2026年6月9日——都柏林大学学院（UCD）的研究人员与国际合作者刚刚发布了一份详细且易懂的指南，旨在将理论构想转化为量子增强传感技术的实用设备。

传统传感器已催生了从全球定位系统到卫星成像等各项技术。然而，量子系统能够提供物理定律所允许的绝对最佳精度。

挑战在于量子器件往往很脆弱。一种有望设计出不受此脆弱性影响的量子传感器的理论途径被称为“临界量子传感”。

“临界量子传感”背后的理念是利用量子系统的临界点作为测量工具：就像水突然结冰一样，系统会发生剧烈的物理变化，使得微小信号更容易被探测到。

在“临界量子计量学”这一新兴科学领域工作的UCD研究人员通过他们今日发表在《PRX Quantum》上的教程，向广大受众介绍了这些复杂的理论概念，并解释了如何利用现有实验平台来应用它们。

对社会和工业的现实影响

利用这些量子相变具有潜在的现实益处。论文第一作者、UCD物理学院及UCD量子工程科学与技术中心博士后研究员George Mihailescu博士表示：“量子传感器在物理定律允许的极限边缘运行，并且已经产生了实际成果”——包括在探测引力波的LIGO实验等重大国际研究工作中的的应用。他说：“通过利用更奇特的量子效应，我们可以将传感推进到目前尚无法企及的领域。”

可能将研究转化为影响力的潜在领域包括：

• 先进的日常传感器：超高精度的量子传感器能够显著改进我们日常生活中根深蒂固的技术，例如导航工具和环境监测系统。
• 医学诊断：临界量子传感器增强的灵敏度可能会在医学成像和诊断方面带来突破。
• 科学发现：这项技术可以将测量能力远远超越经典极限，从而惠及从基础物理学（如探测引力波）到先进天文成像等领域。
• 抗噪声能力：通过利用量子相变附近自然涌现的集体物理行为，科技行业可以制造出更易于规模化、且对技术噪声和退相干更具鲁棒性的先进传感器。

该项目与Gabriele De Chiara教授（贝尔法斯特女王大学和巴塞罗那自治大学）合作，并由UKRI和爱尔兰研究机构Taighde Eireann联合资助，资助编号为24/EPSRC/4121。

该论文的共同作者包括芬兰阿尔托大学的Uesli Alushi和Roberto Di Candia；意大利复杂系统研究所及罗马第一大学的Simone Felicetti；以及奥地利因斯布鲁克大学的Karol Gietka。