量子电子学报
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量子技术上车了!博世第一个吃螃蟹

车东西(公众号:chedongxi)

作者| James

编辑| 晓寒

量子技术很快就会走进你的汽车!

“遇事不决,量子力学”成为非常流行的一句网络用语,除了有人们遇事不决时的烦恼,还有对量子力学高深莫测的敬畏。然而,科技日新月异,量子技术进入我们的生活已经不是梦想。

就在不久前,全球最大的汽车零部件供应商博世成立了量子传感器业务部门,目的就是为了把量子传感器商业化。并且,这一部门隶属于汽车电子,可以说博世就是要把量子技术应用于汽车。

根据博世官网的描述,这一业务部门的首款汽车零部件是个“量子陀螺仪”。其作用与普通的陀螺仪类似,都是感知位置的变化,但是精度却能提升高达100倍!

量子陀螺仪基本原理

自动驾驶系统需要精确了解汽车自身的位置才能实现,业内目前多通过高精度定位设备和IMU(包含陀螺仪的惯性测量单元)结合起来使用以确定车辆的位置。

尤其是在卫星定位信号有遮挡的区域(如地库、隧道等场景),基本只能靠IMU的姿态数据来估算车辆位置。所以说IMU,或者说陀螺仪对自动驾驶汽车,尤其是L3、L4这样的高等级自动驾驶汽车来说,是必不可少的传感器,并且对精度、稳定性要求极高。

如果博世这个量子陀螺仪当真能实现高达100倍的感知精度,那对于自动驾驶产业来说,显然极具价值。

那么,博世的量子传感器到底是怎么一回事?是怎样一个团队再进行技术研发?他们是如何实现百倍的性能提升的?车东西经过深入研究量子陀螺仪领域的论文,并与北云科技CEO向为等高精定位领域的专家进行交流后,得以揭开博世量子传感器的神秘面纱。

一、成立量子传感器BU 已经秘密研发7年

今年2月17日,博世正式宣布成立量子传感器业务部门(BU),并且计划将量子传感器商业化。

为什么要建立一个量子传感器业务部门呢?

按照博世汽车电子副总裁Jens Fabrowsky的说法,在数据处理和传感器方面,量子技术正在突破局限性。

事实也确实如此,量子计算已经远超现有硅芯片的性能,量子技术的规模应用只是时间问题。在量子传感器领域,博世称其相比现有传感器最高有1000倍的性能提升。

因此,早在7年之前,博世就开始研究量子传感器技术。在医疗领域,量子传感器能够更准确地诊断阿尔茨海默症、帕金森氏症等神经系统疾病;也能用于记录神经冲动,可以控制假肢。在汽车领域,量子传感器能感知到物体位置的微小变化,就能用于高精定位。

博世研发的量子磁力计

根据研究机构麦肯锡的预测,量子传感器的市场规模将达到70亿美元。巨大的市场规模让博世决定把7年的研究成果商业化,量子传感器业务部门就此诞生。

在人员布局方面,博世聘请Katrin Kobe博士担任量子传感器BU的首席执行官,她拥有物理学博士学位,在多家科技公司拥有超过25年的管理经验。

Katrin Kobe博士

根据她的领英资料,她曾在Theron Advisory Group、Laser 2000、Transradio SysnderSysteme Berlin AG等科技公司工作。2021年,她加入博世,并担任Quantensensorik首席执行官。

换句话说,博世虽然没有透露量子传感器BU的名称,但从部门CEO的简历上看,这一部门很可能就叫Quantensensorik,其中包含了量子(quantum)与传感器(sensor)两个词语。

最初成立之时,这个BU共有15名员工,未来几个月,团队规模将增加到20多人,工程师和业务开发人员将会快速增加。

与此同时,博世的量子传感器BU也被纳入了汽车电子部门,在德国的路德维西堡办公。显然,量子传感器BU的工作重点就是汽车传感器,其首个产品很可能就是高精定位中的陀螺仪。

二、首个产品是量子陀螺仪 是实现L4关键组件

如今,L2级自动驾驶成为新车标配,L4级自动驾驶也在成为车企、供应商竞相争夺的领域。其中,高精定位成为自动驾驶研发过程中的关键技术。

博世量子传感器BU打造的量子陀螺仪,就是高精定位模块中的重要组件,通常情况下,其内置于IMU(惯性测量单元)内,用于感知车辆偏转的角速度,包括横滚、俯仰、偏转三个姿态。

高精度组合导航定位单元供应商北云科技CEO向为告诉车东西,当前在高精定位行业的量产产品中,大多都采用MEMS(微机械)陀螺仪。