W tym artykule omówimy rodzaje technologii wykrywania kwantowego, ich wpływ na produkcję i kierunek, w jakim zmierza ta dziedzina. Wierzcie lub nie, ale wykrywanie kwantowe to dziedzina technologii, która istnieje od ponad 50 lat i jest obecnie szeroko stosowana w laserach, takich jak LIDAR, rezonans magnetyczny (MRI) i ogniwa fotowoltaiczne.
Choć społeczeństwo już czerpie korzyści z tych technologii, nie są one tak znane, jak szeroko dyskutowane obliczenia kwantowe i komunikacja kwantowa. Często cytowana „przewaga kwantowa” odnosi się do zdolności komputerów kwantowych do rozwiązywania problemów w bardzo krótkich okresach czasu, dzięki czemu możliwe są wcześniej niepraktyczne i złożone problemy. Komunikacja kwantowa jest często omawiana w kontekście cyberbezpieczeństwa. Obydwa obszary szybko się rozwijają, ale brakuje im jeszcze kilku lat, aby stały się wszechobecne.
Główne podejścia do wykrywania kwantowego to fotonika i układy półprzewodnikowe. Fotonika zajmuje się manipulacją światłem na różne sposoby, podczas gdy systemy półprzewodnikowe zajmują się czujnikami, które znajdują się w znanym stanie kwantowym, który zmienia się w wyniku interakcji z bodźcem (tym, co chcesz zmierzyć). W ramach tych podejść technologie wykrywania kwantowego można podzielić na pięć różnych kategorii, a ich zalety uzupełniają się.
(1) Obrazowanie kwantowe- wykorzystanie lidaru/radaru kwantowego do wykrywania obiektów ruchomych lub ukrytych, przy czym najbardziej znanym obszarem zastosowań jest obrona narodowa.
(2) Kwantowe czujniki elektromagnetyczne- Czujniki te mierzą dynamiczne pola elektromagnetyczne za pomocą centrów wakatów azotowych, par atomowych i obwodów nadprzewodzących. Są one również wykorzystywane w zastosowaniach obronnych, ale są również wykorzystywane w opiece zdrowotnej, np. w rezonansach magnetycznych.
(3) Grawimetry& Gradiometry- Mierzą odpowiednio siłę i zmienność pola grawitacyjnego. Obecne zastosowania obejmują zjawiska geofizyczne zachodzące pod powierzchnią i są wykorzystywane głównie w sektorze energetycznym do wyszukiwania złóż.
(4) Termometry& Baromametry (MmierzenieTtemperatura& AtmosferycznyPucisk,Rodpowiednio)- te specjalistyczne narzędzia są znacznie bardziej czułe niż zwykle używane i osiągają większą dokładność w zastosowaniach krytycznych, takich jak łodzie podwodne czy samoloty, dzięki zastosowaniu chmur zimnych atomów i nadprzewodzących urządzeń interfejsu kwantowego.
(5) SpecyficzneSsensowanieAzastosowaniaWitQuantumCobliczanie lubCkomunikacja lubA CkombinacjaBinne- aplikacje te wymagają dalszego rozwoju w miarę dojrzewania technologii obliczeń kwantowych i komunikacji.
Początkowo technologię wykrywania kwantowego stosowano w powszechnie dziś spotykanych produktach, takich jak aparaty cyfrowe. Następna generacja technologii wykrywania kwantowego, która stanie się dostępna na rynku, przyniesie producentom wielorakie korzyści: zapewniając niezwykle wysoką czułość w pomiarach, w których wymagana jest precyzja i dokładność, oraz poprzez regularne pojawianie się nowych przypadków użycia w przemyśle lotniczym, biomedycznym, chemicznym , motoryzacyjnej i telekomunikacyjnej. Jest to możliwe, ponieważ czujniki te wykorzystują właściwości kwantowe systemów do pomiaru małych zmian fizycznych i cech tych systemów.
Następna generacja technologii wykrywania kwantowego została zaprojektowana tak, aby była mniejsza, lżejsza i bardziej opłacalna niż jej poprzedniczka oraz zapewniała niewiarygodnie wysoką rozdzielczość pomiarów w porównaniu z tradycyjnymi technologiami wykrywania. Wczesne przypadki użycia obejmują pomiary kontroli jakości produktów wysokiej jakości poprzez identyfikację drobnych defektów, rygorystyczne pomiary produktów precyzyjnych oraz badania nieniszczące poprzez pomiar tego, co jest ukryte pod powierzchnią.
Obecne bariery we wdrażaniu technologii wykrywania kwantowego nowej generacji obejmują koszty i czas rozwoju, co może opóźnić przyjęcie technologii w całej branży. Inne wyzwania obejmują integrację nowych czujników z istniejącymi strukturami danych i standaryzację w branży – kwestie, które odzwierciedlają wiele wyzwań związanych z przyjmowaniem i przyswajaniem nowych technologii. Wiodącą pozycję przejmą branże, które są mniej wrażliwe na ceny i odniosą największe korzyści. Kiedy przemysł obronny, biotechnologiczny i motoryzacyjny przedstawi zastosowania i uzasadnienia biznesowe dla tych wrażliwych technologii, w miarę ewolucji i skalowania technologii pojawią się dodatkowe przypadki użycia. Metody i techniki pomiarów w wyższych rozdzielczościach staną się jeszcze ważniejsze, w miarę jak przemysł produkcyjny wdraża nowe technologie w celu poprawy dokładności i elastyczności bez utraty jakości i produktywności.
Ważne jest, aby skupić się na korzyściach, jakie można osiągnąć poprzez połączenie innych wiodących technologii z czujnikami kwantowymi, takich jak sieci bezprzewodowe. Skorzystają także branże związane z produkcją, takie jak budownictwo i górnictwo. Jeśli dzięki technologii uda się opracować te czujniki, aby były wystarczająco małe i tanie, mogłyby potencjalnie znaleźć się również w Twoim smartfonie.
Czas publikacji: 30 stycznia 2024 r