「蘊含著非常大的潛力，是量子感測系統的一大飛躍」
近幾十年，感測器硬體領域逐步出現了諸多改進。但是卻談不上和軟體一樣的根本性改變——現在就不同了：量子研究取得的新成果為感測器使用提供了全新的靈感與方案。現在，SICK與TRUMPF子公司Q.ANT合作，開發出了可用於批量生產的第一台量子光學式感測器。Analyzers全球業務中心部門的程式與工程設計負責人Kai Klinder和SICK技術管理部的Michael Overdick為我們介紹了量子感測器的情況。
訪談：SICK與TRUMPF共同研發量子光學式感測器
Feb 16, 2021
量子感測器是什麽？
Michael Overdick：這種感測器將物理信號轉換為量測值，可以進行再加工。目前已知是這樣。量子感測器能夠利用極小的物質或光粒子產生的不同尋常的效應。例如，一個量子能夠同時具有多種不同狀態（「叠加」），甚至同時出現在多個地點——説得簡單通俗一點就是這樣。這些有趣的特性可以準確計算出來，現在我們可以利用這些特性進行非常準確的量測，這樣就又回到了感測系統的話題。
這對SICK與Q.ANT正在共同研發的新型感測器而言意味著什麽呢？
Michael Overdick：我們的感測器是基於量子技術，利用一個光源在千分之一秒時間內檢測細小粉塵顆粒，準確量測其大小與運動方向。
SICK為什麽要研究量子技術呢？
Michael Overdick：SICK創新管理部負責研究今後能夠滿足客戶要求的新技術。其中就包括量子技術。這項技術距離應用到感測器中還比較遠。SICK與Q.ANT正在大力研究在不久的將來，以量子感測器QuantAlyzer的形式，將量子技術從實驗室推廣到實際應用中。
「我們稱之為戰略匹配」
這些應用具體是什麽樣的？
Kai Klinder：設想一個半導體生產的場景。如果顆粒含量過高，空氣就會受到污染，最嚴重時必須停止生產。利用量子感測器能夠提前辨識細小粉塵的髒污程度，從而防止出現此類停產。另外一個例子就是水泥生產。顆粒大小對於最終產品而言至關重要。顆粒度如果不對，之後混凝土就無法凝固。因此，截至目前，人們都是定期取樣，然後在實驗室裏分析樣品。這需要耗費幾個小時時間。如果顆粒度不正確，最壞情況下必須對從上一次量測後到重新調整好之前的產品進行廢棄處理。藉助量子感測器可以及時在世界各地進行分析。由此可以防止浪費資源。
Overdick先生之前提到：SICK與Q.ANT之間建立了研發合作關係，以推動可用於批量生產的第一台量子光學式感測器QuantAlyzer。雙方的合作帶來了哪些協同效應？
Kai Klinder：Q.ANT是TRUMPF公司旗下的一家初創公司。Q.ANT負責研發感測器的量子光學組件，作為獨立的功能單元。SICK將此組件整合至感測器系統，此系統中還包括流程連接以及與客戶應用的通訊介面。此外，SICK還提供了接觸市場與客戶的途徑。我們稱之為戰略匹配。
上市與挑戰
你們在當前的研發工作中遇到了哪些挑戰？
Michael Overdick：挑戰在於，要將量子感測器做得更小、更實用，當然價格還要更便宜——這是進入批量生產階段的先決條件。
Kai Klinder：在研發的第一階段，系統往往還很脆弱。不妨想一想早期的安全光幕。當時這些裝置還需要大的反射鏡，非常靈敏，而且還安裝在極其笨重的外殼中。現在只需要一條細長的LED燈帶，應用非常簡便。對於我們的量子感測器QuantAlyzer，我們明確的目標是生產出一款用於工業環境的堅固的精密感測器。我們已經基本上打好了基礎。
QuantAlyzer什麽時候上市？
Kai Klinder：預計2021年會有首批使用試點。我們正在努力促成2022年實現量產。
你們想要進入哪些市場？
Kai Klinder：除了半導體行業或水泥行業外，公共建築也是可以考慮的應用領域：例如，可以將感測器用在地鐵裏，檢查是否遵守細小粉塵極限值，或使通風控制最佳化。
Michael Overdick：我們會將這項技術帶入我們現在已經牢牢站穩脚跟的市場。量子技術是一項關鍵技術，但是仍然蘊含著非常大的潛力，還有待我們去開拓。
這裏指的是什麽樣的潛力？
Michael Overdick：我們最近發現，在德國，有一些關鍵技術已經落後了，例如人工智慧（AI）、電動汽車，還有量子計算機。我們在這方面不應該犯錯。据初步估計，量子感測器全球市場的規模將在2023年達到13億美元（11億歐元）以上，甚至到2028年將增長到22億美元。1 UK Quantum Technology Hub Sensors and Metrology甚至預測，量子感測器的市場規模將達到每年40億英鎊（約合45億歐元）。2
1 Inside Quantum Technology 2018 Inside Quantum Technology: „Quantum Sensor Revenues to Reach Over $1 Billion by 2023: New Inside Quantum Technology Report Reveals Market Sizing and Strategies for Quantum Sensor Age”（2018年9月18日的新聞報導）。網址：https://www.globenewswire.com/newsrelease/2018/09/18/1572606/0/en/QuantumSensorRevenuestoReachOver1Billionby2023NewInsideQuantumTechnologyReportRevealsMarketSizingandStrategiesforQuantumSensorAge.html [版本：2019年11月29日]。
2 UK National Quantum Technology Hub Sensors and Metrology 2018 UK National Quantum Technology Hub Sensors and Metrology: Outline of quantum sensors technology roadmap. 2018, 2018
