办单位：汉诺威大学和德国联邦物理技术研究院 𐟎“ 学位：Master of Science 𐟓… 学制：4学期 𐟗㯸授课语言：英语 𐟓† 开设学期：夏季学期和冬季学期 𐟚력—限情况：受限 ⏰ 申请时间：冬季学期截止7月15，夏季学期截止1月15 虽然具体的录取细则还未公布，但一般来说，本科电气、电子、计算机、物理、光学等专业背景的学生都可以申请。如果你对量子技术感兴趣，不妨关注一下这个专业，说不定未来的量子技术专家就是你！

量子计算：＞华为取得量子计算专利，机构称2027年全球量子计算市场规模可达434亿美元。＞目前全球量子计算机量子比特数量正由数百个向数千个迈进，而量子计算关键技术,如量子比特数量，量子纠错、量子算法等有望在2027年左右形成突破，届时全球市场规模有望快速增长至434亿美元，待商业化应用进一步落地后，市场规模将快速增长至干亿美金体量。＞公司方面国盾量子上线了国际首个在超导量子路线上具备量子计算优越性潜力的云平台，并协助中电信量子实现天翼云”超算能力和176量子比特超导量子计算能力的融合，助力量子计算软硬件发展及生态建设。科大国创参股2.75%的国仪量子是一家以量子精密测量、量子计算为核心技术的高科技企业，拥有国际领先的科学装置平台和更高精度.更高分辨率的量子传感器等技术及产品。

马斯克从中国回到美国后，写了一篇如此重要的文章。他说： 1.⠦œꦝ夸‰年内，投入 40 亿美元用于核聚变技术研发，力求实现清洁、高效能源的重大突破。 2.⠥Š 大对人工智能在医疗影像诊断方面的应用研发投入，目标是让疾病诊断准确率提高 50%。 3.⠨ˆ’投入 25 亿美元，专注于新型储能材料技术革新，提升储能效率与安全性。 4.⠧�䇠20 亿美元专项基金，挖掘深海资源开发的潜在商业价值，拓展人类资源获取渠道。 5.⠥𐆦–娵„ 15 亿美元在生物打印领域发力，探索利用 3D 打印技术制造人体器官，攻克医疗难题。 6.⠨닠12 亿美元项目，深挖量子加密算法漏洞，强化网络安全防护机制。 7.⠦‹覬𞠱0 亿美元钻研智能物流配送系统，让快递服务实现高效精准送达。 8.⠦Š•入 8 亿美元聚焦农业生态可持续发展，开发绿色环保农业技术。 9.⠦‹🥇𚠷 亿美元攻克脑机接口在教育领域的应用难题，提升学习效率。 10.⠥Ž’ 6 亿美元研究超高速管道交通，打造安全、快捷的城市交通方案。 11.⠦Š•入 5 亿美元推进航空航天材料轻量化创新，提升飞行器性能。 12.⠨ˆ’用 4 亿美元完善智能城市能源管理系统，实现节能减排。 13.⠦‹覬𞠳.5 亿美元攻克量子传感器实用化难关，提升测量精度。 14.⠦Š•入 3 亿美元挖掘大数据在金融风险防控中的深度应用。 15.⠦‹🥇𚠲.5 亿美元培育人工智能音乐创作生态，丰富音乐文化。 16.⠥Ž’ 2 亿美元研究人机共生新突破，拓展人类能力边界。 17.⠦Š•入 1.5 亿美元优化水资源循环利用技术，缓解水资源短缺问题。 18.⠦‹襇𚠱.2 亿美元探索区块链在知识产权保护等领域创新。 19.⠦‹🥇𚠱 亿美元攻克虚拟现实在心理治疗领域的应用难题。 20.⠥Ž’ 8000 万美元研究新型环保建筑材料，打造绿色宜居建筑。#动态连更挑战#

EM频谱中的探测除了成像和导航之外，量子传感器还能用于改善射频(radio frequency，RF)传感，提高灵敏度、精确性和可靠性。简单地说，量子RF传感就是运用量子物理机理，实现对RF信号的精确测量。它利用对RF波敏感的微小粒子——原子或离子工作。当这些粒子与电波相互作用时，它们以一种可测的方式发生变化，因此可实现对信号的高精度探测和测量。美国陆军的研究人员正在通过构建一套“里德堡”(Rydberg)量子传感器来探索这种方法，它能分析0~20 GHz频段内的RF频谱，探测调幅和调频无线电信号、蓝牙信号、Wi-Fi信号和其它RF通信协议信号。图4. ⠂ ⠠美国陆军的科学家创造了一种量子接收机，它利用高度受激、超灵敏的Rydberg原子来探测通信信号，而这些传感器自身几乎不会被探测到。（图片来源：United States Army，2045163）陆军研究实验室2021年2月的一份报告中赞誉，这种Rydberg频谱分析仪能够“超越传统电子学在灵敏度、带宽和频率范围方面的基本限制”。美国陆军作战能力发展司令部研究实验室(US Army Combat Capabilities Development Command Army Research Laboratory)的一名研究人员补充说，这项开发标志着“已真正迈出了重要的一步，证明了量子传感器能为我们在日益复杂的电磁战斗空间中作战的士兵提供一份新的优势能力”。这项研究验证了，量子RF传感能使军方在很宽的频谱范围内准确探测电磁辐射，同时保持相对低的信号特征，具有很好的应用前景。原文评述量子技术能使军事发生变革，包括通信、传感和计算。传感是这些技术中最成熟的能力之一，特别是提高导航能力。然而，目前还存在许多需克服的障碍，包括环境敏感性、噪声、成本以及用于现有平台等问题。构建一个鲁棒(robust)的量子生态系统对于发现这项技术的最佳应用案例和实际可行性是十分重要的。英国正试图推动量子技术的开发，特别是在导航和计算机领域。鼓励其发展的是位于伯明翰大学(University of Birmingham)的英国量子技术中心(Quantum Technology Hub Sensors and Timing)，该中心聚焦于真实世界应用的开发。大多数量子技术正在包括MoD的全国范围内开发，并向中心或从中心向外辐射。目前正在开展重力和磁力传感器以及量子增强传统雷达等方面的工作。

今日重点关注消息： 1、平潭发展：公司地处福建福州，公司与中国台湾企业合资成立控股子公司中福德馨(平潭),投资建设康复医院耳鼻喉医院、口腔医院及美容医院四家专科医院。今日福建省新闻发布会上指出，为台胞提供开立证券账户便利服务，做好台资企业上市培育服务。 2、科大国创：公司参股(2.75%)国仪量子。国仪量子是一家以量子精密测量子计算为核心技术的高科技企业，为全球范围内企业、政府、研究机构提供以增强型量子传感器为代表的核心关键器件。 3、五新隧装：2024年6月，湖南五新智能科技沪主板IPO终止。五新科技主营业务与五新隧装协同，实控人同为王薪程。市场预期公司或存在资产整合的可能。 4、爱施德：市场预期荣耀新款手机有望大卖，公司是荣耀品牌唯一的全渠道零售服务商，2020年公司与团队共同斥资6.6亿参与对荣耀的联合收购。参股荣耀金额6.6亿为A股第一 5、山子高科：全资子公司西部创投持有浙江禾芯集成约25%股份，该公司是国内封测领域领先企业，近期申请了一种HBM封装结构”的专利。 6、启迪药业：盘后公告称，公司控股股东启迪科服所持公司24.47%股份可能被司法拍卖。目前启迪科6、启迪药业：盘后公告称，公司控股股东启迪科服所持公司24.47%股份可能被司法拍卖。目前启迪科服为公司控股股东，公司无实控人。若拍卖成功将可能导致公司实控人发生变更。启迪药业原来是国企古汉药业，主打产品是古汉养生精，后卖给清华紫光，衡阳国资还持有20%股份，如若与华卓精科重组，总部迁往北京将面临衡阳政府较大压力。 7、福日电子：福建晋华注入预期+HW手机，公司实控人为福建省电子信息集团，华为Mate 70系列零部件已开始供货:首批备货量增加30%。 8、天音控股：参股荣耀金额5亿为A股第二

二、观测不可能“看到”的东西除增强型导航之外，量子传感器还能用于提高成像的精度和灵敏性、探测低可观测水下和空中平台。这些传感器可安装在近地轨道(low Earth orbit，LEO)卫星或飞机、地面和海上平台上，包括UUV和USV上。量子重力仪和磁力仪具有特殊的应用前景，因为这些传感器能探测到由诸如隧道等人造地下或水下结构所引起的环境下重力场或磁场的细微变化或扰动。特别是量子重力仪，被认为是能提供地球地表/水面和地面/水面以下厘米级的精度。从军事角度看，量子磁力仪尤其适合于水下情报、监视和侦察(ISR)，研究人员建议该类系统可用于潜艇探测和水雷识别。用这些传感器探测到潜艇的距离可能达6 km，如采用改进后的噪声抑制技术，探测距离还会更大。然而，量子磁力仪非常灵敏，这意味着它们易受干扰。因此，背景噪声甚至地球磁场的微小波动及太阳风暴等诱因，都会影响到它的效能。位于布拉格(Prague)的捷克技术大学(Czech Technical University)的量子安全研究学者Michal Krelina在2021年11月的《EPJ量子技术》(EPJ Quantum Technology)期刊上发表的“量子技术的军事应用”(“Quantum technology for military applications”)一文中提到，高分辨率量子磁力和重力传感器的进一步军事应用包括：能从LEO上探测到伪装车辆、飞机、搜索舰队或单独的舰船。然而，一位不愿透露姓名的量子传感教授对此提出质疑。他们认为，量子增强雷达，特别是机载平台上的量子增强雷达更实用。除了水下和空中目标，Krelina建议这些高分辨率传感器也能用于探测诸如地下燃料库、研究设施以及导弹发射井等地下结构设施，或掩埋的爆炸物。量子传感中另一个感兴趣的军事领域是量子成像，它能提供更好的物体分辨率和在挑战性环境中观测的能力。这类系统是SPAD(Single Photon Avalanche Detectors，单光子雪崩探测器)，这是一种与脉冲式照明源相联的非常灵敏的单光子探测器。Krelina补充道，将SPAD集成为一个阵后，它就能方便地探测到视线外的物体，如藏在角落中的物体。兰德公司(RAND Corporation)物理学家Edward Parker在他2021年10月的一份报告“量子技术的商业和军事应用及其时间表”(“Commercial and military applications and timelines for quantum technology”)中写道：量子传感的另一个应用是“鬼”成像(ghost imaging)技术，利用光的独特特性和非常微弱的照明光束来探测远程的物体(译注：“鬼”成像又称双光子成像(two-photon imaging)或关联成像(correlated imaging)，是一种利用双光子复合探测恢复待测物体空间信息的新型成像技术。可让一台高分辨率照相机对一个它本身并不能看到的物体成像，方法是使用2个传感器，一个对着光源，另一个对着这一物体，利用光子纠缠的特性进行成像。这些光束不但非常难以探测且适合隐蔽作战，也能实现在最低光照条件下的成像。它们能穿透主要大气遮蔽物，如浓烟或云。简单地说，它是一种无需直接拍摄物体而创建物体图像的技术。它是利用光模式之间的相关性来重构图像，类似于我们可根据阴影和声音来了解屋中的某人一样。Parker说，美国陆军研究实验室(US Army Research Laboratory)的研究人员已建议将“鬼”成像用于地面和UAV的远距离ISR。（a）（b）图3 ⠂ ⠢€œ鬼”成像示意图（图片来自网网络）量子雷达是另一项有前途的技术，理论上，它的抗噪声和抗干扰能力更强，并且不会被电子战(electronic warfare，EW)手段发现。然而，它的高成本引起了人们对将其作为主要监视系统的实用性的担心。量子雷达利用量子纠缠特性实现其功能，粒子对之间以这种方式互相关：一个粒子能立即影响到另一个粒子的状态，而与距离无关。靠纠缠雷达光子，量子雷达能比传统雷达系统获得更高的灵敏度和分辨率。奥地利科技研究所(Institute of Science and Technology Austria，ISTA)的研究人员试验了这种方法，指出它可在如此低的功率水平下工作，以致该系统能有效隐藏在背景噪声中。这使得量子雷达对低信号特征至关重要的应用场景极具吸引力。靠利用纠缠和相干性，量子雷达探测低可观测飞机时比传统雷达更加有效。传统雷达系统同样能从量子力学中获益。例如，将一个量子时钟集成到系统中就能提供高质量的振荡输入，减小噪声，并支持对杂波环境中小目标的探测。研究人员告诉《简氏》（Janes），这项技术非常有前景。

利用量子集合态去探测中微子是一个具有探索性的想法，但目前仍处于理论探讨和初步研究阶段，面临诸多挑战，不过也有一些潜在的途径和思路： 1.⠥Ÿ𚤺Ž量子纠缠的方法： - 原理：量子纠缠是一种量子力学现象，多个粒子相互关联，即使它们在空间上相隔很远，对其中一个粒子的测量会瞬间影响到其他粒子的状态。如果能制备出与中微子有相互作用的粒子，并使其与另一个可观测的粒子形成纠缠态，那么当中微子与前一个粒子发生相互作用时，这种作用可能会通过纠缠关系传递到可观测的粒子上，从而间接地探测到中微子。例如，利用某些特定的原子或离子与中微子可能存在的弱相互作用，将这些原子或离子与另一个处于远处的粒子纠缠起来，当中微子与前者相互作用后，通过观测远处粒子的状态变化来推断中微子的存在。 - 挑战：这种方法需要精确地制备和控制高度纠缠的量子态，并且要保证纠缠态在中微子作用的过程中能够保持稳定。此外，中微子与普通物质的相互作用非常微弱，如何确保这种微弱的相互作用能够有效地影响到纠缠体系也是一个难题。 2.⠩‡子传感器的应用： - 原理：量子传感器利用量子力学的特性来提高测量的灵敏度和精度。例如，基于超导量子干涉器件（SQUID）的传感器可以检测微小的磁场变化。如果能设计出一种量子传感器，使其对中微子与物质相互作用产生的微小物理效应（如能量沉积、电荷分离等）具有高度敏感性，就有可能实现对中微子的探测。这种量子集合态的传感器可以通过将多个量子系统组合在一起，形成一个对中微子信号更敏感的探测体系。 - 挑战：需要对量子传感器进行精确的设计和优化，以提高其对中微子相关物理效应的响应能力。同时，要降低传感器的噪声和干扰，提高信噪比，以便能够从复杂的背景环境中准确地检测到中微子的信号。 3.⠩‡子计算辅助探测： - 原理：量子计算具有强大的并行计算能力和对复杂系统的模拟能力。可以利用量子计算算法来模拟中微子与物质的相互作用过程，预测中微子在不同条件下的行为和可能产生的信号。然后，根据这些模拟结果设计相应的探测实验和方案，提高探测的效率和准确性。例如，通过量子计算模拟中微子在不同材料中的散射和吸收过程，选择最适合的探测材料和探测器结构。 - 挑战：目前量子计算技术还处于发展阶段，存在计算误差、量子比特的稳定性等问题。要将量子计算有效地应用于中微子探测，需要解决这些技术难题，并且建立起可靠的量子计算模型来准确描述中微子的行为。

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