量子技术引领传感器技术创新与产业变革
文 |郭源生
提 要: 本文围绕量子传感器产品技术及行业应用展开全面论述。通过分析传统传感器产业在技术创新、应用拓展等方面面临的挑战，提出量子传感器技术创新与变革意义。深入介绍量子传感器基于量子隧穿效应、量子纠缠、量子霍尔效应等的技术基础与原理，以及其超高精度、高灵敏度、快速响应的优势。进一步详细说明原子磁力仪技术、超导量子干涉技术等关键核心技术和超导材料、半导体量子点材料等敏感材料，并探讨了量子传感器在医疗、通信、能源、智能交通、智能农业、金融安全等多行业的应用场景。本文摘取《量子技术引领传感器技术创新与产业变革》关于“量子传感器在行业领域的具体应用”及“推进技术创新与产业化发展的建议”相关内容，供读者参考。
量子传感器在行业领域的具体应用
量子传感器具有超高精度、高灵敏度和快速响应等独特优势，正逐步从实验室走向行业实际应用。目前，其在以下领域可形成成熟度较高的应用场景。
一是医疗领域。利用高灵敏度特性，量子传感器能够探测到生物标志物的微量变化，实现癌症、心血管疾病等的早期诊断， 大幅提高疾病治愈率。还可以通过原子磁力仪检测大脑神经元活动产生的微弱磁场，进行脑功能监测，并绘制高精度脑磁图，助力神经系统疾病的诊断与研究。
二是通信领域。在量子通信中，量子传感器可用于检测单光子信号，保障量子密钥分发的安全性，为信息安全传输筑牢防线。此外，还可以对通信设备的电磁参数进行高精度测量，优化设备性能，提升通信质量。
三是能源领域。在石油勘探过程中， 量子重力仪和磁力仪可用于高精度的质结构探测，提高石油勘探的准确性和效率，降低勘探成本。新能源电池性能监测也可通过量子传感器实时监测电池内部的物理和化学变化，优化电池性能，延长电池寿命。
四是智能交通领域。在自动驾驶精准定位过程中，量子惯导传感器不受卫星信号限制，能够为自动驾驶车辆提供高精度、高可靠性的定位信息，保障车辆在复杂环境下也可以安全行驶。车路协同系统可利用量子雷达对交通流量进行实时监测，实现更精准的交通流量预测和智能交通调度，缓解交通拥堵。
五是智能农业领域。运用多参数量子传感器能够快速、准确地检测土壤中的养分含量、酸碱度、环境气象等参数，为精准施肥提供科学依据，提高农作物产量和质量。也可通过监测农作物的生理特征和环境参数， 实现对农作物生长状态的实时评估，及时发现病虫害和营养缺失等问题，并采取相应措施进行干预。
六是金融安全领域。量子磁性传感器可对货币的物理特性进行高精度检测，快速准确地识别货币真伪，提高金融交易的安全性。也可对金融机构的关键设施进行安全监测，如监测金库的温度、湿度、振动等参数， 及时发现异常情况，保障金融资产安全。
推进技术创新与产业化发展的建议
为加快我国量子传感器技术研发与产业化应用，本文提出如下建议：
（一）强化政策引导与扶持
政府应制定专项政策，对量子技术相关研发企业在税收、土地使用等方面给予优惠，鼓励企业加大研发投入。设立专项资金，重点支持关键技术攻关项目，引导社会资本流向该领域，加速技术成果转化。同时，构建产业发展规划，明确阶段性目标与重点任务，为产业发展提供清晰指引。
（二）加大科研投入与合作
高校、科研机构与企业需共同发力，加大对基础敏感材料、产品工艺技术，以及行业应用研究的资金投入。鼓励产学研深度合作，搭建联合研发平台，整合各方资源， 攻克技术难题。例如，科研机构专注于前沿理论研究，高校负责人才培养与技术储备， 企业则将科研成果转化为实际产品，实现优势互补，加速技术创新进程。
（三）加强人才培养与引进
高校优化相关学科设置，增设量子传感器相关专业课程，培养具备量子物理、材料科学、电子工程等多学科知识的复合型人才。同时，出台人才引进政策，吸引海外高端人才投身量子传感器研发，提升我国人才队伍的整体实力，为技术创新提供智力支持。
（四）建立标准与规范体系
行业协会需联合科研机构、企业等相关主体，加快制定量子传感器技术标准与行业规范。明确产品性能指标、检测方法、质量控制等方面的标准，确保产品质量一致性与可靠性，促进市场健康有序发展，提升产品在国际市场的竞争力。
（五）拓展应用场景与市场
鼓励企业积极开展市场调研，深入挖掘各行业的潜在需求，拓展应用场景。加强与下游企业的合作，共同开发定制化解决方案，推动量子传感器在新兴领域的应用，如智能安防、量子计算辅助监测等，培育新的市场增长点，扩大市场规模。
（六）推动产业协同发展
构建完善的创新产业链，加强上中下游企业之间的协同合作。上游材料供应商与中游企业制造商紧密配合，保障原材料稳定供应与质量提升；中游制造商则应加强与下游应用企业深度沟通，根据市场需求优化产品设计与性能，形成产业链各环节相互促进、协同发展的良好局面，提升产业整体竞争力，为我国量子传感器产业的蓬勃发展贡献力量。
（作者系九三学社中央科技委员会副主任，中国传感器与物联网产业联盟常务副理事长）
本文刊发于《新经济导刊》2025年第3期刊。
