联邦和工业界的量子计算先驱者们正在探索一个非常具体但非常重要的领域：量子传感器在生物医学中的应用。这些研究是在非营利组织“量子经济发展联盟”的主持下进行的。该联盟执行董事Celia Merzbacher参加了由Tom Temin主持的《联邦驱动》节目，讨论了这项研究的重要性。
访谈实录：
Tom Temin: 这项研究是关于什么的？我们可能应该从什么是量子传感器开始谈起。
Celia Merzbacher: 量子传感器利用了材料的量子特性，这些特性对外界环境非常敏感。这有时是量子计算机的一个挑战。例如，你希望量子计算机内部的东西非常稳定并且与外界隔绝，这是量子计算机设计和工程的一部分。但是，对外界环境极其敏感的东西，从定义上来说，就是一个很好的传感器。因此，能够将量子材料设置成一种既稳定又对外界变化敏感的状态，是量子传感器的核心。它们可以比传统传感器更灵敏，并能检测到更小尺寸的事物，这也是其吸引力之一。
Tom Temin: 那么现在已经有了实用版本吗？它是通过注射、吞服还是贴在皮肤上来使用的？
Celia Merzbacher: 目前已经有为非医疗应用设计的量子传感器，可以用来测量电场、磁场、重力等现象。这些传感器通常用于科学研究，但这些工作正在推动对生物医学等领域的理解和应用，尽管由于法规和临床环境的要求，这一过程可能会较长。不过，进展迅速，特别是在脑成像和其他成像技术方面，量子传感器的优势正在引起广泛关注。
Tom Temin: 听起来这里面有很多工程技术成分，因为一些量子传感器，比如用于飞机测量地球现象变化的传感器，是一个很大的盒子。那么，它是否可以用于体内，还是只能作为外部设备对身体进行检测？
Celia Merzbacher: 量子传感器有多种类型，其中一些确实涉及大型系统。而在临床环境中，MRI机器也非常庞大。实际上，量子MRI技术的一个优势是不需要像传统MRI那样庞大的系统。对于体内检测，某些类型的量子传感器，例如基于金刚石缺陷的传感器，体积非常小，可以注入体内或在实验室中放入细胞内进行进一步研究。
Tom Temin: 那么在这个特定项目中，联盟具体做了什么？我们知道NIH是合作伙伴之一。
Celia Merzbacher: 是的，我们很高兴与NIH合作进行这项研究。去年举办了一个研讨会，我们将生物医学领域的专家和量子技术专家聚集在一起。我们有一个非常完善的流程，与这些专家共同探讨使用案例、面临的问题以及量子技术如何解决这些问题。然后对这些问题进行优先级排序和评分，以便NIH和其他资助方（包括私人投资者）能够集中资源于那些最具影响力且短期内可行的项目上。
Tom Temin: 我们正在与Celia Merzbacher对话，她是量子经济发展联盟的执行董事。参与这个项目的还有国家科学基金会及其融合加速器计划。请告诉我们一些商业伙伴的情况，因为你们的联盟不仅包括政府和学术机构，还有一些初创公司。
Celia Merzbacher: 我们有很多初创公司和小型企业参与。事实上，当前开发基于量子科学和技术的传感器公司的大多数都是小型公司或初创公司。这些初创公司往往有一个新想法，并愿意冒险进行早期开发，降低风险，然后再由大公司接手推向大规模市场。因此，许多初创公司对跨越“死亡之谷”表现出浓厚兴趣，NIH也非常支持这一点。他们在9月份宣布了一项针对量子传感器在生物医学应用的奖金挑战赛，更多信息可以通过搜索NIH网站获得。
Tom Temin: 几年前，在硅谷有一家初创公司被发现是欺诈性的。他们的想法是从血液中极少量样本中获取大量信息。虽然那家公司并不真实存在，但这种理念似乎仍然存在。这是否也是量子传感背后的一部分？
Celia Merzbacher: 我认为最大的优势在于提高了灵敏度，可以更早地检测到疾病，从而尽早治疗。然而，还需要从背景噪声中分离出这些微弱信号。有时，轻微偏离正常值并不意味着患病。因此，数据分析将是关键，而AI和其他方法的结合正好可以弥补这一需求。AI可以帮助处理量子传感器生成的数据，形成双赢局面。
Tom Temin: 是的，听起来不仅是AI，还需要高端信号处理技术。
Celia Merzbacher: 绝对如此。特别是当你尝试将这些微弱信号转换成图像，甚至更高分辨率的图像时，信号处理和分析方面的工程至关重要。
Tom Temin: 所以这份报告似乎是为未来的拨款和奖项竞赛提供指导，明确哪些是可行的应用。
Celia Merzbacher: 是的，我领导的量子经济发展联盟（QED-C）是由国会于2018年通过的《国家量子倡议法案》设立的。根据该法案的章程，我们的任务是识别使用案例并填补空白。我们需要与NIH和私营部门合作，帮助他们了解机会和潜力，使他们熟悉量子技术，尤其是那些尚未准备好或不熟悉量子技术的社区。
Tom Temin: 许多技术听起来非常前沿，如光学泵浦磁力计、光学频率梳和纳米金刚石。我猜你不会用纳米金刚石做婚戒，但它们可能有更具体的应用。
Celia Merzbacher: 没错。
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