人類社會的發展程序從某種意義上就是測量技術不斷進步的過程。測量技術的核心就是追求更高的精度。一般情況下可以通過兩種方式來提高測量精度。
第一種是制備和利用分辨率更高的“尺子”。例如從早期的用手或者腳等的長度作為尺子，到目前人們通常使用的遊标卡尺甚至是雷射尺子等，人類對空間尺度的測量精度得到了大大的提高；
第二種方式是通過多次重複測量減少測量誤差，提高測量精度。例如重複N次獨立的測量，其精度就可以達到單次測量的，也就是我們經常說的經典力學架構下的測量極限——散粒噪聲極限。
量子傳感（圖檔來源于網絡）
近年來，人們發現利用量子力學的基本屬性，例如量子相幹，量子糾纏，量子統計等特性，可以實作更高精度的測量。是以，基于量子力學特性實作對實體量進行高精度的測量稱為量子傳感。
在量子傳感中，電磁場、溫度、壓力等外界環境直接與電子、光子、聲子等體系發生互相作用并改變它們的量子狀态，最終通過對這些變化後的量子态進行檢測實作外界環境的高靈敏度測量。而利用目前成熟的量子态操控技術，可以進一步提高測量的靈敏度。是以，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”——量子傳感器。
（圖檔來源于網絡）
更重要的是，量子糾纏還可以進一步提高測量靈敏度。如果讓N個量子“尺子”的量子态處于一種糾纏态上，外界環境對這N個量子“尺子”的作用将相幹疊加，使得最終的測量精度達到單個量子“尺子”的1/N。該精度突破了經典力學的散粒噪聲極限，并提高了倍數，是量子力學理論範疇内所能達到的最高精度——海森堡極限。
作為新興的研究領域，量子傳感是量子資訊技術的重要組成部分。量子傳感除了可以突破經典力學極限的超高測量精度之外，還可以抵抗一些特定噪聲的幹擾。目前，利用電子、光子、聲子等量子體系已經可以實作對電磁場、溫度、壓力、慣性等實體量的高精度量子傳感，實驗示範了量子超分辨顯微鏡、量子磁力計、量子陀螺等，并應用在材料、生物等相關學科研究中。随着相關技術的逐漸成熟，量子傳感将在國計民生方面得到廣泛應用。
原文釋出時間為：2017-12-11
本文作者：windywu
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九州量子，如需轉載請聯系原作者。