参考消息网8月21日报道 据《日本经济新闻》网站8月17日报道，日本量子科学技术研究开发机构(QST)将批量生产一款有助于探查疾病的量子传感器。该传感器能以极高精度测量人体细胞内部的温度。QST计划于2028年建成量产体系，实现年产可满足6万至10万人检测需求的传感器规模，并力争2030年前通过企业合作实现该技术的商业化应用。

量子传感器是一种将原子级别以下的量子微观物理现象应用于产业的量子技术。作为量子技术的代表，量子计算机广为人知。一旦其投入使用，有望大幅超越现有传感器的性能极限。

量子传感器的特点在于能以极高的灵敏度测量温度等指标，传统传感器无法与之相提并论。QST致力于将其应用于医疗领域。细胞内部活动常伴随热量或酸碱度变化。若能对这些微观变化实现精细观测，便有望在极早期阶段发现疾病征兆。

传统的传感器技术无法测量单个细胞内的温度变化，而量子传感器则可有效解决这一难题。

QST的五十岚龙治团队利用含微量氮的金刚石量子传感器，成功实现了对细胞温度变化的高精度测量。在氮元素附近存在特殊晶格结构，其周围的电子等量子状态易受环境变化影响。当受到绿色激光照射时，该结构会发出红色荧光。

将量子传感器置入细胞内部后，细胞温度等变化会引起金刚石晶格中电子状态的改变。在固定激光照射强度下，这些状态变化将体现为荧光强度的波动，通过分析红光强度波动幅度即可推算出温度等信息。

五十岚表示：“目前我们已能识别出单个细胞内发生的约0.1摄氏度的温度变化。”

理论上，该技术甚至能检测0.01摄氏度的微小波动。由碳元素构成的金刚石化学性质稳定，对生物体产生的毒性较低。

已有研究成果显示，病变细胞与正常细胞的温度存在差异。若能更深入研究病变细胞内部的温度等参数变化，将有望实现高精度的恶性肿瘤分级和药物疗效预测。

此外，研究者还在探索将量子传感器用于检测某些极低浓度的疾病标志物，以辅助临床诊断。例如，阿尔茨海默病患者血液中相关物质的浓度极低，现有技术难以检测，目前通常需通过脊髓穿刺取样，给患者带来较大负担。而高灵敏度的量子传感器有望仅凭血液样本完成检测，从而达到减轻患者痛苦的效果。

QST计划量产多款功能和尺寸的传感器，最小尺寸或达5纳米。相关制造工艺开发已完成，团队正在致力于进一步提高传感器灵敏度。

借助日本内阁府的研发项目，QST着力提升量子传感器的产能。目前年供应量约为10克，到2028年预计增至520克。传感器极其微小轻便，因此该产量可满足至少6万至10万人的检测需求。

QST的目标是，未来进一步减少检测所需的传感器用量，并通过与企业合作推进批量生产和品质控制等方面的技术开发。

QST今后将与初创企业合作，推广可匹配量子传感器的测量设备，推动相关机构引进该设备，逐步构建量子传感器供应体系，促进该技术在产业界的普及。

全球信息公司发布的报告指出，到2030年，量子传感器市场规模将达10亿至20亿美元。日本内阁府于2023年出台“量子未来产业创造战略”，提出到2030年国内量子技术使用者达到1000万人的目标。

量子传感技术的应用不仅限于生命科学领域，在其他方面也有广阔应用前景。以极其坚固的金刚石为材料的传感器，还可应用于宇宙探测等严苛环境。

此外，若将现有电动汽车、智能手机等设备搭载的传统传感器替换为高灵敏度量子传感器，有望大幅减少传感器数量。（编译/马晓云）