 2027年～2047年の世界の量子センサー市場The Global Quantum Sensors Market 2027-2047 量子センサーは、量子状態の脆弱性――重ね合わせ、量子もつれ、そして原子、光子、人工的に作り出された欠陥が環境に対して示す極めて高い感度――を活用し、従来の計測機器では到底及ばない精度... もっと見る
出版社
Future Markets, inc.
フューチャーマーケッツインク 出版年月
2026年7月13日
電子版価格
納期
PDF：3-5営業日程度
ページ数
311
図表数
143
言語
英語
サマリー
量子センサーは、量子状態の脆弱性――重ね合わせ、量子もつれ、そして原子、光子、人工的に作り出された欠陥が環境に対して示す極めて高い感度――を活用し、従来の計測機器では到底及ばない精度で物理量を測定します。 量子システムの応答は、人工的な基準ではなく基本定数に紐づいているため、これらのデバイスは本質的に正確で、ドリフトがなく、自己校正機能を備えた測定を実現します。
この分野は、いくつかの異なる技術群にまたがっています。量子磁力計（光励起型、窒素空孔ダイヤモンド型、SQUID型）は、神経活動や地中に埋設されたインフラを検知できるほど微弱な磁場を検出します。原子時計は、ナビゲーション、通信、金融ネットワークを支えるのに十分な安定性を備えた時刻を提供します。 冷原子重力計や重力勾配計は、掘削を行うことなく地中の密度変化を検知する。量子ジャイロスコープや加速度計は、衛星信号が妨害されたり、偽装されたり、あるいは単に利用できない場合でも、ドリフトしない慣性航法を実現する。 単一光子検出器や量子イメージセンサーは、極微光環境下での撮像を可能にする。リドバーグ原子受信機は、単一の開口部から広大なスペクトル範囲にわたる高周波場を検知し、量子レーダーやLiDAR、量子増強分光法は、さらなる測定手法を切り拓く。
これらの技術を商業的に結びつけるのは、物理学そのものではなく、それらが共有する工学上の課題である。 実験室レベルでの感度は概ね実証済みであり、実用化の障壁は製造可能性にある。決定的な課題は、デバイスを小型化し、チップ上に集積し、確立された半導体およびフォトニクスプロセスを用いて製造し、制御された環境外で――極低温技術を使わず、専門の操作員を必要とせず、かつその用途が許容できる価格帯で――動作させることができるかどうかである。 したがって、進歩の尺度は、感度の新記録というよりも、ウェーハ規模で製造された蒸気セル、欠陥が一定に制御されたダイヤモンド基板、フォトニック集積、そして数ヶ月ではなく数日で設置可能なパッケージ化システムによって測られる。
現在、需要を牽引しているのは防衛・政府機関であり、そこでは、GPSが利用できない環境下での堅牢な測位・航法・時刻同期、および電子戦に耐性のあるRFセンシングが、戦略的能力として扱われている。 次に医療分野が続いており、ここでは磁気脳波測定や低磁場磁気共鳴画像法（MRI）が、従来のシステムのようなコストやインフラを必要とせずに診断手段を提供している。産業分野での採用も今や本格化しつつあり――半導体の歩留まり測定、非破壊検査、エネルギーおよび電力のモニタリングなど――、量子センシングが専門機器の域を脱し、組み込みコンポーネントとなる転換点を示している。
サプライチェーンもこの移行を反映している。センサー自体を開発する大学のスピンアウト企業やベンチャーキャピタル支援のスタートアップ、それらに不可欠なレーザー、蒸気セル、ダイヤモンド、フォトニック部品の確立されたサプライヤー、そしてそれらを統合する態勢を整える大手航空宇宙・防衛・産業系プライムコントラクターが存在する。
『Global Quantum Sensors Market 2027–2047』は、今後20年間にわたるこの分野の包括的な評価を提供する。 本レポートでは、基盤となる技術とその比較性能を明らかにし、評価の根拠を明記した上で各センサータイプに技術成熟度レベル（TRL）を割り当て、各センサーが量産への障壁となる特定の製造上の課題を克服する時点をモデル化しています。 市場予測は完成センサーデバイスレベルで構築され、センサータイプ別、数量別、センサー価格帯別、最終用途産業別、および応用分野別に提示されており、各視点は単一の収益プールに集約される。
本レポートでは、需要を再構築する推進要因について検証している。具体的には、政府政策が研究資金提供から調達および事前市場コミットメントへと方向転換したこと、GPSが利用できない環境や競合環境下でも機能するナビゲーションおよびタイミング技術に現在戦略的優先順位が置かれていること、 半導体計測、非破壊検査、エネルギー最適化における、真に産業的な用途の登場；そして、バリューチェーン全体が依存する構成要素および基盤技術（レーザー、蒸気セル、合成ダイヤモンド、集積フォトニクス、制御電子機器）などが挙げられる。
また、競争環境を詳細に分析し、センサー開発者や部品サプライヤーから、システムインテグレーター、さらにはこれらのデバイスを組み込む体制を整えている航空宇宙・防衛・産業分野の主要企業に至るまで、バリューチェーン全体にわたる企業のプロファイルを紹介しています。調査方法、市場の定義、範囲については、対象とする項目、除外する項目、およびその理由を含め、明確に示されています。
目次には以下が含まれます：
目次
1 概要 16
1.1 第1次および第2次量子革命 16
1.2 現在の量子技術市場の概況 18
1.2 主な動向 19
1.3 投資環境 19
1.4 世界各国の政府による取り組み 30
1.5 業界の動向 2024-2026 32
1.6 市場の推進要因 35
1.7 市場および技術上の課題 37
1.8 技術動向とイノベーション 38
1.9 市場予測と将来展望 40
1.9.1 短期見通し（2025年～2027年） 40
1.9.2 中期見通し（2028年～2031年） 40
1.9.3 長期見通し（2032年～2047年） 40
1.10 新たなアプリケーションとユースケース 42
1.11 量子ナビゲーション 44
1.12 量子センサー技術のベンチマーク 45
1.13 潜在的な破壊的技術 49
1.14 市場マップ 51
1.15 量子センサーの世界市場 55
1.15.1 センサータイプ別 55
1.15.2 数量別 56
1.15.3 センサー価格別 58
1.15.4 センサー価格別 60
1.15.5 用途分野別 62
1.16 量子センサーのロードマップ 65
1.16.1 原子時計 65
1.16.2 量子磁力計 66
1.16.3 量子重力計 67
1.16.4 慣性量子センサー 68
1.16.5 量子 RF センサー 69
1.16.6 単一光子検出器 70
1.17 国際標準化の動向 72
2 はじめに 73
2.1 量子センシングとは何か？ 73
2.2 量子センサーの種類 73
2.2 古典センサーと量子センサーの比較 74
2.3 量子センシングの原理 75
2.4 量子現象 76
2.5 技術プラットフォーム 77
2.6 量子センシング技術と応用 79
2.7 量子センサーの価値提案 83
2.8 SWOT分析 84
3 量子センシングコンポーネント 86
3.1 概要 86
3.2 専用コンポーネント 87
3.3 蒸気セル 88
3.3.1 概要 88
3.3.2 製造 88
3.3.3 アルカリアジド 89
3.3.4 企業 89
3.4 VCSEL 90
3.4.1 概要 90
3.4.2 量子センサーの小型化 91
3.4.3 企業 91
3.5 量子センサー用制御電子機器 92
3.6 集積フォトニクスおよび半導体技術 93
3.7 課題 93
3.8 ロードマップ 96
4 原子時計 98
4.1 技術概要 98
4.1.1 超微細エネルギー準位 98
4.1.2 自己較正 99
4.2 市場 100
4.3 ロードマップ 101
4.4 高周波発振器 104
4.4.1 新しい発振器 104
4.5 新しい原子時計技術 104
4.6 光原子時計 105
4.6.1 チップスケールの光時計 107
4.6.2 ラックサイズの原子時計 108
4.7 原子時計の小型化における課題 109
4.8 企業 110
4.9 SWOT分析 111
4.10 市場予測 112
4.10.1 市場全体 112
4.10.2 ベンチ/ラックスケールの原子時計 114
4.10.3 チップスケール原子時計 116
5 量子磁場センサー 119
5.1 技術概要 119
5.1.1 磁場の測定 120
5.1.2 感度 121
5.1.3 利用の動機 121
5.2 市場機会 123
5.3 性能 125
5.4 超伝導量子干渉素子（SQUID） 126
5.4.1 概要 126
5.4.2 動作原理 127
5.4.3 用途 128
5.4.4 企業 130
5.4.4 SWOT分析 130
5.5 光ポンピング磁力計（OPM） 131
5.5.1 はじめに 131
5.5.2 動作原理 131
5.5.3 用途 132
5.5.3.1 小型化 132
5.5.3.2 ナビゲーション 133
5.5.4 MEMS 製造 133
5.5.5 企業 135
5.5.6 SWOT 分析 135
5.6 トンネル磁気抵抗センサー（TMR） 136
5.6.1 概要 136
5.6.2 動作原理 136
5.6.3 用途 137
5.6.4 企業 138
5.6.4 SWOT分析 138
5.7 窒素空孔センター（N-V センター） 139
5.7.1 概要 139
5.7.2 動作原理 139
5.7.3 用途 140
5.7.4 合成ダイヤモンド 141
5.7.5 企業 143
5.7.6 SWOT分析 144
5.8 市場予測 145
6 量子重力計 148
6.1 技術概要 148
6.2 動作原理 149
6.3 用途 149
6.3.1 商用導入 150
6.3.2 他の技術との比較 151
6.4 ロードマップ 153
6.5 企業 154
6.6 市場予測 155
6.7 SWOT分析 156
7 量子ジャイロスコープ 158
7.1 技術の説明 158
7.1.1 慣性計測ユニット（IMU） 159
7.1.1.1 原子量子ジャイロスコープ 160
7.1.1.2 量子加速度計 162
7.1.1.2.1 動作原理 162
7.1.1.2.2 グレーティング磁気光学トラップ (MOT) 163
7.1.1.2.3 応用 163
7.1.1.2.4 企業 164
7.2 アプリケーション 165
7.3 ロードマップ 168
7.4 企業 169
7.5 市場予測 169
7.6 SWOT分析 172
8 量子イメージセンサー 173
8.1 技術概要 173
8.1.1 単一光子検出器 174
8.1.2 半導体単一光子検出器 174
8.1.3 超伝導単一光子検出器 175
8.2 応用 176
8.2.1 時間相関単一光子計数（TCSPC）機能を備えた単一光子アバランシェダイオード 177
8.2.2 バイオイメージング 178
8.3 SWOT分析 179
8.4 市場予測 180
8.5 企業 182
9 量子レーダー 185
9.1 技術概要 185
9.1.1 量子もつれ 186
9.1.2 ゴーストイメージング 187
9.1.3 量子ホログラフィー 188
9.2 応用 189
9.2.1 がん検出 189
9.2.2 血糖モニタリング 190
10 量子化学センサー 191
10.1 技術概要 191
10.2 商業活動 191
11 エンタングルメント光子を用いた分光測定 192
11.1 技術概要 192
11.2 主要技術 192
11.3 市場規模と成長見通し 193
11.4 主要企業および商業活動 194
11.5 成長の原動力と課題 194
11.6 市場予測 195
12 量子無線周波数（RF）フィールドセンサー 196
12.1 概要 196
12.2 量子 RF センサーの種類 198
12.3 リードバーグ原子を用いた電界センサーおよび無線受信機 200
12.3.1 原理 200
12.3.2 商用化 201
12.4 窒素空孔センター型ダイヤモンド電界センサーおよび無線受信機 202
12.4.1 原理 202
12.4.2 アプリケーション 203
12.5 市場と用途 205
12.6 市場予測 211
13 量子 NEMS および MEMS 214
13.1 技術概要 214
13.2 タイプ 214
13.3 種類 214
13.4 課題 215
14 ケーススタディ 217
14.1 医療分野における量子センサー：疾患の早期発見 217
14.2 軍事用途：高度なナビゲーションシステム 217
14.3 環境モニタリング 218
14.4 金融セクター：高頻度取引 218
14.5 量子インターネット：安全な通信ネットワーク 218
15 最終用途産業 220
15.1 ヘルスケアおよびライフサイエンス 220
15.1.1 医療画像 220
15.1.2 創薬 220
15.1.3 バイオセンシング 221
15.2 防衛・軍事 221
15.2 航法システム 221
15.2.2 水中探知 222
15.2.3 通信システム 222
15.3 環境モニタリング 223
15.3 気候変動研究 223
15.3.2 地質調査 224
15.3.3 自然災害予測 224
15.3.4 その他の用途 224
15.4 石油・ガス 225
15.4.1 探査および測量 225
15.4.2 パイプラインの監視 226
15.4.3 その他のアプリケーション 226
15.5 輸送および自動車 227
15.5.1 自動運転車 228
15.5.2 航空宇宙ナビゲーション 228
15.5.3 その他の用途 228
15.6 その他の業界 229
15.6.1 金融・銀行業 229
15.6.2 農業 229
15.6.3 建設 229
15.6.4 マイニング 229
16 企業プロフィール 231 （87 社の企業プロフィール）
17 付録 297
17.1 研究方法論 297
17.2 用語集 298
17.3 略語一覧 301
18 参考文献 302
図表リスト 表一覧 表1. 第1次および第2次量子革命。 16 表2. 量子センシング技術と応用。 17 表3. 2012年～2025年の量子技術への投資額（百万米ドル）、合計。 20 表4. 2024年～2025年の主要量子技術への投資。 23 表5. 量子技術に関する世界の政府主導の取り組み。 31 表6. 2024～2026年の量子センサー産業の動向。 32 表7. 量子センサーの市場推進要因。 35 表8. 量子センシングにおける市場および技術上の課題。 37 表9. 量子センサーにおける技術動向とイノベーション。 39 表10. 新たな応用分野とユースケース 42 表11. タイプ別量子センシング技術のベンチマーク。 45 表12. アプリケーション分野別の性能指標 46 表13. 技術成熟度レベル（TRL）および商用化状況 46 表14. 性能指標の比較。 47 表15. 現在の研究開発の重点分野 48 表16. 潜在的な破壊的技術。 49 表17. 量子センサーの世界市場（種類別、2018年～2047年）（百万米ドル）。 55 表18. 量子センサーの世界市場：数量別（単位）、2018年～2047年。 57 表19. 量子センサーの世界市場：センサー価格別、2025年～2047年（単位）。 59 表20. 量子センサーの世界市場：最終用途産業別、2018年～2047年（百万米ドル）。 61 表21. 量子センサーの世界市場：用途分野別、2026年～2047年（百万米ドル）。 63 表22. 量子センサーの種類 73 表23. 古典センサーと量子センサーの比較。 74 表24. 量子センサーにおける応用例。 75 表25. 量子センシングを実現するための技術的アプローチ 76 表 26. 量子センシングのための主要な技術プラットフォーム。 77 表27. 量子センシング技術と応用例。 80 表28. 量子センサーの価値提案。 83 表29. 量子センシング用コンポーネント。 86 表30. 原子およびダイヤモンドベースの量子センシング用特殊コンポーネント。 87 表31. チップスケール蒸気セルの開発に携わる企業。 89 表32. 量子センシング用VCSELを手掛ける企業。 91 表33. 量子センサー部品が直面する課題。 94 表34. 水晶振動子時計と原子時計の主な課題と限界。 98 表35. 原子時計のエンドユーザーと対象市場。 100 表36. 主要な市場の転換点と技術の移行。 103 表37. 原子時計の分数の不確かさを改善するために研究されている新しい手法。 106 表38. 高精度量子時間測定を開発している企業 110 表39. 原子時計分野の主要企業。 112 表40. 2025年～2047年の原子時計の世界市場（10億米ドル）。 113 表41. ベンチ／ラックスケール原子時計の世界市場、2026-2047年（百万米ドル）。 115 表42. チップスケール原子時計の世界市場、2026年～2047年（百万米ドル）。 117 表43. 磁場センサーの主要性能パラメータおよび指標の比較分析。 120 表44. 磁場センサーの種類。 122 表45. 各種量子磁場センサーの市場機会。 124 表46. 磁場センサーの性能。 126 表47. SQUIDの応用例。 128 表48. SQUID（超伝導量子干渉素子）の市場機会。 129 表49. SQUID分野の主要企業。 130 表50. 光励起型磁力計（OPM）の応用例。 132 表51. 小型OPM向けのMEMS製造技術。 134 表52. 光励起磁力計（OPM）の主要メーカー。 135 表53. TMR（トンネル磁気抵抗）センサーの応用分野。 137 表54. TMR（トンネル磁気抵抗）センサー市場の主要企業。 138 表55. N-Vセンター磁場センターの応用例 140 表56. 量子グレードダイヤモンド。 141 表57. 量子センシング向け合成ダイヤモンドのバリューチェーン。 142 表58. N-Vセンター型磁場センサーの主要企業。 144 表59. 量子磁場センサーの世界市場予測（タイプ別、2025年～2047年）（単位：百万米ドル）。 146 表60. 量子重力計の応用例 149 表61. 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その他の技術との比較表。 151 表62. 量子重力計の主要企業。 154 表63. 量子重力計の世界市場 2025-2047年（百万米ドル）。 155 表64. 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の比較。 158 表65. 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の比較。 161 表66. 量子加速度計の主要企業。 164 表67. 量子ジャイロスコープの市場と用途。 167 表68. 量子ジャイロスコープの主要企業。 169 表69. 2026年～2047年の量子ジャイロスコープおよび加速度計の世界市場（百万米ドル）。 170 表70. 量子イメージセンサーの種類とその主な特徴。 173 表71. 量子イメージセンサーの応用例。 176 表72. SPADを用いたバイオイメージングの応用例。 179 表73. 2025年～2047年の量子イメージセンサーの世界市場（百万米ドル）。 181 表74. 量子イメージセンサーの主要企業。 183 表75. 量子レーダーと従来のレーダーおよびライダー技術との比較。 186 表76. 量子レーダーの応用例。 189 表77. 量子もつれ光子を用いた主要な分光技術とその応用。 192 表78. 関連する市場セグメントと、もつれ光子を用いた分光測定との関連性 193 表79. 量子もつれ光子を用いた分光測定の推定市場規模、2025年～2036年（百万米ドル） 195 表80. 量子RFセンサーの価値提案 196 表81. 量子RFセンサーの種類 198 表82. 量子RFセンサーの市場 205 表83. 技術移行のマイルストーン 209 表84. 用途別導入スケジュール 210 表85. 量子RFセンサーの世界市場 2026-2047年（百万米ドル）。 212 表86. 量子NEMSおよびMEMSの種類。 214 表87. 医療・ライフサイエンス分野における量子センサー。 220 表88. 防衛・軍事分野における量子センサー 221 表89. 環境モニタリングにおける量子センサー 223 表90. 石油・ガス分野における量子センサー 225 表91. 交通分野における量子センサー 227 表92. 用語集。 298 表93. 略語一覧。 301 図一覧 図1. 量子コンピューティングの開発年表。 18 図2. 2012年～2025年の量子技術への投資額（単位：百万米ドル）、合計。 21 図3. 各国の量子イニシアチブと資金調達。 31 図4. 量子センサー：2040年までの市場および技術ロードマップ。 41 図5. 量子センサー産業の市場マップ。 54 図7. 量子センサーの世界市場（数量ベース、2018年～2047年）。 58 図8. 量子センサーの世界市場（センサー価格別、2025年～2047年）（単位）。 60 図9. 量子センサーの世界市場：最終用途産業別、2018年～2047年（百万米ドル）。 62 図10. 原子時計のロードマップ。 66 図11. 量子磁力計のロードマップ。 67 図12. 量子重力計のロードマップ。 68 図13. 慣性量子センサーのロードマップ。 69 図14. 量子RFセンサーのロードマップ。 70 図15. 単一光子検出器のロードマップ。 71 図16. Q.ANT量子粒子センサー。 84 図17. 量子センサー市場のSWOT分析。 85 図18. 量子センシング部品とその応用に関するロードマップ。 97 図19. 原子時計市場のロードマップ。 103 図20. ストロンチウム格子光学時計。 105 図21. NISTのコンパクト光時計。 107 図22. 原子時計のSWOT分析。 112 図23. 2025年～2047年の原子時計の世界市場（10億米ドル）。 114 図24. ベンチ／ラックスケール原子時計の世界市場、2026年～2047年（百万米ドル）。 116 図25. チップスケール原子時計の世界市場、2026年～2047年（百万米ドル）。 118 図26. 量子磁力計市場のロードマップ。 125 図27. SQUID磁力計の原理。 127 図28. SQUIDのSWOT分析。 131 図29. OPMのSWOT分析 136 図30. トンネル磁気抵抗のメカニズムとTMR比の表記形式。 136 図31. TMR（トンネル磁気抵抗）センサーのSWOT分析。 139 図32. N-Vセンター磁場センサーのSWOT分析。 145 図34. 量子重力計。 148 図35. 量子重力計の市場ロードマップ。 154 図36. 量子重力計の世界市場 2025-2047年（百万米ドル）。 156 図37. 量子重力計のSWOT分析。 157 図38. 慣性量子センサー市場のロードマップ。 169 図39. 量子ジャイロスコープおよび加速度計の世界市場（2026年～2047年、単位：百万米ドル）。 171 図40. 量子ジャイロスコープのSWOT分析。 172 図41. 量子イメージセンシングのSWOT分析。 180 図42. 量子イメージセンサーの世界市場（2025年～2047年、単位：百万米ドル）。 182 図43. 量子レーダーの原理。 185 図44. 量子レーダーのプロトタイプの図解。 186 図45. 量子RFセンサー市場のロードマップ（2023-2047年）。 209 図46. 量子RFセンサーの世界市場 2026-2047年（百万米ドル）。 213 図47. ColdQuantaのQuantum Core（左）、Physics Station（中央）、および原子制御チップ（右）。 250 図48. PsiQuantumのモジュール化された量子コンピューティングシステムのネットワーク構成。 262 図49. Quantum Brillianceのデバイス 271 図50. SpinMagIC量子センサー。 293
Summary
Quantum sensors exploit the fragility of quantum states — superposition, entanglement, and the exquisite sensitivity of atoms, photons and engineered defects to their environment — to measure physical quantities with a precision that classical instruments cannot approach. Because a quantum system's response is anchored to fundamental constants rather than to a manufactured reference, these devices offer measurements that are inherently accurate, drift-free and self-calibrating.
The field spans several distinct technology families. Quantum magnetometers — optically pumped, nitrogen-vacancy diamond and SQUID-based — detect magnetic fields weak enough to reveal neural activity or buried infrastructure. Atomic clocks provide timing stable enough to underpin navigation, telecommunications and financial networks. Cold-atom gravimeters and gravity gradiometers sense subsurface density variation without excavation. Quantum gyroscopes and accelerometers promise inertial navigation that does not drift when satellite signals are jammed, spoofed or simply unavailable. Single-photon detectors and quantum image sensors extend imaging into regimes of extreme low light. Rydberg-atom receivers sense radio-frequency fields across an enormous spectral range from a single aperture, while quantum radar and LiDAR, and quantum-enhanced spectroscopy, open further measurement modalities.
What unites these technologies commercially is not the physics but the engineering problem they share. Laboratory sensitivity has largely been demonstrated; the barrier to adoption is manufacturability. The decisive question is whether a device can be miniaturised, integrated onto a chip, fabricated using established semiconductor and photonic processes, and operated outside a controlled environment — without cryogenics, without a specialist to run it, and at a price the application can bear. Progress is therefore measured less in new records for sensitivity than in vapour cells produced at wafer scale, diamond substrates yielding consistent defects, photonic integration, and packaged systems that install in days rather than months.
Demand is currently led by defence and government, where resilient positioning, navigation and timing in GPS-denied environments, and electronic-warfare-resistant RF sensing, are treated as strategic capabilities. Healthcare follows, where magnetoencephalography and low-field magnetic resonance imaging offer diagnostic access without the cost and infrastructure of conventional systems. Industrial adoption is now emerging in earnest — semiconductor yield metrology, non-destructive testing, energy and power monitoring — and represents the point at which quantum sensing stops being a specialist instrument and becomes an embedded component.
The supply base reflects this transition: university spinouts and venture-backed startups developing the sensors themselves, established suppliers of the lasers, vapour cells, diamond and photonic components they depend on, and large aerospace, defence and industrial primes positioning to integrate them.
The Global Quantum Sensors Market 2027–2047 provides a comprehensive assessment of the sector across a twenty-year horizon. It sets out the underlying technologies and their comparative performance, assigns a technology readiness level to each sensor type with a documented basis for the assessment, and models the point at which each clears the specific manufacturing barrier standing between it and volume production. Market forecasts are built at the finished-sensor device level and presented by sensor type, by unit volume, by sensor price band, by end-use industry and by application area, with each view reconciling to a single revenue pool.
The report examines the drivers reshaping demand: the reorientation of government policy from research funding toward procurement and advance market commitments; the strategic priority now attached to navigation and timing that survives in GPS-denied and contested environments; the arrival of the first genuinely industrial applications in semiconductor metrology, non-destructive testing and energy optimisation; and the components and enabling technologies — lasers, vapour cells, synthetic diamond, integrated photonics, control electronics — on which the entire value chain depends.
It also maps the competitive landscape in detail, profiling companies across the value chain from sensor developers and component suppliers to systems integrators and the aerospace, defence and industrial primes positioning to embed these devices. Methodology, market definition and scope are stated explicitly, including what is counted, what is excluded, and why.
Contents include:
Table of Contents
1 EXECUTIVE SUMMARY 16
1.1 First and second quantum revolutions 16
1.2 Current quantum technology market landscape 18
1.2.1 Key developments 19
1.3 Investment landscape 19
1.4 Global government initiatives 30
1.5 Industry developments 2024-2026 32
1.6 Market Drivers 35
1.7 Market and technology challenges 37
1.8 Technology trends and innovations 38
1.9 Market forecast and future outlook 40
1.9.1 Short-term Outlook (2025-2027) 40
1.9.2 Medium-term Outlook (2028-2031) 40
1.9.3 Long-term Outlook (2032-2047) 40
1.10 Emerging applications and use cases 42
1.11 Quantum Navigation 44
1.12 Benchmarking of Quantum Sensor Technologies 45
1.13 Potential Disruptive Technologies 49
1.14 Market Map 51
1.15 Global market for quantum sensors 55
1.15.1 By sensor type 55
1.15.2 By volume 56
1.15.3 By sensor price 58
1.15.4 By end use industry 60
1.15.5 By Application Area 62
1.16 Quantum Sensors Roadmapping 65
1.16.1 Atomic clocks 65
1.16.2 Quantum magnetometers 66
1.16.3 Quantum gravimeters 67
1.16.4 Inertial quantum sensors 68
1.16.5 Quantum RF sensors 69
1.16.6 Single photon detectors 70
1.17 International Standardization Landscape 72
2 INTRODUCTION 73
2.1 What is quantum sensing? 73
2.2 Types of quantum sensors 73
2.2.1 Comparison between classical and quantum sensors 74
2.3 Quantum Sensing Principles 75
2.4 Quantum Phenomena 76
2.5 Technology Platforms 77
2.6 Quantum Sensing Technologies and Applications 79
2.7 Value proposition for quantum sensors 83
2.8 SWOT Analysis 84
3 QUANTUM SENSING COMPONENTS 86
3.1 Overview 86
3.2 Specialized components 87
3.3 Vapor cells 88
3.3.1 Overview 88
3.3.2 Manufacturing 88
3.3.3 Alkali azides 89
3.3.4 Companies 89
3.4 VCSELs 90
3.4.1 Overview 90
3.4.2 Quantum sensor miniaturization 91
3.4.3 Companies 91
3.5 Control electronics for quantum sensors 92
3.6 Integrated photonic and semiconductor technologies 93
3.7 Challenges 93
3.8 Roadmap 96
4 ATOMIC CLOCKS 98
4.1 Technology Overview 98
4.1.1 Hyperfine energy levels 98
4.1.2 Self-calibration 99
4.2 Markets 100
4.3 Roadmap 101
4.4 High frequency oscillators 104
4.4.1 Emerging oscillators 104
4.5 New atomic clock technologies 104
4.6 Optical atomic clocks 105
4.6.1 Chip-scale optical clocks 107
4.6.2 Rack-sized atomic clocks 108
4.7 Challenge in atomic clock miniaturization 109
4.8 Companies 110
4.9 SWOT analysis 111
4.10 Market forecasts 112
4.10.1 Total market 112
4.10.2 Bench/rack-scale atomic clocks 114
4.10.3 Chip-scale atomic clocks 116
5 QUANTUM MAGNETIC FIELD SENSORS 119
5.1 Technology overview 119
5.1.1 Measuring magnetic fields 120
5.1.2 Sensitivity 121
5.1.3 Motivation for use 121
5.2 Market opportunity 123
5.3 Performance 125
5.4 Superconducting Quantum Interference Devices (Squids) 126
5.4.1 Introduction 126
5.4.2 Operating principle 127
5.4.3 Applications 128
5.4.4 Companies 130
5.4.5 SWOT analysis 130
5.5 Optically Pumped Magnetometers (OPMs) 131
5.5.1 Introduction 131
5.5.2 Operating principle 131
5.5.3 Applications 132
5.5.3.1 Miniaturization 132
5.5.3.2 Navigation 133
5.5.4 MEMS manufacturing 133
5.5.5 Companies 135
5.5.6 SWOT analysis 135
5.6 Tunneling Magneto Resistance Sensors (TMRs) 136
5.6.1 Introduction 136
5.6.2 Operating principle 136
5.6.3 Applications 137
5.6.4 Companies 138
5.6.5 SWOT analysis 138
5.7 Nitrogen Vacancy Centers (N-V Centers) 139
5.7.1 Introduction 139
5.7.2 Operating principle 139
5.7.3 Applications 140
5.7.4 Synthetic diamonds 141
5.7.5 Companies 143
5.7.6 SWOT analysis 144
5.8 Market forecasts 145
6 QUANTUM GRAVIMETERS 148
6.1 Technology overview 148
6.2 Operating principle 149
6.3 Applications 149
6.3.1 Commercial deployment 150
6.3.2 Comparison with other technologies 151
6.4 Roadmap 153
6.5 Companies 154
6.6 Market forecasts 155
6.7 SWOT analysis 156
7 QUANTUM GYROSCOPES 158
7.1 Technology description 158
7.1.1 Inertial Measurement Units (IMUs) 159
7.1.1.1 Atomic quantum gyroscopes 160
7.1.1.2 Quantum accelerometers 162
7.1.1.2.1 Operating Principles 162
7.1.1.2.2 Grating magneto-optical traps (MOTs) 163
7.1.1.2.3 Applications 163
7.1.1.2.4 Companies 164
7.2 Applications 165
7.3 Roadmap 168
7.4 Companies 169
7.5 Market forecasts 169
7.6 SWOT analysis 172
8 QUANTUM IMAGE SENSORS 173
8.1 Technology overview 173
8.1.1 Single photon detectors 174
8.1.2 Semiconductor single photon detectors 174
8.1.3 Superconducting single photon detectors 175
8.2 Applications 176
8.2.1 Single Photon Avalanche Diodes with Time-Correlated Single Photon Counting (TCSPC 177
8.2.2 Bioimaging 178
8.3 SWOT analysis 179
8.4 Market forecast 180
8.5 Companies 182
9 QUANTUM RADAR 185
9.1 Technology overview 185
9.1.1 Quantum entanglement 186
9.1.2 Ghost imaging 187
9.1.3 Quantum holography 188
9.2 Applications 189
9.2.1 Cancer detection 189
9.2.2 Glucose Monitoring 190
10 QUANTUM CHEMICAL SENSORS 191
10.1 Technology overview 191
10.2 Commercial activities 191
11 SPECTROSCOPIC MEASUREMENT USING ENTANGLED PHOTONS 192
11.1 Technology overview 192
11.2 Key techniques 192
11.3 Market size and growth outlook 193
11.4 Key companies and commercial activities 194
11.5 Growth drivers and challenges 194
11.6 Market forecast 195
12 QUANTUM RADIO FREQUENCY (RF) FIELD SENSORS 196
12.1 Overview 196
12.2 Types of Quantum RF Sensors 198
12.3 Rydberg Atom Based Electric Field Sensors and Radio Receivers 200
12.3.1 Principles 200
12.3.2 Commercialization 201
12.4 Nitrogen-Vacancy Centre Diamond Electric Field Sensors and Radio Receivers 202
12.4.1 Principles 202
12.4.2 Applications 203
12.5 Market and applications 205
12.6 Market forecast 211
13 QUANTUM NEMS AND MEMS 214
13.1 Technology overview 214
13.2 Types 214
13.3 Applications 215
13.4 Challenges 215
14 CASE STUDIES 217
14.1 Quantum Sensors in Healthcare: Early Disease Detection 217
14.2 Military Applications: Enhanced Navigation Systems 217
14.3 Environmental Monitoring 218
14.4 Financial Sector: High-Frequency Trading 218
14.5 Quantum Internet: Secure Communication Networks 218
15 END-USE INDUSTRIES 220
15.1 Healthcare and Life Sciences 220
15.1.1 Medical Imaging 220
15.1.2 Drug Discovery 220
15.1.3 Biosensing 221
15.2 Defence and Military 221
15.2.1 Navigation Systems 221
15.2.2 Underwater Detection 222
15.2.3 Communication Systems 222
15.3 Environmental Monitoring 223
15.3.1 Climate Change Research 223
15.3.2 Geological Surveys 224
15.3.3 Natural Disaster Prediction 224
15.3.4 Other Applications 224
15.4 Oil and Gas 225
15.4.1 Exploration and Surveying 225
15.4.2 Pipeline Monitoring 226
15.4.3 Other Applications 226
15.5 Transportation and Automotive 227
15.5.1 Autonomous Vehicles 228
15.5.2 Aerospace Navigation 228
15.5.3 Other Applications 228
15.6 Other Industries 229
15.6.1 Finance and Banking 229
15.6.2 Agriculture 229
15.6.3 Construction 229
15.6.4 Mining 229
16 COMPANY PROFILES 231 (87 company profiles)
17 APPENDICES 297
17.1 Research Methodology 297
17.2 Glossary of Terms 298
17.3 List of Abbreviations 301
18 REFERENCES 302
List of Tables/Graphs
List of Tables
Table 1. First and second quantum revolutions. 16
Table 2. Quantum Sensing Technologies and Applications. 17
Table 3. Quantum Technology investments 2012-2025 (millions USD), total. 20
Table 4. Major Quantum Technologies Investments 2024-2025. 23
Table 5. Global government initiatives in quantum technologies. 31
Table 6. Quantum Sensor industry developments 2024-2026. 32
Table 7. Market Drivers for Quantum Sensors. 35
Table 8. Market and technology challenges in quantum sensing. 37
Table 9. Technology Trends and Innovations in Quantum Sensors. 39
Table 10. Emerging Applications and Use Cases 42
Table 11. Benchmarking of Quantum Sensing Technologies by Type. 45
Table 12. Performance Metrics by Application Domain. 46
Table 13. Technology Readiness Levels (TRL) and Commercialization Status 46
Table 14. Comparative Performance Metrics. 47
Table 15.Current Research and Development Focus Areas 48
Table 16. Potential Disruptive Technologies. 49
Table 17. Global market for quantum sensors, by types, 2018-2047 (Millions USD). 55
Table 18. Global market for quantum sensors, by volume (Units), 2018-2047. 57
Table 19. Global market for quantum sensors, by sensor price, 2025-2047 (Units). 59
Table 20. Global market for quantum sensors, by end use industry, 2018-2047 (Millions USD). 61
Table 21. Global market for quantum sensors, by application area, 2026–2047 (Millions USD). 63
Table 22.Types of Quantum Sensors 73
Table 23. Comparison between classical and quantum sensors. 74
Table 24. Applications in quantum sensors. 75
Table 25. Technology approaches for enabling quantum sensing 76
Table 26. Key technology platforms for quantum sensing. 77
Table 27. Quantum sensing technologies and applications. 80
Table 28. Value proposition for quantum sensors. 83
Table 29. Components for quantum sensing. 86
Table 30. Specialized components for atomic and diamond-based quantum sensing. 87
Table 31. Companies in Chip-Scale Vapor Cell Development. 89
Table 32. Companies in VCSELs for Quantum Sensing. 91
Table 33. Challenges for Quantum Sensor Components. 94
Table 34. Key challenges and limitations of quartz crystal clocks vs. atomic clocks. 98
Table 35. Atomic clocks End users and addressable markets. 100
Table 36. Key Market Inflection Points and Technology Transitions. 103
Table 37. New modalities being researched to improve the fractional uncertainty of atomic clocks. 106
Table 38. Companies developing high-precision quantum time measurement 110
Table 39. Key players in atomic clocks. 112
Table 40. Global market for atomic clocks 2025-2047 (Billions USD). 113
Table 41. Global market for Bench/rack-scale atomic clocks, 2026-2047 (Millions USD). 115
Table 42. Global market for Chip-scale atomic clocks, 2026-2047 (Millions USD). 117
Table 43. Comparative analysis of key performance parameters and metrics of magnetic field sensors. 120
Table 44. Types of magnetic field sensors. 122
Table 45. Market opportunity for different types of quantum magnetic field sensors. 124
Table 46. Performance of magnetic field sensors. 126
Table 47. Applications of SQUIDs. 128
Table 48. Market opportunities for SQUIDs (Superconducting Quantum Interference Devices). 129
Table 49. Key players in SQUIDs. 130
Table 50. Applications of optically pumped magnetometers (OPMs). 132
Table 51. MEMS Manufacturing Techniques for Miniaturized OPMs. 134
Table 52. Key players in Optically Pumped Magnetometers (OPMs). 135
Table 53. Applications for TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors. 137
Table 54. Market players in TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors. 138
Table 55. Applications of N-V center magnetic field centers 140
Table 56. Quantum Grade Diamond. 141
Table 57. Synthetic Diamond Value Chain for Quantum Sensing. 142
Table 58. Key players in N-V center magnetic field sensors. 144
Table 59. Global market forecasts for quantum magnetic field sensors, by type, 2025-2047 (Millions USD). 146
Table 60. Applications of quantum gravimeters 149
Table 61. Comparative table between quantum gravity sensing and some other technologies commonly used for underground mapping. 151
Table 62. Key players in quantum gravimeters. 154
Table 63. Global market for Quantum gravimeters 2025-2047 (Millions USD). 155
Table 64. Comparison of quantum gyroscopes with MEMs gyroscopes and optical gyroscopes. 158
Table 65. Comparison of Quantum Gyroscopes with MEMS Gyroscopes and Optical Gyroscopes. 161
Table 66. Key Players in Quantum Accelerometers. 164
Table 67. Markets and applications for quantum gyroscopes. 167
Table 68. Key players in quantum gyroscopes. 169
Table 69. Global market for for quantum gyroscopes and accelerometers 2026-2047 (millions USD). 170
Table 70. Types of quantum image sensors and their key features. 173
Table 71. Applications of quantum image sensors. 176
Table 72. SPAD Bioimaging Applications. 179
Table 73. Global market for quantum image sensors 2025-2047 (Millions USD). 181
Table 74. Key players in quantum image sensors. 183
Table 75. Comparison of quantum radar versus conventional radar and lidar technologies. 186
Table 76. Applications of quantum radar. 189
Table 77. Key spectroscopic techniques using entangled photons and their applications. 192
Table 78. Related market segments and their relevance to spectroscopic measurement using entangled photons 193
Table 79. Estimated market size for spectroscopic measurement using entangled photons, 2025–2036 (USD Millions) 195
Table 80. Value Proposition of Quantum RF Sensors 196
Table 81. Types of Quantum RF Sensors 198
Table 82. Markets for Quantum RF Sensors 205
Table 83. Technology Transition Milestones. 209
Table 84. Application-Specific Adoption Timeline 210
Table 85. Global market for quantum RF sensors 2026-2047 (Millions USD). 212
Table 86.Types of Quantum NEMS and MEMS. 214
Table 87. Quantum Sensors in Healthcare and Life Sciences. 220
Table 88. Quantum Sensors in Defence and Military 221
Table 89. Quantum Sensors in Environmental Monitoring 223
Table 90. Quantum Sensors in Oil and Gas 225
Table 91. Quantum Sensors in Transportation. 227
Table 92.Glossary of terms. 298
Table 93. List of Abbreviations. 301
List of Figures
Figure 1. Quantum computing development timeline. 18
Figure 2. Quantum Technology investments 2012-2025 (millions USD), total. 21
Figure 3. National quantum initiatives and funding. 31
Figure 4. Quantum Sensors: Market and Technology Roadmap to 2040. 41
Figure 5. Quantum sensor industry market map. 54
Figure 7. Global market for quantum sensors, by volume, 2018-2047. 58
Figure 8. Global market for quantum sensors, by sensor price, 2025-2047 (Units). 60
Figure 9. Global market for quantum sensors, by end use industry, 2018-2047 (Millions USD). 62
Figure 10. Atomic clocks roadmap. 66
Figure 11. Quantum magnetometers roadmap. 67
Figure 12. Quantum gravimeters roadmap. 68
Figure 13. Inertial quantum sensors roadmap. 69
Figure 14. Quantum RF sensors roadmap. 70
Figure 15. Single photon detectors roadmap. 71
Figure 16. Q.ANT quantum particle sensor. 84
Figure 17. SWOT analysis for quantum sensors market. 85
Figure 18. Roadmap for quantum sensing components and their applications. 97
Figure 19. Atomic clocks market roadmap. 103
Figure 20. Strontium lattice optical clock. 105
Figure 21. NIST's compact optical clock. 107
Figure 22. SWOT analysis for atomic clocks. 112
Figure 23. Global market for atomic clocks 2025-2047 (Billions USD). 114
Figure 24. Global market for Bench/rack-scale atomic clocks, 2026-2047 (Millions USD). 116
Figure 25. Global market for Chip-scale atomic clocks, 2026-2047 (Millions USD). 118
Figure 26. Quantum Magnetometers Market Roadmap. 125
Figure 27.Principle of SQUID magnetometer. 127
Figure 28. SWOT analysis for SQUIDS. 131
Figure 29. SWOT analysis for OPMs 136
Figure 30. Tunneling magnetoresistance mechanism and TMR ratio formats. 136
Figure 31. SWOT analysis for TMR (Tunneling Magnetoresistance) sensors. 139
Figure 32. SWOT analysis for N-V Center Magnetic Field Sensors. 145
Figure 34. Quantum Gravimeter. 148
Figure 35. Quantum gravimeters Market roadmap. 154
Figure 36. Global market for Quantum gravimeters 2025-2047 (Millions USD). 156
Figure 37. SWOT analysis for Quantum Gravimeters. 157
Figure 38. Inertial Quantum Sensors Market roadmap. 169
Figure 39. Global market for quantum gyroscopes and accelerometers 2026-2047 (millions USD). 171
Figure 40. SWOT analysis for Quantum Gyroscopes. 172
Figure 41. SWOT analysis for Quantum image sensing. 180
Figure 42. Global market for quantum image sensors 2025-2047 (Millions USD). 182
Figure 43. Principle of quantum radar. 185
Figure 44. Illustration of a quantum radar prototype. 186
Figure 45. Quantum RF Sensors Market Roadmap (2023-2047). 209
Figure 46. Global market for quantum RF sensors 2026-2047 (Millions USD). 213
Figure 47. ColdQuanta Quantum Core (left), Physics Station (middle) and the atoms control chip (right). 250
Figure 48. PsiQuantum’s modularized quantum computing system networks. 262
Figure 49. Quantum Brilliance device 271
Figure 50. SpinMagIC quantum sensor. 293
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