量子磁力计未来趋势有哪些？

你好，在报告《量子精密测量系列报告：量子磁力计报告》里可以找到答案，该报告分析了量子磁力计的未来趋势，以下是报告的一部分内容，更多请参考原报告。

1.趋势1：量子磁力计在国防军事应用中已有发展方向

据公开信息，量子磁力计在军事方面的用途包括不依赖于GPS等当前传统地 理定位技术的地磁导航、反潜战等。当前，量子磁力计已在磁异常地图测绘与水 上反潜技术得到应用，磁异常地图用于惯性导航与量子导航的定位，不依赖GNSS （全球导航卫星系统）与雷达，反潜技术主要通过水平面上的机载悬挂航空磁力 仪对水下目标识别。

未来，量子磁力计将有以下几种军事应用融合发展：第一，量子磁力计完成 地理测绘地图后，可应用于量子导航系统，与量子重力仪等量子传感器配合使用， 提供更精准的信息，减轻对GNSS、雷达的依赖；第二，用于反潜战的舰载磁力 计的使能技术仍需提升，增强对潜艇或水雷的目标识别磁性探测能力，显著地提 升水下作战能力；第三，可穿戴式的脑磁探测设备将有可能安装在士兵头盔中， 远程实时反馈作战人员生理状态和指导作战，及时反馈前线作战人员情报汇报。

2.趋势2：经典磁测量传感器逐步“ 量子化 ”

一些基于经典物理技术的传感器正在逐渐过渡为量子传感器。这一趋势发展 的原因一方面是量子传感器基于对量子的操纵，测量精度可突破经典极限；另一 方面，量子系统赋予了量子传感器更好的稳定性，因其不受制造差异、缺陷、杂 质或老化的影响，这使得它们更适用于精密测量。量子磁力计技术是经典传感器 走向量子化的先锋，目前，商业化较为成熟的产品有质子磁力计、欧弗豪泽磁力 计、光泵磁力计、SQUID磁力计；正在进入商业化的产品有SERF磁力计、金刚 石NV色心磁力计。

经典传感器向量子传感器发展的过程中也将推动社会诸多领域的发展。例如， 卫星上使用的磁力计要求性能稳定、工作时间长，量子磁力计刚好符合这一特性； 高端医疗设备的采购成本和运营维护成本降低，有助于更广泛的应用从而普惠大 众；新型快速精准检测器材的应用，可提升诊断效率，甚至在COVID-19时代或 未来其他疫情下，极大地为社会带来便利；基于量子磁力计的电池缺陷检测技术 有望短期能实施落地，维护人们的生命财产安全；高灵敏度的磁成像显微镜能推 动基础科研发展。

3.趋势3： SERF技术将为下一代脑磁图仪器赋能

当前，医院使用的脑部与心脏诊断技术——脑磁图和心磁图绝大多数是利用 SQUID 技术获得磁场数据，但 SQUID 设备占地面积大、装置复杂、价格昂贵、 运行环境苛刻（需液氦制冷、需磁屏蔽）等问题限制其大范围应用，广泛大众无 法受益于这项高端医疗检查。并且，氦气属稀有气体，全球资源正在消耗，尤其 是脑磁图，其背后的技术亟待新的方式来摆脱既往发展限制。

就目前发展状态来看，在OPM基础上发展的SERF原子磁力计有望改变现状。 SERF不仅成本低于SQUID，并且具有对低频信号敏感、室温运行、功耗低、体 积小、可穿戴等优点，分辨率也与SQUID接近或超越，适合大规模推广应用，这 也是OPM在基础物理和实际应用研究中得到大量关注与研究的重要原因。公开 信息显示，目前，基于SERF磁力计的脑磁图设备，价格约为SQUID磁力计的二 分之一，约为1500万人民币，未来大规模商业化后，脑磁图设备的价格有望从1500 万人民币降至1000万左右，将有更多的医疗机构有能力采购，相关的诊断费用将 大大降低。

4.趋势 4：量子磁力计应用前景广阔 

基于量子自旋技术的金刚石NV色心磁力计与原子磁力计是近些年最有望商 业化的量子传感器，适用行业和应用场景也较为多样化。目前，量子磁力计相对 成熟的应用领域为生物医疗、物理科研和地磁勘探。在医疗领域，基于SERF磁 力计的新一代脑磁图和心磁图在实验演示方面已经验证了可行性，短期内可实现 商业化，有望替代SQUID市场份额，或打开新的小型化可穿戴弱磁测量市场。此 外，SERF原子磁力计还能解决锂电池品质检测与分级等，CPT与NOMR技术的 研发也让人期待原子磁力计实现更多落地应用。

在物理科研、地磁导航、军事国防、工业检测等应用领域，目前主要产品为 质子磁力计等早期量子磁力计。短期内，金刚石NV色心磁力计可能会成为科学 研究、无损探伤方面的主要量子磁力计，因其生物相容性好，空间识别能力强， 是目前各学术团队、各国家提及频次高、受关注度高、发展较快的技术。金刚石 NV色心磁力计尚未实现物理上的极限，诸多团队正为之努力，它有望成为新一 代量子磁力计，并满足研究单个细胞、蛋白质、DNA或进行单分子识别、单原子核磁共振等等新兴科研需求。