日本量子技術創新戰略路線圖(2)
發布時間 : 2023-02-23

量子測量/感測Roadmap:

1.固態量子感測器(鑽石NV中心等)

○ 實現小型、堅固和超敏感的固態感測器,預計將用於腦磁圖(醫療和保健)、極端環境和生命領域等。

○ 2025年將實現室溫下10-12T(特斯拉)的弱磁場觀測,2030年將實現10-14T 。建立溫度和電流同時測量的技術等。

○ 開發先進的量子狀態控制技術和更高質量的感測器材料以提高感測器的靈敏度。

09量子技術創新戰略路線圖-固態量子感測器(鑽石NV中心等)
資料來源:量子技術創新戰略路線圖

2.量子慣性感測器

○ 超越現有設備精度的導航設備。應用於自動駕駛車輛和船舶的多重安全保障,以及與光學晶格時鐘相結合的地震災害預防技術。

○ 到2025年實現陀螺儀在船艦環境中的高靈敏度運行,到2030年試生產示範性量子慣性導航系統。

○ 建立冷卻離子陀螺儀的原理驗證,以及冷卻原子陀螺儀在船隻的加速和振盪下精確測量角速度的技術。

10量子技術創新戰略路線圖-量子慣性感測器
資料來源:量子技術創新戰略路線圖

3.光學晶格時鐘

○ 透過向整個社會提供超高精度的時間,如下一代通訊以及相對論定位等領域,掌握新興的時間業務市場。

○ 進一步實現光學晶格時鐘的小型化和傳播,實現原子鐘的標準化,並展示相對論測試定位。

○ 除了為更高精度的光學晶格時鐘開發元素技術外,還為微型化、便攜性和大地定位開發相關技術。

11量子技術創新戰略路線圖-光學晶格時鐘
資料來源:量子技術創新戰略路線圖

4.量子糾纏光學感測器

○ 透過醫學技術的進步,對細胞的非侵入性觀察和對視網膜厚度的精確測量,以及高靈敏度的化學物質檢測,為社會提供安全及保障。

○ 在2030年用量子OCT實現體積分辨率為1μm3或更小。同時用可見光探測器實現量子紅外吸收光譜,直至遠紅外區域。

○ 開發可見光和紅外線量子糾纏光源,提高光子探測器的速度,延長紅外區域的波長,並開發統合高速訊號處理。

12量子技術創新戰略路線圖-量子糾纏光學感測器
資料來源:量子技術創新戰略路線圖

5.量子自旋電子感測器(隧道磁阻感測器、自旋熱流感測器)

○ 隧道磁阻(TMR)感測器:安全、高性能和低成本的磁場感測器,具有低成本和可大規模生產的特點,可用於社會基礎設施、建築物、農業用地和生物監測器。

○ 自旋式熱流感測器:能夠利用熱流進行感測,預計將用於與熱有關的行業,如工廠和社會的基礎設施中。

○ 自旋式熱流感測器,如省電的TMR感測器,到2030年將出現小型便攜式以及矩陣式的感測器。

○ 將推動鐵磁隧道結合製造技術的改進,開發利用自旋和電子結構的量子整流機制之熱電轉換技術等。

13量子技術創新戰略路線圖-量子自旋電子感測器
資料來源:量子技術創新戰略路線圖