最近的電影《蟻人》（Ant-Man）將量子技術(shù)表現(xiàn)得淋漓盡致，但量子科學(xué)的未來比虛構(gòu)的更加光明。量子傳感器這一應(yīng)用已經(jīng)成為我們世界上一些最重要系統(tǒng)和技術(shù)的基礎(chǔ)，全球定位系統(tǒng)（GPS）和磁共振成像（MRI）掃描儀就是最好的例子。

量子傳感器和量子人工智能僅僅是個開始：現(xiàn)在，機(jī)器人也在接受量子傳感器的治療。量子傳感器將為機(jī)器人的工作方式以及我們?nèi)绾螌⑺鼈儜?yīng)用于 21 世紀(jì)的重要挑戰(zhàn)提供超級動力。

量子傳感器為何意義重大？

現(xiàn)代技術(shù)中充滿了測量熱、光、運(yùn)動、壓力或物理環(huán)境其他方面的傳感器。量子傳感器增添了新的內(nèi)容。它們利用粒子在原子尺度上行為的量子特性來探測引力場、電場或磁場中的微小運(yùn)動或變化。

由于量子傳感器在如此小的尺度上工作，因此它們可以極其精確地測量光或其他可觀測現(xiàn)象。這也意味著它們可以提供高度精確和穩(wěn)定的測量，因為它們測量的是原子結(jié)構(gòu)或原子粒子自旋等永不改變的特性。

這種準(zhǔn)確性和可靠性使量子傳感器非常有用。通過檢測重要的頻率并跟蹤心臟和大腦或脊髓和大腦之間的相互作用，他們可以使人體掃描技術(shù)比當(dāng)今的核磁共振成像技術(shù)更加強(qiáng)大。世界各國政府也對量子傳感感興趣，因為它具有以下好處：想象一下能夠檢測當(dāng)前的隱形機(jī)械或無需衛(wèi)星即可進(jìn)行通信。

噪聲數(shù)據(jù)的挑戰(zhàn)

不過，值得一提的是，有時如此精確和敏感可能并沒有多大用處。這是因為它會導(dǎo)致數(shù)據(jù)中產(chǎn)生大量噪音。噪聲數(shù)據(jù)是一個挑戰(zhàn)，像我們的安永量子數(shù)據(jù)科學(xué)團(tuán)隊這樣的團(tuán)隊正在通過實施人工智能來從噪聲中分離出見解來應(yīng)對。

事實上，將量子傳感與其他技術(shù)相結(jié)合是一種具有巨大潛力的策略。量子傳感和機(jī)器人技術(shù)就是一個很好的例子。大多數(shù)量子傳感器的尺寸很小，加上它們的高靈敏度，已經(jīng)導(dǎo)致它們被用作機(jī)械臂光纖電纜中的觸覺傳感元件——通過檢測有關(guān)壓力、振動、溫度或壓力的精確信息來幫助機(jī)械臂感知其環(huán)境。質(zhì)地。

這種強(qiáng)大組合的其他潛在應(yīng)用也正在出現(xiàn)。例如，我們開始看到量子傳感器與移動機(jī)器人相結(jié)合。傳感器檢測到的環(huán)境信息（例如溫度或磁場的微小變化）可以使機(jī)器人做出更精確的運(yùn)動和決策，并為其他目的收集有價值的數(shù)據(jù)。

移動機(jī)器人是出色的量子傳感器運(yùn)輸機(jī)

我們自己測試了這一點，將量子傳感器連接到 Spot，這是一款設(shè)計用于移動和收集數(shù)據(jù)的四足機(jī)器人。我們測試的量子傳感器旨在測量影響植物生長的光類型，稱為光合有效輻射（PAR）。更準(zhǔn)確地說，傳感器測量某個時間點特定位置的光合活躍光子數(shù)量，以了解該位置的植物將接收多少 PAR。

由于該傳感器在水下和地下的人工照明溫室等環(huán)境中堅固可靠，因此將其連接到 Spot 等移動機(jī)器人在農(nóng)業(yè)中具有寶貴的潛力，在農(nóng)業(yè)中，監(jiān)測和管理光線至關(guān)重要。它還可以幫助模擬新興的大規(guī)模生物生態(tài)系統(tǒng)，例如沙漠中的種植園或地下農(nóng)場，以幫助利用它們解決全球糧食安全問題。

我們已經(jīng)看到了這一領(lǐng)域的開創(chuàng)性研究，例如卡塔爾的一個項目，研究番茄等對光非常敏感的溫室植物的最佳生長策略，該項目旨在促進(jìn)該國糧食安全重點關(guān)注本地種植而不是進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品。

量子傳感器與移動機(jī)器人配對的巨大潛力

為了進(jìn)行簡單的概念驗證，我們使用標(biāo)準(zhǔn) GoPro 安裝座將傳感器連接到 Spot，并對機(jī)器人進(jìn)行編程，使其在我們的辦公室花園中移動，以便傳感器可以進(jìn)行光測量。我們的第一個發(fā)現(xiàn)是，不幸的是，丹麥的冬季對我們的植物來說“不是最佳的”！

我們的第二個目標(biāo)是親眼目睹為什么將量子傳感器與移動機(jī)器人配對具有如此大的潛力。我們看到了對 Spot 進(jìn)行編程以隨著時間的推移定期測量花園周圍的能力的特殊價值。

除了 Spot 等安裝在機(jī)器人上的 PAR 傳感器的農(nóng)業(yè)用途之外，帶有量子重力傳感器的機(jī)器人還可以改變我們繪制地下結(jié)構(gòu)地圖的能力。通過更精確地測量重力場的差異，這些傳感器可以通過更準(zhǔn)確地繪制隧道、洞穴或天坑來幫助降低施工風(fēng)險，并幫助環(huán)境科學(xué)家建模和預(yù)測巖漿流或地下水位的模式，以管理噴發(fā)和洪水風(fēng)險。