量子傳感技術需求極殷 政府增大力度投資開發

圖為一個設備,利用超冷原子雲對重力的變化進行極其精確的測量。歐洲航天局

圖為總統拜登2022年10月6日在IBM紐約量子電腦中心觀看量子電腦。美聯社資料圖片

本報訊

超強的量子計算機仍是一個處於概念性的想法,但接近量子級的傳感設備已經有了實際的用例,並且獲得了政府的投資。量子傳感器使用原子級技術來檢測超微弱的信號,如研究人員過去一直無法獲得的神經元周圍電場的變化信號。

全球管理咨詢公司麥肯錫2021年的一份報告估計,到2030年,量子傳感通信技術可以產生130億元的收入。政府各機構正在探索其潛力。其中最讓研究人員感興趣的是生物醫學研究。在人體中,量子傳感器可以檢測來自大腦和其他器官的電信號,這些信號在以前是不可能被追蹤的。

新藥研發顧問Sitta Gurusingham說:「量子傳感是在測量生物系統中非常微弱的電和磁信號」。他舉例說: 如果科學家能夠測量一個健康人大腦中的神經元周圍的電場,並將其與阿爾茨海默症患者大腦中的神經元周圍的磁場進行比較,那麼根據假設這些磁場看起來會有所不同。然後如果用藥物治療,就可以追蹤效果。

這種數據可以幫助製藥公司知道藥物是否真正起作用,從而催生更有效的藥物。

美國國家轉化科學促進中心(NCATS)和國家科學基金會正在探索量子傳感,以加強生物醫學研究。他們對這些傳感器能夠完成的任務寄予厚望。在今年早些時候由國家衛生研究院(NIH)主辦的關於量子傳感的研討會上,NCATS主任路特(Joni Rutter)談到了為何現在如此需要量子傳感。

她說:「我們知道的疾病有一萬多種,95%沒有治療或治愈的方法。鑒於開發這些疾病的特定療法大約需要10-15年,每個療法需要26億元,我們需要更快的方式。量子傳感器可以提供的數據水平和細節精度,可以提高這個速度。」

有些傳感器是用鉆石製成的。在實驗室裡,用一層只有幾納米的微小鉆石顆粒製成的量子傳感器已經被用來研究傳染病和神經系統疾病的炎症。納米鉆石有一種被稱為氮空位中心的特殊缺陷,會在小磁場下發出熒光。研究人員正在使用這樣的傳感器來檢測微弱的信號,比如仍在子宮內的胎兒的心律失常。

NIH的研討會旨在促進學術界、私營企業和政府機構之間就如何推動這項技術的發展進行對話,探索解決一個大問題的途徑,即量子醫療設備如何才能實現從研究到實用醫學的飛躍。

科技-三藩市版