光學(xué)傳感器作為底層的高技術(shù)產(chǎn)品，由于其精度高、反應快、可測參數多、可遙測、可遙控等特性，廣泛適用于智能制造、自動(dòng)駕駛等多個(gè)領(lǐng)域。
而最近，科學(xué)家們研發(fā)出了在量子極限下操作大規?？芍圃旃庾觽鞲衅鞯姆椒?。在量子傳感中，電磁場(chǎng)、溫度、壓力等外界環(huán)境直接與電子、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)對這些變化后的量子態(tài)進(jìn)行檢測實(shí)現外界環(huán)境的高靈敏度測量。而利用當前成熟的量子態(tài)操控技術(shù)，可以進(jìn)一步提高光子傳感器檢測的靈敏度。因此，這些電子、光子、聲子等量子體系就是一把高靈敏度的量子尺子——量子級光子傳感器。
01：光子傳感器：移動(dòng)測距是問(wèn)題
光電和光子傳感器（OE-P傳感器）正在科技領(lǐng)域扮演著(zhù)越來(lái)越重要的角色，并逐步應用到產(chǎn)業(yè)當中去。如今，技術(shù)人員們正在開(kāi)發(fā)各種各樣的 OE-P 傳感器，并將這些OE-P傳感器應用到自動(dòng)駕駛汽車(chē)上，以確保自動(dòng)駕駛汽車(chē)的精確操縱。自動(dòng)駕駛汽車(chē)在使用原地感測功能時(shí)，需要用OE-P傳感器來(lái)衡量感測車(chē)輛與周?chē)矬w之間的物理參數；此外，OE-P傳感器還能廣泛應用在工業(yè)和社會(huì )中的大量領(lǐng)域，為物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)提供新的感測技術(shù)解決方案。
此外，歐洲議會(huì )和理事會(huì )于2020年6月通過(guò)了《歐盟分類(lèi)條例》（下文簡(jiǎn)稱(chēng)分類(lèi)條例），這其中，就對環(huán)境敏感物質(zhì)的檢測提出了新要求。而通過(guò)OE-P傳感器，我們可以形成一個(gè)跨學(xué)科的技術(shù)平臺，該平臺將包含新穎的傳感材料、創(chuàng )意器件結構、多功能組件和集成系統；OE-P傳感器還將包括基于量子技術(shù)的傳感能力，感知的精確度可以達到納米尺度。通過(guò)這種以自下而上的方式應對這些監管的變化，也有利于解決環(huán)境污染問(wèn)題。
技術(shù)人員正在探索各種原型的自動(dòng)駕駛汽車(chē)，并為之開(kāi)發(fā)了很多傳感器、然而，如何實(shí)時(shí)測量移動(dòng)的車(chē)輛與其周?chē)矬w之間的距離是這些傳感器面臨的共同挑戰。因此，激光雷達就成為了解決這個(gè)問(wèn)題的關(guān)鍵。
02 量子級光子傳感器：更精密、更迅速、更可靠
激光雷達是一個(gè)傳感器單元，它通過(guò)發(fā)射激光照亮周?chē)h(huán)境。通過(guò)對從表面反射回來(lái)的激光進(jìn)行光電處理，可以精確測量物體之間的距離。激光雷達集成了電子和光子的雙重感知路徑，。通過(guò)激光雷達，兩個(gè)物體之間的物理距離信息可以轉化為有意義的信息。因此，激光雷達可以作為 OE-P 傳感器技術(shù)的平臺，并擴展到結構安全監測、地震傳感以及機器人骨科手術(shù)等其他應用領(lǐng)域。
近幾十年來(lái)，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)飛速發(fā)展，尤其是在制造業(yè)領(lǐng)域，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)在提高產(chǎn)量、無(wú)人自助生產(chǎn)等方面發(fā)揮了重要作用。然而，物聯(lián)網(wǎng)在制造業(yè)的狂飆突進(jìn)在最近幾年遇到了阻力——2020年6月22日，歐盟官方期刊公布了《分類(lèi)條例》，并于2020年7月12日生效。該條例規定，經(jīng)濟活動(dòng)在必須滿(mǎn)足環(huán)境可持續的條件下進(jìn)行，人們必須直面氣候變化、空氣污染、水污染以及生態(tài)系統破壞等的全球問(wèn)題。而為了實(shí)現這種環(huán)境可持續，我們需要以OP-E傳感器為核心的全新的多功能技術(shù)底層設施。
今天，我們見(jiàn)證了量子科學(xué)在各種宏觀(guān)應用中的實(shí)施，如量子糾纏信息的長(cháng)距離傳輸和量子計算網(wǎng)絡(luò )等。量子傳感是通過(guò)使用量子資源，來(lái)增強對微弱物體的雷達監測能力和光學(xué)存儲器的信息讀取能力，以及提高極近點(diǎn)狀源的光學(xué)分辨率。例如，科學(xué)家們現在正在研究一種量子尺度干涉儀，它可以用來(lái)測量人體內神經(jīng)元的溫度和位移。而量子級OE-P傳感器也正在成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)，全球范圍內科研人員對此的研究也在日益深入。
