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量子センサーの世界市場 2025-2035


The Global Market for Quantum Sensors 2025-2035

量子センシングは、原子レベルでの極めて精密な測定を可能にする新たな技術である。精度、一貫性、測定頻度において、従来のセンサーを凌駕する利点がある。このテクノロジーは、ライフサイエンス、エネルギー... もっと見る

 

 

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Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク
2024年9月26日 GBP1,000
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150 83 英語

 

サマリー

量子センシングは、原子レベルでの極めて精密な測定を可能にする新たな技術である。精度、一貫性、測定頻度において、従来のセンサーを凌駕する利点がある。このテクノロジーは、ライフサイエンス、エネルギー、通信、物流、マイクロエレクトロニクスなどの産業で幅広く応用される可能性がある。量子センサーの主な機能は、高度なモニタリング、イメージング、ナビゲーション、識別などである。具体的なユースケースは、医療画像やブレイン・コンピューター・インターフェイスから、生産ラインの最適化やナビゲーション・システムの強化まで多岐にわたる。市場へのインパクトは、2030年に向けて緩やかに成長し、その後は大きく加速する可能性があると予想されている。

現在の量子センシングのエコシステムは比較的小規模だが、発展途上にある。量子コンピューターが250社以上あるのに対し、量子センサーの新興企業は50社にも満たない。現在のところ、ほとんどの収益は製品化された製品ではなく、コンポーネントや共同研究プロジェクトから得られている。エコシステムが最も成熟しているのは機器とコンポーネントであり、ハードウェア製品はまだ開発中である。主な注力分野は、様々な用途に適した感度、サイズ、重量、その他の仕様のバランスを見つけることである。センサーを環境ノイズから遮蔽するといった課題は、センサーアレイやAIによる信号処理のような手法で対処されている。

この分野への投資は拡大しており、80%以上がベンチャーキャピタルと企業投資家からのものである。最も資金を集めた新興企業5社は、総資金の80%以上を獲得している。しかし、完全なバリューチェーンはまだ構築されておらず、新規参入の余地が残されている。

レポートの内容は以下の通り: 

  • 量子センシングの原理:
    • 量子重ね合わせとエンタングルメントの説明
    • 量子特性がセンシングにどのように活用されるか
    • 量子測定技術と古典測定技術の比較
    • 主な利点:感度、精度、正確さの向上
  • 量子センサーの種類
    • 原子時計:
      • セシウム万年時計
      • 光格子クロック
      • イオンベースの原子時計
      • 計時、GPS、金融取引への応用
    • 磁力計:
      • SQUID磁力計
      • 光励起磁力計
      • NVセンター磁力計
      • 医療画像、物理探査、ナビゲーションへの応用
    • 重力計:
      • 原子干渉計を用いた重力計
      • 超伝導重力計
      • 石油・鉱物探査、土木工学、気候研究への応用
    • 電界センサー:
      • リュードベリ原子ベースのセンサー
      • 単電子トランジスタセンサー
      • 電子機器試験と大気科学への応用
    • 量子イメージングデバイス:
      • ゴーストイメージングシステム
      • 量子レーダー
      • バイオメディカルイメージングとステルス技術検出への応用
  • 従来のセンサーとの比較:
    • 感度の向上:多くのケースで桁違いの向上
    • サイズと消費電力の利点
    • 従来のセンサーと比較した限界と課題
    • コストとコスト削減の可能性
  • 現在の技術的準備レベル:
    • 各量子センサーのTRL評価
    • 商業展開に最も近いセンサーの特定
    • さらなる研究開発が必要な分野
  • 市場促進要因と市場抑制要因。
  • 市場機会
  • 市場の課題
  • 用途と最終用途産業
    • ヘルスケアとライフサイエンス
      • 医療用画像処理:
        • 量子磁力計を用いた高分解能MRI
        • 創薬のための1分子イメージング
        • 空間的・時間的分解能を高めた脳活動マッピング
      • 創薬:
        • 分子間相互作用解析のための量子センサー
        • 潜在的な医薬品候補の迅速なスクリーニング
        • タンパク質のフォールディングとダイナミクスの理解向上
      • バイオセンシング
        • 病気の早期診断のためのバイオマーカーの超高感度検出
        • 生物学的プロセスのリアルタイムモニタリング
        • 量子励起DNAシーケンス技術
    • 国防と軍事
      • ナビゲーションシステム:
        • GPSに依存しないナビゲーションのための量子慣性計測ユニット
        • 同期動作のための高精度タイミング
        • 量子重力計を用いた水中ナビゲーション
      • 水中探知:
        • 潜水艦探知用量子磁力計
        • 水中マッピング用量子重力グラジオメーター
        • 射程距離と分解能を向上させた量子ソナーシステム
      • 通信システム:
        • 量子セキュア通信ネットワーク
        • 長距離量子鍵配送
        • 量子レーダーステルス技術検知用
    • 情報技術:
      • 量子コンピューティング:
        • 量子コンピューターのエラー訂正のための量子センサー
        • 量子ビット(qubits)の読み出しシステム
        • 量子メモリー・デバイス
      • 量子通信:
        • 長距離量子ネットワークのための量子リピータ
        • 量子インターネットのためのエンタングルメント分布
        • 量子拡張光通信システム
      • サイバーセキュリティ
        • 暗号化のための量子乱数生成器
        • 安全な通信のための量子鍵配布
        • 盗聴を検知する量子センシング
    • 環境モニタリング:
      • 気候変動研究:
        • 氷の質量変化のための高精度重力測定
        • 量子励起大気ガスセンシング
        • 量子磁力計による海流マッピング
      • 地質調査:
        • 鉱物・石油探査のための量子重量測定
        • 量子ひずみセンサーによる地震予知
        • 地下水のマッピングとモニタリング
      • 自然災害の予測:
        • 量子重力センサーを用いた早期警報システム
        • 量子計測による天気予報の改善
        • 量子ガスセンサーによる火山活動モニタリング
    • 石油・ガス
      • 探検と測量:
        • 量子重力計による高解像度地下マッピング
        • 油層特性評価の向上
        • パイプライン検査用量子磁力計
      • パイプラインの監視
        • 量子ガスセンサーによるリーク検知
        • 量子ひずみセンサーによる構造健全性評価
        • オイルとガスの流量をリアルタイムで監視
    • 運輸と自動車
      • 自律走行車:
        • 量子強化されたGPS不要のナビゲーション・システム
        • 量子センシングを用いたLiDARシステムの改良
        • 量子レーダー全天候型物体検出用
      • 航空宇宙ナビゲーション
        • 航空機用高精度慣性計測ユニット
        • 衛星ベースの地球観測用量子センサー
        • 航空管制改善のための量子タイミングシステム
    • その他の産業
      • 金融と銀行
        • 高頻度取引のための超高精度計時
        • 金融モデリングのための量子乱数発生器
        • 安全な取引と不正検知のための量子センサー
      • 農業だ:
        • 量子センサーによる土壌成分分析
        • 量子拡張ハイパースペクトルイメージングによる農作物の健康モニタリング
        • 量子測位システムを利用した精密農業
      • 建設:
        • 量子ひずみセンサーによる構造ヘルスモニタリング
        • 量子重力計を用いた地下構造物のマッピング
        • 測量と土地管理技術の向上
      • 鉱業
  • 詳細な企業プロファイルを含む競合状況。プロファイルには、エアバス、アクアーク・テクノロジーズ、アトミオニクス、ボッシュ・クォンタム・センシング、チップロン、キラル・ナノAG、コールドクォンタ、デルタg、EuQlid、エグザイル・クォンタム・センサーズ、ジェネシス・クォンタム・テクノロジー、IDクォンティーク、インフレクション、リジェンテック、エムスクエアード・レーザーズ、Mag4ヘルス、メサ・クォンタム、ミラエックス、ミュークアンス、ノマド・アトミクス、ニュー・クォンタム、エヌビジョン、フォトンフォース、Q-CTRL、カイセック、Qnami、Q.ANT、QuantaMap、QuantCAD LLC、Quantum Diamond Technologies Inc、QuantumDiamonds GmbH、Quantum Optus、Quantum Systemsなど。
  • 技術動向とイノベーション
    • 量子センサーの小型化
      • 小型化、軽量化、省電力化の進展
      • 小型化に伴う性能維持の課題
      • ウェアラブル・モバイル量子センシング・デバイスの可能性
    • 室温量子センサー:
      • 室温動作のための材料と設計の進歩
      • 極低温量子センサーとの性能比較
      • 室温動作が可能にする潜在的用途
    • ハイブリッド量子古典系:
      • 量子センサーと古典的読み出しエレクトロニクスの統合
      • 量子強化古典センサー
      • 量子センシング技術と古典センシング技術の相乗効果
    • 量子ネットワークと分散センシング
      • 量子センサーネットワークの開発
      • エンタングルメントに基づく分散センシング・プロトコル
      • 大規模な環境およびセキュリティ・モニタリングへの応用
    • AIと機械学習の統合:
      • 量子センサーデータ解析のための機械学習アルゴリズム
      • AIによる量子センサー動作の最適化
      • AIによる予知保全と校正
    • 量子拡張計測:
      • 基本定数の量子計測の進歩
      • 量子強調校正技術
      • 国際測定基準への影響
  • 市場予測と将来展望
  • 新たなアプリケーションとユースケース:
    • ブレイン・コンピューター・インターフェースにおける量子センサー
    • アンチエイジング研究と個別化医療への応用
    • 量子拡張仮想現実・拡張現実システム
  • 破壊的技術の可能性:
    • ハイブリッド量子光センサー
    • トポロジカル量子センサー
    • エキゾチックな物質状態に基づく量子センサー
  • 投資環境
  • ケーススタディ
    • ヘルスケアにおける量子センサー:病気の早期発見
      • アルツハイマーの早期発見における量子磁力計の使用に関する詳細な検討
      • 従来の診断法との感度と精度の比較
      • 費用便益分析と医療成果への潜在的影響
    • 軍事用途拡張ナビゲーションシステム
      • 潜水艦航行における量子慣性計測ユニットのケーススタディ
      • 従来のナビゲーション・システムとの性能比較
      • 戦略防衛能力への影響
    • 環境モニタリング気候変動研究
      • 量子重力センサーの氷の質量変化計測への応用
      • 包括的気候モデルのための衛星データとの統合
      • 気候変動予測や政策決定への影響
    • 金融セクター高頻度取引
      • 高頻度取引プラットフォームにおける量子タイミングシステムの利用
      • パフォーマンス向上と経済効果の分析
      • 規制への配慮と公平性の問題
    • 量子インターネット安全な通信ネットワーク
      • 首都圏における量子鍵配布のパイロットプロジェクト
      • 量子ネットワークの実装における技術的課題と解決策
      • セキュアな通信以外のアプリケーションの可能性

 



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目次

1 エグゼクティブ・サマリー 11

  • 1.1 第1次、第2次量子革命11
  • 1.2 量子テクノロジー市場の現状 13
    • 1.2.1 主な進展 14
  • 1.3 投資環境 14
  • 1.4 世界政府の取り組み 15
  • 1.5 業界の動向 2020-2024 17
  • 1.6 量子技術導入の課題 26
  • 1.7 市場促進要因 27
  • 1.8 市場と技術の課題 28
  • 1.9 技術動向とイノベーション 30
  • 1.10 市場予測と将来展望 31
    • 1.10.1 短期的展望(2025-2027年) 31
    • 1.10.2 中期見通し(2028~2031年)31
    • 1.10.3 長期見通し(2032~2035年)31
  • 1.11 新たなアプリケーションと使用例 32
  • 1.12 破壊的技術の可能性 33
  • 1.13 量子センサーの世界市場 34

 

2 はじめに 36

  • 2.1 量子センシングとは何か?37
  • 2.2 量子センサーの種類 37
    • 2.2.1 古典センサーと量子センサーの比較 38
  • 2.3 量子センシング原理 39
  • 2.4 量子センサーの価値提案 40
  • 2.5 現在の技術的準備レベル 42
  • 2.6 SWOT分析 43

 

原子時計3個 44

  • 3.1 技術概要 44
  • 3.2 高周波発振器 44
    • 3.2.1 新興オシレーター 45
  • 3.3 セシウム原子 45
  • 3.4 セルフ・キャリブレーション 46
  • 3.5 原子時計の新技術 46
  • 3.6 光学式原子時計 46
    • 3.6.1 チップスケール光クロック 48
  • 3.7 50社
  • 3.8 SWOT分析 51
  • 3.9 市場予測 52

 

4 量子磁場センサー 53

  • 4.1 技術概要 54
  • 4.2 使用動機 55
  • 4. 市場機会 57
  • 4.4  Superconducting Quantum Interference Devices (Squids)57
    • 4.4.1 アプリケーション 59
    • 4.4.2 主要選手 61
    • 4.4.3 SWOT分析 61
  • 4.5 光励起型磁力計(OPM) 62
    • 4.5.1 アプリケーション 62
    • 4.5.2 主要選手 63
    • 4.5.3 SWOT分析 63
  • 4.6 トンネル磁気抵抗センサー(TMR) 64
    • 4.6.1 アプリケーション 65
    • 4.6.2 主要選手 66
    • 4.6.3 SWOT分析 66
  • 4.7 窒素欠乏センター(N-Vセンター) 67
    • 4.7.1 アプリケーション 67
    • 4.7.2 主要選手 68
    • 4.7.3 SWOT分析 68
  • 4.8 市場予測 69

 

5量子重力計 70

  • 5.1 技術概要 70
  • 5.2 アプリケーション 71
  • 5.3 主要選手 74
  • 5.4 市場予測 75
  • 5.5 SWOT分析 76

 

6 量子ジャイロスコープ 77

  • 6.1 技術説明 77
    • 6.1.1 慣性計測ユニット(IMU) 78
    • 6.1.2 原子量子ジャイロスコープ 79
  • 6.2 アプリケーション 81
  • 6.3 主要選手 83
  • 6.4 SWOT分析 84

 

7 量子イメージセンサー 85

  • 7.1 技術概要 85
  • 7.2 アプリケーション 86
  • 7.3 SWOT分析 87
  • 7.4 市場予測 88
  • 7.5 主要選手 89

 

8 量子レーダー 90

  • 8.1 技術概要90
  • 8.2 アプリケーション 92

 

9 量子化学センサー 93

  • 9.1 技術概要93
  • 9.2 商業活動 94

 

10 量子ネムとミーム94

  • 10.1技術概要94
  • 10.2タイプ 95
  • 10.3 アプリケーション 95
  • 10.4 チャレンジ 96

 

11  ケーススタディ 97

  • 11.1 ヘルスケアにおける量子センサー:病気の早期発見97
  • 11.2 軍事用途:拡張ナビゲーション・システム 98
  • 11.3 環境モニタリング 98
  • 11.4 金融セクター高頻度取引 99
  • 11.5 量子インターネット安全な通信ネットワーク99

 

12 最終用途産業 100

  • 12.1 Healthcare and Life Sciences100
    • 12.1.1 医用画像 100
    • 12.1.2 創薬101
    • 12.1.3 バイオセンシング 101
  • 12.2 Defense and Military101
    • 12.2.1 ナビゲーション・システム 102
    • 12.2.2 水中探知 102
    • 12.2.3 通信システム 102
  • 12.3 環境モニタリング 103
    • 12.3.1 気候変動研究 104
    • 12.3.2 地質調査 104
    • 12.3.3 自然災害予測 105
    • 12.3.4 その他の用途105
  • 12.4 Oil and Gas105
    • 12.4.1 探査と測量 106
    • 12.4.2 パイプライン・モニタリング 106
    • 12.4.3 その他の用途 107
  • 12.5 運輸・自動車 108
    • 12.5.1 自律走行車 108
    • 12.5.2 航空宇宙ナビゲーション 108
    • 12.5.3 その他の用途 109
  • 12.6 その他の産業 109
    • 12.6.1 金融と銀行 109
    • 12.6.2 Agriculture110
    • 12.6.3 建設 110
    • 12.6.4 Mining110

 

13 会社概要 111 (44社のプロファイル)

 

14  付録 141

  • 14.1 Research Methodology141
  • 14.2 Glossary of Terms142
  • 14.3 略語リスト 145

 

15  REFERENCES146

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図表リスト

テーブル一覧

  • 表1.第1回と第2回の量子革命11
  • 表2.量子センシング技術と応用。12
  • 表3.量子技術における世界政府の取り組み。16
  • 表4.2020-2024年の量子テクノロジー産業の発展。17
  • 表5.量子技術導入の課題26
  • 表6.量子センサーの市場促進要因。 27
  • 表7.量子センシングにおける市場と技術の課題。29
  • 表8.量子センサーの技術動向とイノベーション。30
  • 表9.新たなアプリケーションとユースケース 33
  • 表10.破壊的技術の可能性34
  • 表11.量子センサーの世界市場、タイプ別、2018~2035年(百万米ドル)。35
  • 表12 量子センサーの種類 37
  • 表13. 古典センサーと量子センサーの比較38
  • 表14.量子センサーへの応用。39
  • 表15.量子センシングを可能にする技術アプローチ 40
  • 表16.量子センサーの価値提案。41
  • 表 17.水晶時計と原子時計の主な課題と限界。 44
  • 表18. 原子時計の分数不確かさを改善するために研究されている新しいモダリティ。48
  • 表19.高精度量子時間測定を開発する企業 50
  • 表20.原子時計の主要プレーヤー 52
  • 表21.原子時計の世界市場2025-2035年(10億米ドル)。52
  • 表22.磁場センサーの主要性能パラメーターと測定基準の比較分析。 55
  • 表23.磁界センサーの種類。56
  • 表24.さまざまなタイプの量子磁場センサーの市場機会。57
  • 表25.SQUID の応用例。59
  • 表26.SQUID(超伝導量子干渉素子)の市場機会。60
  • Table27. Key players in SQUIDs.  61
  • 表28.光励起磁力計(OPM)の用途。62
  • 表29.光励起磁力計(OPM)の主要プレーヤー。 63
  • 表30.TMR(トンネル磁気抵抗)センサーの用途。65
  • 表31.TMR(トンネル磁気抵抗)センサーの市場プレイヤー。 66
  • 表32.N-Vセンター磁場センターの用途 67
  • Table33. Key players in N-V center magnetic field sensors. 68
  • 表34.量子磁界センサーの世界市場予測(タイプ別)、2025~2035年(百万米ドル)。 69
  • 表35.量子重力計の用途 71
  • 表36.量子重力センシングと地下マッピングに一般的に使用される他のいくつかの技術との比較表。72
  • Table37. Key players in quantum gravimeters.  74
  • 表 38.量子重力計の世界市場 2025-2035 (百万米ドル)。 75
  • 表 39.量子ジャイロスコープとMEMsジャイロスコープおよび光学ジャイロスコープとの比較。78
  • 表40.量子ジャイロスコープの市場と用途。 83
  • 表41.量子ジャイロの主要プレーヤー。 83
  • 表42.量子イメージセンサーの種類と主な特徴。 85
  • 表43.量子イメージセンサーの用途 86
  • Table44. Global market for quantum image sensors 2025-2035 (Millions USD).88
  • 表45.量子イメージセンサーの主要プレーヤー89
  • 表46.量子レーダーと従来のレーダーおよびライダー技術の比較。91
  • 表47.量子レーダーの応用。92
  • 表48 量子NEMSとMEMSの種類。 95
  • 表 49.ヘルスケアとライフサイエンスにおける量子センサー。 100
  • 表50.防衛と軍事における量子センサー 102
  • 表 51.環境モニタリングにおける量子センサー 104
  • Table52. Quantum Sensors in Oil and Gas  106
  • 表 53.輸送における量子センサー。108
  • 表54.用語集 142
  • Table55. List of Abbreviations.  145

 

図表一覧

  • 図1.量子コンピューターの開発年表。13
  • 図2.2012~2024年の量子投資(百万米ドル)。 15
  • 図3. 国の量子イニシアティブと資金援助16
  • 図4.量子センサー:2040年までの市場と技術ロードマップ。 32
  • 図5.量子センサーの世界市場、タイプ別、2018年~2035年(百万米ドル)。 36
  • 図6.Q.ANT量子粒子センサー。 42
  • 図7.現在の技術的準備レベル:量子センサー。 42
  • 図8.量子センサー市場のSWOT分析。 43
  • 図9.ストロンチウム格子光時計。47
  • 図10.NISTの小型光クロック。 49
  • 図11.原子時計のSWOT分析。 52
  • 図12.原子時計の世界市場 2025-2035 (億米ドル).53
  • 図13.SQUID磁力計の原理。58
  • 図14.SQUIDSのSWOT分析。 62
  • Figure15. SWOT analysis for OPMs 64
  • 図16.トンネル磁気抵抗機構とTMR比のフォーマット。65
  • 図17.TMR(トンネル磁気抵抗)センサーのSWOT分析。 67
  • 図18.N-Vセンター磁界センサーのSWOT分析。69
  • 図19.量子磁界センサーの世界市場予測(タイプ別)、2025~2035年(百万米ドル)。 70
  • 図20 量子重力計。71
  • 図21.量子重力計の世界市場 2025-2035 (百万米ドル).75
  • 図22.量子重力計のSWOT分析。 76
  • 図23.量子ジャイロスコープのSWOT分析。 85
  • 図24.量子画像センシングのSWOT分析。 88
  • 図25.量子イメージセンサーの世界市場 2025-2035 (百万米ドル).89
  • 図26.量子レーダーの原理。 91
  • Figure27. Illustration of a quantum radar prototype.  91
  • 図28.ColdQuanta量子コア(左)、物理ステーション(中央)、原子制御チップ(右)。 119

 

 

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Summary

Quantum sensing is an emerging technology that allows for extremely precise measurements at the atomic level. It offers advantages over traditional sensors in terms of accuracy, consistency, and measurement frequency. The technology has broad potential applications across industries like life sciences, energy, communications, logistics, and microelectronics. Key capabilities of quantum sensors include advanced monitoring, imaging, navigation, and identification. Specific use cases range from medical imaging and brain-computer interfaces to optimizing production lines and enhancing navigation systems. The market impact is expected to grow moderately approaching 2030, with potential for significant acceleration thereafter.

The current quantum sensing ecosystem is relatively small but developing. There are less than 50 quantum sensors start-ups, compared to over 250 in quantum computing. Most revenue currently comes from components and joint research projects rather than commercialized products. The ecosystem is most mature in equipment and components, with hardware products still in development. Major focus areas include finding the right balance of sensitivity, size, weight and other specifications for various applications. Challenges like shielding sensors from environmental noise are being addressed through methods like sensor arrays and AI-enhanced signal processing.

Investment in the field is growing, with over 80% coming from venture capital and corporate investors. The five most funded start- ups have received over 80% of total funding. However, the full value chain is still being built, leaving room for new entrants.

Report contents include: 

  • Principles of quantum sensing:
    • Explanation of quantum superposition and entanglement
    • How quantum properties are leveraged for sensing
    • Comparison of quantum and classical measurement techniques
    • Key advantages: improved sensitivity, precision, and accuracy
  • Types of quantum sensors:
    • Atomic clocks:
      • Cesium fountain clocks
      • Optical lattice clocks
      • Ion-based atomic clocks
      • Applications in timekeeping, GPS, and financial trading
    • Magnetometers:
      • SQUID magnetometers
      • Optically pumped magnetometers
      • NV center magnetometers
      • Applications in medical imaging, geophysical surveys, and navigation
    • Gravimeters:
      • Atom interferometry-based gravimeters
      • Superconducting gravimeters
      • Applications in oil and mineral exploration, civil engineering, and climate studies
    • Electric field sensors:
      • Rydberg atom-based sensors
      • Single-electron transistor sensors
      • Applications in electronics testing and atmospheric science
    • Quantum imaging devices:
      • Ghost imaging systems
      • Quantum radar
      • Applications in biomedical imaging and stealth technology detection
  • Comparison with classical sensors:
    • Sensitivity improvements: orders of magnitude better in many cases
    • Size and power consumption advantages
    • Limitations and challenges compared to classical sensors
    • Cost considerations and potential for cost reduction
  • Current technological readiness levels:
    • Assessment of each quantum sensor type on the TRL scale
    • Identification of sensors closest to widespread commercial deployment
    • Areas requiring further research and development
  • Market drivers and Market restraints.
  • Market opportunities
  • Market challenges
  • Applications and End-use Industries
    • Healthcare and Life Sciences:
      • Medical imaging:
        • High-resolution MRI using quantum magnetometers
        • Single-molecule imaging for drug discovery
        • Brain activity mapping with increased spatial and temporal resolution
      • Drug discovery:
        • Quantum sensors for analyzing molecular interactions
        • Accelerated screening of potential drug candidates
        • Improved understanding of protein folding and dynamics
      • Biosensing:
        • Ultra-sensitive detection of biomarkers for early disease diagnosis
        • Real-time monitoring of biological processes
        • Quantum-enhanced DNA sequencing technologies
    • Defense and Military:
      • Navigation systems:
        • Quantum inertial measurement units for GPS-independent navigation
        • High-precision timing for synchronized operations
        • Underwater navigation using quantum gravimeters
      • Underwater detection:
        • Quantum magnetometers for submarine detection
        • Quantum gravity gradiometers for underwater mapping
        • Quantum sonar systems with improved range and resolution
      • Communication systems:
        • Quantum-secured communication networks
        • Long-distance quantum key distribution
        • Quantum radar for stealth technology detection
    • Information Technology:
      • Quantum computing:
        • Quantum sensors for error correction in quantum computers
        • Readout systems for quantum bits (qubits)
        • Quantum memory devices
      • Quantum communication:
        • Quantum repeaters for long-distance quantum networks
        • Entanglement distribution for quantum internet
        • Quantum-enhanced optical communication systems
      • Cybersecurity:
        • Quantum random number generators for encryption
        • Quantum key distribution for secure communication
        • Quantum sensing for detecting eavesdropping attempts
    • Environmental Monitoring:
      • Climate change research:
        • High-precision gravity measurements for ice mass changes
        • Quantum-enhanced atmospheric gas sensing
        • Ocean current mapping using quantum magnetometers
      • Geological surveys:
        • Quantum gravimetry for mineral and oil exploration
        • Earthquake prediction using quantum strain sensors
        • Groundwater mapping and monitoring
      • Natural disaster prediction:
        • Early warning systems using quantum gravity sensors
        • Improved weather forecasting with quantum-enhanced measurements
        • Volcanic activity monitoring using quantum gas sensors
    • Oil and Gas:
      • Exploration and surveying:
        • High-resolution underground mapping with quantum gravimeters
        • Improved oil reservoir characterization
        • Quantum magnetometers for pipeline inspection
      • Pipeline monitoring:
        • Leak detection using quantum gas sensors
        • Structural integrity assessment with quantum strain sensors
        • Real-time monitoring of oil and gas flow rates
    • Transportation and Automotive:
      • Autonomous vehicles:
        • Quantum-enhanced GPS-free navigation systems
        • Improved LiDAR systems using quantum sensing
        • Quantum radar for all-weather object detection
      • Aerospace navigation:
        • High-precision inertial measurement units for aircraft
        • Satellite-based quantum sensors for Earth observation
        • Quantum timing systems for improved air traffic control
    • Other Industries:
      • Finance and banking:
        • Ultra-precise timekeeping for high-frequency trading
        • Quantum random number generators for financial modeling
        • Quantum sensors for secure transactions and fraud detection
      • Agriculture:
        • Soil composition analysis using quantum sensors
        • Crop health monitoring with quantum-enhanced hyperspectral imaging
        • Precision agriculture using quantum-based positioning systems
      • Construction:
        • Structural health monitoring with quantum strain sensors
        • Underground utility mapping using quantum gravimetry
        • Improved surveying and land management technique
      • Mining
  • Competitive Landscape including detailed company profiles. Companies profiled include Airbus, Aquark Technologies, Atomionics, Bosch Quantum Sensing, Chipiron, Chiral Nano AG, ColdQuanta, Delta g, EuQlid, Exail Quantum Sensors, Genesis Quantum Technology, ID Quantique, Infleqtion, Ligentec, M Squared Lasers, Mag4Health, Mesa Quantum, Miraex, MuQuans, Nomad Atomics, Nu Quantum, NVision, PhotonForce, Q-CTRL, Qaisec, Qnami, Q.ANT, QuantaMap, QuantCAD LLC, Quantum Diamond Technologies Inc., QuantumDiamonds GmbH, Quantum Optus, Quantum Systems, etc.
  • Technology Trends and Innovations
    • Miniaturization of quantum sensors:
      • Progress in reducing size, weight, and power consumption
      • Challenges in maintaining performance with miniaturization
      • Potential for wearable and mobile quantum sensing devices
    • Room temperature quantum sensors:
      • Advancements in materials and designs for room temperature operation
      • Comparison of performance with cryogenic quantum sensors
      • Potential applications enabled by room temperature operation
    • Hybrid quantum-classical systems:
      • Integration of quantum sensors with classical readout electronics
      • Quantum-enhanced classical sensors
      • Synergies between quantum and classical sensing technologies
    • Quantum networks and distributed sensing:
      • Development of quantum sensor networks
      • Entanglement-based distributed sensing protocols
      • Applications in large-scale environmental and security monitoring
    • AI and machine learning integration:
      • Machine learning algorithms for quantum sensor data analysis
      • AI-driven optimization of quantum sensor operation
      • Predictive maintenance and calibration using AI
    • Quantum-enhanced metrology:
      • Advances in quantum metrology for fundamental constants
      • Quantum-enhanced calibration techniques
      • Impact on international measurement standards
  • Market Forecast and Future Outlook
  • Emerging applications and use cases:
    • Quantum sensors in brain-computer interfaces
    • Applications in anti-aging research and personalized medicine
    • Quantum-enhanced virtual and augmented reality systems
  • Potential disruptive technologies:
    • Hybrid quantum-photonic sensors
    • Topological quantum sensors
    • Quantum sensors based on exotic states of matter
  • Investment Landscape
  • Case Studies
    • Quantum sensors in healthcare: Early disease detection
      • Detailed examination of quantum magnetometer use in early Alzheimer's detection
      • Comparison of sensitivity and accuracy with traditional diagnostic methods
      • Cost-benefit analysis and potential impact on healthcare outcomes
    • Military applications: Enhanced navigation systems
      • Case study of quantum inertial measurement units in submarine navigation
      • Performance comparison with classical navigation systems
      • Implications for strategic defense capabilities
    • Environmental monitoring: Climate change research
      • Application of quantum gravity sensors in measuring ice mass changes
      • Integration with satellite data for comprehensive climate models
      • Impact on climate change predictions and policy decisions
    • Financial sector: High-frequency trading
      • Use of quantum timing systems in high-frequency trading platforms
      • Analysis of performance improvements and economic impact
      • Regulatory considerations and fairness issues
    • Quantum internet: Secure communication networks
      • Pilot project for quantum key distribution in a metropolitan area
      • Technical challenges and solutions in implementing quantum networks
      • Potential applications beyond secure communication

 



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Table of Contents

1 EXECUTIVE SUMMARY   11

  • 1.1   First and second quantum revolutions 11
  • 1.2   Current quantum technology market landscape 13
    • 1.2.1   Key developments   14
  • 1.3   Investment Landscape   14
  • 1.4   Global government initiatives 15
  • 1.5   Industry developments 2020-2024 17
  • 1.6   Challenges for quantum technologies adoption   26
  • 1.7   Market Drivers 27
  • 1.8   Market and technology challenges  28
  • 1.9   Technology Trends and Innovations   30
  • 1.10 Market Forecast and Future Outlook 31
    • 1.10.1 Short-term Outlook (2025-2027)   31
    • 1.10.2 Medium-term Outlook (2028-2031) 31
    • 1.10.3 Long-term Outlook (2032-2035) 31
  • 1.11 Emerging Applications and Use Cases 32
  • 1.12 Potential Disruptive Technologies   33
  • 1.13 Global market for quantum sensors 34

 

2 INTRODUCTION   36

  • 2.1   What is quantum sensing? 37
  • 2.2   Types of quantum sensors   37
    • 2.2.1   Comparison between classical and quantum sensors   38
  • 2.3   Quantum Sensing Principles 39
  • 2.4   Value proposition for quantum sensors 40
  • 2.5   Current Technological Readiness Levels 42
  • 2.6   SWOT analysis   43

 

3 ATOMIC CLOCKS   44

  • 3.1   Technology Overview   44
  • 3.2   High frequency oscillators   44
    • 3.2.1   Emerging oscillators  45
  • 3.3   Caesium atoms   45
  • 3.4   Self-calibration 46
  • 3.5   New atomic clock technologies   46
  • 3.6   Optical atomic clocks   46
    • 3.6.1   Chip-scale optical clocks   48
  • 3.7   Companies 50
  • 3.8   SWOT analysis   51
  • 3.9   Market forecasts 52

 

4 QUANTUM MAGNETIC FIELD SENSORS   53

  • 4.1   Technology overview 54
  • 4.2   Motivation for use 55
  • 4.3   Market opportunity   57
  • 4.4   Superconducting Quantum Interference Devices (Squids) 57
    • 4.4.1   Applications 59
    • 4.4.2   Key players   61
    • 4.4.3   SWOT analysis   61
  • 4.5   Optically Pumped Magnetometers (OPMs) 62
    • 4.5.1   Applications 62
    • 4.5.2   Key players   63
    • 4.5.3   SWOT analysis   63
  • 4.6   Tunneling Magneto Resistance Sensors (TMRs) 64
    • 4.6.1   Applications 65
    • 4.6.2   Key players   66
    • 4.6.3   SWOT analysis   66
  • 4.7   Nitrogen Vacancy Centers (N-V Centers) 67
    • 4.7.1   Applications 67
    • 4.7.2   Key players   68
    • 4.7.3   SWOT analysis   68
  • 4.8   Market forecasts 69

 

5 QUANTUM GRAVIMETERS 70

  • 5.1   Technology overview 70
  • 5.2   Applications 71
  • 5.3   Key players   74
  • 5.4   Market forecasts 75
  • 5.5   SWOT analysis   76

 

6 QUANTUM GYROSCOPES 77

  • 6.1   Technology description 77
    • 6.1.1   Inertial Measurement Units (IMUs) 78
    • 6.1.2   Atomic quantum gyroscopes   79
  • 6.2   Applications 81
  • 6.3   Key players   83
  • 6.4   SWOT analysis   84

 

7 QUANTUM IMAGE SENSORS 85

  • 7.1   Technology overview 85
  • 7.2   Applications 86
  • 7.3   SWOT analysis   87
  • 7.4   Market forecast   88
  • 7.5   Key players   89

 

8 QUANTUM RADAR   90

  • 8.1   Technology overview 90
  • 8.2   Applications 92

 

9 QUANTUM CHEMICAL SENSORS 93

  • 9.1   Technology overview 93
  • 9.2   Commercial activities   94

 

10   QUANTUM NEMS AND MEMS 94

  • 10.1 Technology overview 94
  • 10.2 Types 95
  • 10.3 Applications 95
  • 10.4 Challenges   96

 

11   CASE STUDIES   97

  • 11.1 Quantum Sensors in Healthcare: Early Disease Detection 97
  • 11.2 Military Applications: Enhanced Navigation Systems 98
  • 11.3 Environmental Monitoring 98
  • 11.4 Financial Sector: High-Frequency Trading  99
  • 11.5 Quantum Internet: Secure Communication Networks 99

 

12   END-USE INDUSTRIES   100

  • 12.1 Healthcare and Life Sciences 100
    • 12.1.1 Medical Imaging   100
    • 12.1.2 Drug Discovery 101
    • 12.1.3 Biosensing   101
  • 12.2 Defense and Military 101
    • 12.2.1 Navigation Systems 102
    • 12.2.2 Underwater Detection 102
    • 12.2.3 Communication Systems   102
  • 12.3 Environmental Monitoring 103
    • 12.3.1 Climate Change Research   104
    • 12.3.2 Geological Surveys   104
    • 12.3.3 Natural Disaster Prediction  105
    • 12.3.4 Other Applications 105
  • 12.4 Oil and Gas 105
    • 12.4.1 Exploration and Surveying 106
    • 12.4.2 Pipeline Monitoring 106
    • 12.4.3 Other Applications 107
  • 12.5 Transportation and Automotive 108
    • 12.5.1 Autonomous Vehicles   108
    • 12.5.2 Aerospace Navigation   108
    • 12.5.3 Other Applications 109
  • 12.6 Other Industries 109
    • 12.6.1 Finance and Banking 109
    • 12.6.2 Agriculture 110
    • 12.6.3 Construction  110
    • 12.6.4 Mining 110

 

13   COMPANY PROFILES   111 (44 company profiles)

 

14   APPENDICES  141

  • 14.1 Research Methodology 141
  • 14.2 Glossary of Terms 142
  • 14.3 List of Abbreviations  145

 

15   REFERENCES 146

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List of Tables/Graphs

List of Tables

  • Table 1. First and second quantum revolutions. 11
  • Table 2. Quantum Sensing Technologies and Applications. 12
  • Table 3. Global government initiatives in quantum technologies. 16
  • Table 4. Quantum technologies industry developments 2020-2024. 17
  • Table 5. Challenges for quantum technologies adoption. 26
  • Table 6. Market Drivers for Quantum Sensors.   27
  • Table 7. Market and technology challenges in quantum sensing. 29
  • Table 8. Technology Trends and Innovations in Quantum Sensors. 30
  • Table 9. Emerging Applications and Use Cases   33
  • Table 10. Potential Disruptive Technologies. 34
  • Table 11. Global market for quantum sensors, by types, 2018-2035 (Millions USD). 35
  • Table 12.Types of Quantum Sensors   37
  • Table 13.  Comparison between classical and quantum sensors. 38
  • Table 14. Applications in quantum sensors. 39
  • Table 15. Technology approaches for enabling quantum sensing 40
  • Table 16. Value proposition for quantum sensors. 41
  • Table 17. Key challenges and limitations of quartz crystal clocks vs. atomic clocks.   44
  • Table 18.  New modalities being researched to improve the fractional uncertainty of atomic clocks. 48
  • Table 19. Companies developing high-precision quantum time measurement 50
  • Table 20. Key players in atomic clocks.   52
  • Table 21. Global market for atomic clocks 2025-2035 (Billions USD). 52
  • Table 22. Comparative analysis of key performance parameters and metrics of magnetic field sensors.   55
  • Table 23. Types of magnetic field sensors. 56
  • Table 24. Market opportunity for different types of quantum magnetic field sensors. 57
  • Table 25. Applications of SQUIDs. 59
  • Table 26. Market opportunities for SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices). 60
  • Table 27. Key players in SQUIDs.   61
  • Table 28. Applications of optically pumped magnetometers (OPMs). 62
  • Table 29. Key players in Optically Pumped Magnetometers (OPMs).   63
  • Table 30. Applications for TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors. 65
  • Table 31. Market players in TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors.   66
  • Table 32. Applications of N-V center magnetic field centers 67
  • Table 33. Key players in N-V center magnetic field sensors. 68
  • Table 34. Global market forecasts for quantum magnetic field sensors, by type, 2025-2035 (Millions USD).  69
  • Table 35. Applications of quantum gravimeters   71
  • Table 36. Comparative table between quantum gravity sensing and some other technologies commonly used for underground mapping. 72
  • Table 37. Key players in quantum gravimeters.   74
  • Table 38. Global market for Quantum gravimeters 2025-2035 (Millions USD).  75
  • Table 39. Comparison of quantum gyroscopes with MEMs gyroscopes and optical gyroscopes. 78
  • Table 40. Markets and applications for quantum gyroscopes.   83
  • Table 41. Key players in quantum gyroscopes.   83
  • Table 42. Types of quantum image sensors and their key features.   85
  • Table 43. Applications of quantum image sensors.   86
  • Table 44. Global market for quantum image sensors 2025-2035 (Millions USD). 88
  • Table 45. Key players in quantum image sensors. 89
  • Table 46. Comparison of quantum radar versus conventional radar and lidar technologies. 91
  • Table 47. Applications of quantum radar. 92
  • Table 48.Types of Quantum NEMS and MEMS.   95
  • Table 49. Quantum Sensors in Healthcare and Life Sciences.   100
  • Table 50. Quantum Sensors in Defense and Military 102
  • Table 51. Quantum Sensors in Environmental Monitoring 104
  • Table 52. Quantum Sensors in Oil and Gas   106
  • Table 53. Quantum Sensors in Transportation. 108
  • Table 54.Glossary of terms.  142
  • Table 55. List of Abbreviations.   145

 

List of Figures

  • Figure 1. Quantum computing development timeline. 13
  • Figure 2.Quantum investments 2012-2024 (millions USD).   15
  • Figure 3.  National quantum initiatives and funding. 16
  • Figure 4. Quantum Sensors: Market and Technology Roadmap to 2040.   32
  • Figure 5. Global market for quantum sensors, by types, 2018-2035 (Millions USD).   36
  • Figure 6. Q.ANT quantum particle sensor.  42
  • Figure 7. Current Technological Readiness Levels: Quantum Sensors.  42
  • Figure 8. SWOT analysis for quantum sensors market.   43
  • Figure 9. Strontium lattice optical clock. 47
  • Figure 10. NIST's compact optical clock.   49
  • Figure 11. SWOT analysis for atomic clocks.   52
  • Figure 12. Global market for atomic clocks 2025-2035 (Billions USD). 53
  • Figure 13.Principle of SQUID magnetometer. 58
  • Figure 14. SWOT analysis for SQUIDS.   62
  • Figure 15. SWOT analysis for OPMs 64
  • Figure 16. Tunneling magnetoresistance mechanism and TMR ratio formats. 65
  • Figure 17. SWOT analysis for TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors.   67
  • Figure 18. SWOT analysis for N-V Center Magnetic Field Sensors. 69
  • Figure 19. Global market forecasts for quantum magnetic field sensors, by type, 2025-2035 (Millions USD).  70
  • Figure 20. Quantum Gravimeter. 71
  • Figure 21. Global market for Quantum gravimeters 2025-2035 (Millions USD). 75
  • Figure 22. SWOT analysis for Quantum Gravimeters.   76
  • Figure 23. SWOT analysis for Quantum Gyroscopes.   85
  • Figure 24. SWOT analysis for Quantum image sensing.   88
  • Figure 25. Global market for quantum image sensors 2025-2035 (Millions USD). 89
  • Figure 26. Principle of quantum radar.   91
  • Figure 27. Illustration of a quantum radar prototype.   91
  • Figure 28. ColdQuanta Quantum Core (left), Physics Station (middle) and the atoms control chip (right).   119

 

 

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