“有瑕疵的钻石”是量子传感器的最佳伙伴

量子传感器将量子计算机的最大障碍——不必要的干扰或噪声——转化为优势。干扰或噪声会破坏量子计算机正常工作，因为用于计算的量子态会受到其影响。但量子传感器则可利用这些干扰来检测磁场和电场的微小变化。

据麦姆斯咨询介绍，Quantum Catalyzer（简称：Q-Cat）首席执行官（CEO）Amanda Stein正在努力为基于钻石“缺陷”的量子传感器寻找有意义的应用市场，IEEE Spectrum近期与她进行了相关访谈。

Quantum Catalyzer首席执行官Amanda Stein

问：如何将钻石中的“缺陷”用作量子传感器？

Amanda Stein：氮-空位 (NV) 色心是采用特殊生长方式而形成的钻石缺陷，晶格中相邻的碳原子已被氮原子和空位（缺失的碳原子）取代。NV色心使得精确感测能力得以实现，可以说“有瑕疵的钻石”是量子传感器的最佳伙伴，因为NV色心表现出优异的量子行为（离散的能级、自旋以及吸收和发射单个光子的能力），同时受到坚固的钻石主体的保护。磁场的微小变化可以改变NV色心的能级，从而导致NV色心发射的光子频率发生可测量的变化。

钻石NV色心及其制备

问：您如何找到可以从量子传感器中受益的行业？

Amanda Stein：我们正在寻找钻石量子传感器可以赋能增值的领域。潜在的领域是恶劣的应用环境，因为钻石是一种极其坚固耐用的材料。因此，像太空、石油和天然气这样的行业是钻石量子传感器的目标。

钻石量子传感器不需要经常校准，并且随着一些技术进步，可以实现免校准。因此，它可以很好地保证长期准确性。而且，你只需一个钻石量子传感器就可以检测磁场、温度、压力，甚至重力。在恶劣的应用环境中，使用一个传感器代替多个传感器是很有价值的。

问：你们公司第一款产品EuQlid对半导体行业的贡献是什么？

EuQlid量子钻石显微镜（QDM）

Amanda Stein：我们研发并制造出一种称为“量子钻石显微镜”的产品EuQlid，它可以在宽视野范围内以微米级分辨率创建磁场图像。EuQlid非常独特，尤其是在应用于半导体领域时：导线内流动的电流会产生磁场，它可以非侵入性地追踪这些磁场，看到半导体封装内部的情况。

问：量子传感器还能对哪些其它行业产生影响？

Amanda Stein：我们正在探索艺术品和高价值物品等领域的量子传感器应用。所有的油漆颜料都具有磁性，凭借我们的极高灵敏度量子传感器，就有可能看到油漆颜料在哪里变质，甚至可能看到梵高在哪里开始做其它事情，然后改变了主意。

另一个令人兴奋的行业是生物医学。我们的一个假设是肿瘤细胞携带的铁含量高于健康细胞并且影响磁场分布。因此，我们的量子传感器有可能被用于病理学。

问：量子传感器的下一步发展如何？

Amanda Stein：除了钻石，我们还在研究其它材料，例如碳化硅和石墨烯。我认为，随着量子传感器的技术进步及产业化，越来越多的解决方案呈现在市场上，人们将更加了解量子传感器实际上能做什么。虽然，量子传感需要大量资金和技术开发，但在我看来，它比量子计算更加容易落地应用。

关于Quantum Catalyzer

Quantum Catalyzer（简称：Q-Cat）成立于2020年，致力于研发创新的量子传感器并降低量子技术的准入门槛。无论是通过与合作伙伴共同研发，还是独立开发产品，Quantum Catalyzer都是商用量子传感器的先行者。