Wat zijn quantumsensoren, en waar worden ze al gebruikt?
Een quantumsensor gebruikt een quantumeigenschap van een klein systeem om iets te meten. Dat systeem is vaak een atoom, een elektronspin of een supergeleidend circuit, legt het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) uit. Zo’n meting kan dingen die klassieke natuurkunde niet kan. Het kleine quantumsysteem is het “actieve ingrediënt”: het reageert zelf op het signaal, bijvoorbeeld een magneetveld, de zwaartekracht of de tijd. Quantumsensoren draaien al in medische scanners, navigatiesystemen en draagbare atoomklokken.
Quantumsensoren zijn vaak extreem gevoelig, meldt NIST. Ze kunnen al een toename van energie waarnemen die door één enkel lichtdeeltje komt. Ze zijn ook van nature uniform, omdat atomen van hetzelfde type identiek zijn. Daardoor hebben ze minder last van drift dan veel gefabriceerde onderdelen. En ze zijn vaak klein te maken, omdat ze op minuscule objecten zoals atomen en microscopische circuits berusten.
Drie typen magnetometers
Voor het meten van magneetvelden onderscheidt NIST drie typen quantummagnetometers:
| Type. | Werking. | Gevoeligheid. | Beperking. |
|---|---|---|---|
| SQUID (Superconducting Quantum Interference Device). | Supergeleidende lus, antenne voor magneetvelden bij extreem lage temperatuur. | Het gevoeligst. | Dure koeling. Wereldwijd maar enkele honderden installaties. |
| Atomair. | Miljarden cesium- of rubidiumatomen in gepolariseerd laserlicht. | Bijna net zo gevoelig als SQUID’s. | Minder uitgerijpt voor laboratoriumgebruik. |
| NV-centrum (diamant). | Stikstofdefecten in diamant. | Minder gevoelig dan de andere twee typen. | Compacter en robuuster. Bruikbaar buiten het lab. |
Atomaire magnetometers meten magneetvelden die meer dan een miljard keer zwakker zijn dan het veld van een gewone koelkastmagneet, meldt NIST. Die gevoeligheid is bijna gelijk aan die van de duurdere SQUID’s. Dat maakt ze geschikt voor toepassingen buiten een gekoeld laboratorium.
Waar ze al werken
Quantummagnetometers brengen al de magnetische signalen van het brein (magneto-encefalografie) en het hart in beeld, meldt NIST. De techniek is als quantum-magnetocardiografie getest om hartsignalen van een foetus te detecteren. Onderzoekers hopen er ooit mee de hartgezondheid van een foetus niet-invasief te kunnen volgen tijdens risicovolle zwangerschappen.
Quantummagnetometers hebben al geleid tot belangrijke mineraalvondsten, de ontdekking van verborgen archeologische vindplaatsen en het opsporen van niet-ontplofte munitie, meldt NIST. Militairen willen de techniek daarnaast gebruiken om zonder gps te navigeren. Een magnetometer in een vliegtuig of drone meet dan tijdens de vlucht het magneetveld van de aardkorst en vergelijkt dat met magnetische kaarten om de positie te bepalen.
Ook de atoomklok, uitgevonden in 1949, is behalve een tijdmeter een quantumsensor, schrijft NIST. Bedrijven gebruiken al draagbare atoomklokken om olievoorraden onder de grond op te sporen. Een voorraad oefent net iets meer zwaartekracht uit dan een holle laag, waardoor de klok iets langzamer tikt dan een referentieklok elders. Toekomstige generaties zouden mogelijk voortekenen van vulkaanuitbarstingen en aardbevingen kunnen herkennen. Ze zouden ook grondwaterbeweging en de uitputting van grondwaterlagen kunnen volgen.
Met atoomklokken is ook Einsteins algemene relativiteitstheorie getest, meldt NIST. Onderzoekers maten tijdsverschillen door zwaartekracht tussen atomen die maar een millimeter in hoogte verschilden. Ze deden ook metingen met klokken op bergen en aan boord van het internationale ruimtestation ISS. Variaties in fundamentele natuurconstanten, zichtbaar in atoomklokken, zouden volgens NIST “de deur kunnen openen naar nieuwe natuurkunde”. Met dit soort metingen zijn al bepaalde veronderstelde vormen van donkere materie uitgesloten.
De Nederlandse kant
In Nederland heeft TNO een open testfaciliteit voor quantumsensoren, meldt TNO. Bedrijven, ook het mkb, kunnen er quantumsensoren en bijbehorende expertise testen voordat ze zelf investeren. De testbed biedt onder meer drie instrumenten op basis van stikstof-vacature-centra (NV-centra) in diamant. Dat zijn een scanning-probe-microscoop en twee magnetometers, voor het meten van magneetvelden, elektrische stromen en temperatuur. TNO noemt navigatie, radar, medische detectie en klimaatmetingen als mogelijke toepassingsgebieden.
Dit uitlegstuk wordt elk kwartaal ververst met de nieuwste stand.
Bronnen
MethodiekHoe dit artikel tot stand kwam
- Feiten bevestigd
- 9 / 9
- Bronnen
- 2
- Laatst gecontroleerd
- 9 nov 2026
- Beeld
- Foto
Dit artikel is door een AI-systeem geschreven op basis van feiten uit internationale vakmedia, publicaties van bedrijven en onderzoeksinstellingen en openbare bronnen, met de bron bij elk feit, en gecontroleerd volgens onze methodologie. De auteursnaam is een redactioneel pseudoniem. Fouten? Meld ze via de contactpagina.
Gebruikte feiten
- Een quantumsensor gebruikt een quantumeigenschap van een klein systeem - vaak een atoom, een elektronspin of een supergeleidend circuit - om iets te meten op een manier die met gewone, klassieke natuurkunde niet zou kunnen, legt het Amerikaanse National Institute of Standards and Technology (NIST) uit. Dat kleine quantumsysteem is het "actieve ingrediënt" van de sensor: het reageert zelf op het signaal dat wordt gemeten, bijvoorbeeld een magneetveld, de zwaartekracht of de tijd. NIST, Quantum Sensing Explained · 9 nov 2026
- Quantumsensoren zijn vaak extreem gevoelig, meldt NIST: ze kunnen een toename van energie waarnemen die door één enkel lichtdeeltje wordt veroorzaakt. Ze zijn ook van nature uniform, omdat atomen van hetzelfde type identiek zijn, waardoor het sensorelement minder last heeft van drift dan veel gefabriceerde onderdelen; en ze zijn vaak klein te maken, omdat ze op minuscule objecten zoals atomen en microscopische circuits berusten. NIST, Quantum Sensing Explained · 9 nov 2026
- NIST onderscheidt drie typen quantummagnetometers. SQUID's (Superconducting Quantum Interference Devices) gebruiken een supergeleidende lus die bij extreem lage temperatuur als antenne voor magneetvelden werkt en zijn het gevoeligst, maar hebben dure koelapparatuur nodig, waardoor ze wereldwijd nog maar in enkele honderden medische en onderzoeksinstellingen staan. Atomaire magnetometers vangen miljarden cesium- of rubidiumatomen in gepolariseerd laserlicht en zijn bijna net zo gevoelig als SQUID's. NV-centrum-magnetometers, gebaseerd op stikstofdefecten in diamant, zijn compacter en robuuster maar nog niet zo gevoelig als de andere twee typen. NIST, Sensors for a Magnetic World · 9 nov 2026
- Atomaire magnetometers kunnen volgens NIST magneetvelden meten die meer dan een miljard keer zwakker zijn dan het veld van een gewone koelkastmagneet. Die gevoeligheid, bijna gelijk aan die van de duurdere SQUID's, maakt ze geschikt voor toepassingen buiten een gekoeld laboratorium. NIST, Sensors for a Magnetic World · 9 nov 2026
- Quantummagnetometers worden al gebruikt om de magnetische signalen van het brein (magneto-encefalografie) en het hart in beeld te brengen, meldt NIST. De techniek, voor het eerst gedemonstreerd bij NIST als quantum-magnetocardiografie, is getest om hartsignalen van een foetus te detecteren; onderzoekers hopen er ooit mee de hartgezondheid van een foetus niet-invasief te kunnen volgen tijdens risicovolle zwangerschappen. NIST, Sensors for a Magnetic World · 9 nov 2026
- Quantummagnetometers hebben al geleid tot belangrijke mineraalvondsten, de ontdekking van oude vindplaatsen die onder grond of begroeiing verborgen liggen, en het opsporen van niet-ontplofte munitie, meldt NIST. Militairen wereldwijd willen daarnaast metingen van het aardmagneetveld gebruiken om zonder gps te navigeren: een magnetometer in een vliegtuig of drone meet het magneetveld van de aardkorst tijdens de vlucht, en die metingen worden vergeleken met magnetische kaarten om de positie van het toestel te bepalen. NIST, Sensors for a Magnetic World · 9 nov 2026
- Een atoomklok, uitgevonden in 1949, is behalve een tijdmeter ook een quantumsensor, schrijft NIST: bedrijven gebruiken al draagbare atoomklokken om olievoorraden onder de grond op te sporen, omdat een voorraad net iets meer zwaartekracht uitoefent dan een holle laag en de klok daardoor iets langzamer tikt dan een referentieklok elders. Toekomstige generaties zouden mogelijk subtiele voortekenen van vulkaanuitbarstingen en aardbevingen kunnen herkennen, en grondwaterbeweging en de uitputting van grondwaterlagen kunnen volgen. NIST, Atomic Clocks: Exquisite Sensors for More Than Just Time · 9 nov 2026
- Met atoomklokken is ook Einsteins algemene relativiteitstheorie getest: onderzoekers maten tijdsverschillen door zwaartekracht tussen atomen die maar een millimeter in hoogte verschilden, en deden metingen met klokken op bergen en aan boord van het internationale ruimtestation ISS, meldt NIST. Variaties in fundamentele natuurconstanten, zichtbaar in atoomklokken, zouden volgens NIST "de deur kunnen openen naar nieuwe natuurkunde"; met dit soort metingen zijn al bepaalde veronderstelde vormen van donkere materie uitgesloten. NIST, Atomic Clocks: Exquisite Sensors for More Than Just Time · 9 nov 2026
- In Nederland heeft TNO een open testfaciliteit voor quantumsensoren waar bedrijven, ook het mkb, quantumsensoren en bijbehorende expertise kunnen testen voordat ze zelf investeren, meldt TNO zelf. De testbed biedt onder meer drie instrumenten gebaseerd op stikstof-vacature-centra (NV-centra) in diamant: een scanning-probe-microscoop en twee magnetometers, voor het meten van magneetvelden, elektrische stromen en temperatuur op kleine én grote schaal. TNO noemt navigatie, radar, medische detectie en klimaatmetingen als mogelijke toepassingsgebieden. TNO, Test and validate quantum sensing technology · 9 nov 2026
_Tz94y.webp)
