8月22日，美国国家科学基金会（NSF）在“量子系统变革性进展量子传感挑战项目”（QuSeC-TAQS）框架下投入2900万美元用于开发新型量子传感器，这些传感器将通过控制量子现象而精确测量以前无法测量的数据^[1]。主要研究内容涉及以下4个方向。

1、重力测量和量子导航。利用便携式超精确原子钟测量“引力红移”或不同高度地球引力场差异引起的时间流的微小变化，确定地球上任何地方的海拔高度；使用光子技术和超冷原子来制造坚固的便携式加速度计和原子钟，用于太空环境或者用于无法使用GPS的车辆。

2、磁场测量。研究磁畴壁的运动以及纳米晶软磁合金和其他奇特材料中的准粒子激发，改进计算机内存技术；创建光子芯片（带有固态激光器、导光板和探测器的设备），利用量子态光场进行超灵敏磁测量，用于导航、太空探索和生物医学研究等；利用金刚石氮空位中心微观缺陷的量子特性，测量石墨烯等材料中电流和磁纹理的量子特性，探索其在材料科学的潜在应用；在金属有机框架中加入具有特殊量子自旋特性的粒子，以更好地检测化学物质；开发研究和记录材料中磁性“噪声”的新技术，为新型化学传感器奠定基础。

3、量子探测成像。建造量子增强望远镜的关键部件，利用纠缠光子支持超长基线干涉测量，改善天体成像和遥感；利用光纠缠态分布式量子传感和新型量子光谱学技术，超越“标准量子极限”，对氨气、氮氧化物和有机氢过氧化物等大气成分进行遥感；使用纠缠光子来探索观察生物体神经元细胞内的新方法，提高神经系统生物过程成像的分辨率和效率；利用高纯度纳米级金刚石进行某些光谱学和显微学研究，探索活细胞内过程视频成像的新技术；建立光子芯片设备，生成并将“压缩”光的量子态，用于光电二极管量子效率校准和生物医学研究的分子光谱等；利用基于纠缠光的可现场部署光谱设备，开发量子增强型传感器，用于检测作物病害。

4、精密测量物理新方法和新技术。创建具有原子级孔隙的薄膜，在超流体储存库之间建立约瑟夫森结薄弱环节，以探索超流体对压力、重力、旋转和加速度实现新型超精确测量的机理；开发新量子算法和方法改进原子钟集合，使其能够用于探测引力波或暗物质等；创建通过观察其对附近原子量子状态的影响来探测离子的新型粒子探测器，揭示离子的距离、电荷和速度；利用金刚石中氮空位中心的量子特性开发新的显微镜技术，检测生物细胞内温度和氧气浓度等各种情况；探索如何利用分布式量子传感器网络，将相干和纠缠等量子特性用于包括磁场传感、遥感、成像和检测特定分子或蛋白质的超低浓度等各种应用。（蒿巧利）