很少有人知道，世界上所有的鐘表都是根據(jù)銫133原子中電子的振蕩來調(diào)整的，銫133原子是銫金屬中唯一穩(wěn)定的同位素。自1967年愛因斯坦證明光速是宇宙中最恒定的維度以來，國際單位制就使用銫133發(fā)射光譜中的兩個特定波數(shù)定義1秒和1米。從那時起，銫就被廣泛用于極其精確的原子鐘中，以使世界準(zhǔn)時。

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正是這種對物質(zhì)本質(zhì)的利用，如利用電子的能量狀態(tài)差異作為基本單位，使得量子傳感器具有超高水平的精確度。其他的量子傳感器則利用原子躍遷，探測運動中的細(xì)微變化，以及電場、磁場和引力場中的細(xì)微差別。

在固態(tài)物理學(xué)中，量子傳感器是指對刺激做出反應(yīng)的量子裝置。量子傳感器量化了能級，使用量子相干性來測量物理量，或使用量子糾纏來改進(jìn)測量，而傳統(tǒng)傳感器卻無法做到。據(jù)外媒報道，一些權(quán)威專家認(rèn)為，未來，量子傳感器將發(fā)揮越來越重要的作用，可以讓自動駕駛汽車“看到”角落或房間里的物體。

當(dāng)前導(dǎo)航系統(tǒng)的最大問題之一是，當(dāng)車輛在隧道中行駛時，GPS信號會丟失或者中斷。因此，有一種更好的導(dǎo)航辦法，即使用原子干涉儀制造導(dǎo)航裝置，即使在與GPS衛(wèi)星失去連接的情況下，導(dǎo)航設(shè)備也能正常工作。在此種情況下，保持航向依賴于航跡推算，即使用加速計和陀螺儀，不斷更新車輛相對于已知起始點的位置、方向和速度。

格拉斯哥大學(xué)（Glasgow University）的研究人員也在研究一種特殊的3D激光雷達(dá)，可以讓人和汽車“看到”角落或房間里的物體。傳統(tǒng)的激光雷達(dá)通常通過脈沖激光照射物體，然后測量反射脈沖，從而測量與物體之間的距離。然而，量子傳感器技術(shù)使科學(xué)家能夠以極高的精確度，在萬億分之一秒內(nèi)，測量每一個光子的到達(dá)時間。

通常，當(dāng)人們在峽谷中呼喊時會聽到自己的回聲，光或激光束也可以會如此。如果有類似的幾何結(jié)構(gòu)，光束也會在墻壁上反彈，人們就可以使用這些數(shù)據(jù)構(gòu)建3D圖像。格拉斯哥大學(xué)的研究人員旨在為自動駕駛汽車開發(fā)下一代激光雷達(dá)，以增強(qiáng)其在霧、煙情況下或更遠(yuǎn)距離的感知能力。研究人員打造的原型傳感器可以探測到100米外移動的人，即使行人隱藏在幾米遠(yuǎn)處的角落里。

目前大多數(shù)量子傳感系統(tǒng)都非常昂貴、復(fù)雜，且尺寸太大。但未來，新一代體積更小、成本更低的量子傳感器可能帶來許多新的應(yīng)用。此前，麻省理工學(xué)院（MIT）的科學(xué)家們利用傳統(tǒng)制造方法，成功地將多個體積龐大的組件封裝在只有零點幾毫米寬的方形芯片上。此種量子傳感器原型是向大批量生產(chǎn)可在室溫下工作且成本低廉的量子傳感器邁出的重要一步，可用于所有對弱磁場進(jìn)行極細(xì)微測量的應(yīng)用。