جهاز يكتشف أو يقيس كمية فيزيائية، وهنا معزز برنانات محسنة.المستشعر هو جهاز يكتشف أو يقيس كمية فيزيائية، مثل الضوء أو الحرارة أو الضغط أو المجالات المغناطيسية، ويحولها إلى إشارة قابلة للقراءة. في الفيزياء الحديثة، تُبنى المستشعرات غالبًا من أنظمة كمومية — مثل الماسات الصغيرة التي تحتوي على مراكز شواغر نيتروجينية أو رنانات فائقة التوصيل — التي يمكنها التقاط إشارات ضعيفة للغاية، وصولًا إلى فوتونات مفردة أو أحداث كمومية فردية. هذه المستشعرات المتقدمة تدفع حدود ما يمكن ملاحظته، من الأعمال الداخلية للأمعاء البشرية إلى الهمسات الخافتة لموجات الجاذبية.
مفهوم المستشعر قديم — فمقاييس الحرارة والضغط تعود إلى قرون مضت — لكن عصر المستشعر الكمومي الحديث بدأ في أواخر القرن العشرين مع تطوير أجهزة التداخل الكمومي فائقة التوصيل (SQUIDs)، ولاحقًا مراكز الشواغر النيتروجينية في الماس، التي استُخدمت لأول مرة في الاستشعار في العقد الأول من القرن الحادي والعشرين.
تعمل معظم المستشعرات عن طريق تحويل تغير فيزيائي إلى إشارة كهربائية أو بصرية. تذهب المستشعرات المعززة كموميًا إلى أبعد من ذلك من خلال استغلال حساسية الحالات الكمومية: على سبيل المثال، يمكن لخلل في شبكة الماس أن يغير حالة دورانه استجابةً لمجال مغناطيسي، ويمكن قراءة هذا التغيير باستخدام ضوء الليزر. غالبًا ما يكمن المفتاح في الرنان — وهو هيكل يضخم الإشارة عن طريق التذبذب بتردد معين، مما يجعل حتى حدثًا كموميًا واحدًا قابلاً للاكتشاف.
المستشعرات في كل مكان: من مقاييس التسارع في هاتفك إلى أجهزة التصوير الطبي مثل أجهزة التصوير بالرنين المغناطيسي، وفي الأبحاث المتطورة، تُستخدم لكشف موجات الجاذبية، ورسم خرائط نشاط الدماغ، وحتى استشعار المركبات الكيميائية.
يمكن لمستشعر قائم على الماس أن يكتشف المجال المغناطيسي لإلكترون واحد من مسافة بضعة نانومترات، ولهذا يُطوَّر لتصوير الجزيئات الفردية في الخلايا الحية.
