人類社會的發(fā)展進程從某種意義上就是測量技術(shù)不斷進步的過程。測量技術(shù)的核心就是追求更高的精度,。一般情況下可以通過兩種方式來提高測量精度。第一種是制備和利用分辨率更高的“尺子”,。例如從早期的用手或者腳等的長度作為尺子,，到目前人們通常使用的游標卡尺甚至是激光尺子等，人類對空間尺度的測量精度得到了大大的提高,；第二種方式是通過多次重復測量減少測量誤差,，提高測量精度。例如重復N次獨立的測量,，其精度就可以達到單次測量的,，也就是我們經(jīng)常說的經(jīng)典力學框架下的測量極限——散粒噪聲極限。

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量子傳感（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

近年來,，人們發(fā)現(xiàn)利用量子力學的基本屬性,，例如量子相干，量子糾纏,，量子統(tǒng)計等特性,，可以實現(xiàn)更高精度的測量。因此,，基于量子力學特性實現(xiàn)對物理量進行高精度的測量稱為量子傳感,。在量子傳感中，電磁場,、溫度,、壓力等外界環(huán)境直接與電子、光子,、聲子等體系發(fā)生相互作用并改變它們的量子狀態(tài),，最終通過對這些變化后的量子態(tài)進行檢測實現(xiàn)外界環(huán)境的高靈敏度測量。而利用當前成熟的量子態(tài)操控技術(shù),，可以進一步提高測量的靈敏度,。因此，這些電子,、光子,、聲子等量子體系就是一把高靈敏度的量子“尺子”——量子傳感器。

（圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

更重要的是,，量子糾纏還可以進一步提高測量靈敏度,。如果讓N個量子“尺子”的量子態(tài)處于一種糾纏態(tài)上，外界環(huán)境對這N個量子“尺子”的作用將相干疊加,，使得最終的測量精度達到單個量子“尺子”的1/N,。該精度突破了經(jīng)典力學的散粒噪聲極限，并提高了倍數(shù),，是量子力學理論范疇內(nèi)所能達到的最高精度——海森堡極限。

作為新興的研究領(lǐng)域,，量子傳感是量子信息技術(shù)的重要組成部分,。量子傳感除了可以突破經(jīng)典力學極限的超高測量精度之外，還可以抵抗一些特定噪聲的干擾。當前,，利用電子,、光子、聲子等量子體系已經(jīng)可以實現(xiàn)對電磁場,、溫度,、壓力、慣性等物理量的高精度量子傳感,，實驗演示了量子超分辨顯微鏡,、量子磁力計、量子陀螺等,，并應(yīng)用在材料,、生物等相關(guān)學科研究中。隨著相關(guān)技術(shù)的逐漸成熟,，量子傳感將在國計民生方面得到廣泛應(yīng)用,。