W tym artykule omówimy rodzaje technologii czujników kwantowych, ich wpływ na produkcję i kierunek rozwoju tej dziedziny. Wierzyć lub nie, czujniki kwantowe to dziedzina technologii, która istnieje od ponad 50 lat i jest obecnie szeroko stosowana w laserach, takich jak LIDAR, obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI) i ogniwach fotowoltaicznych.
Chociaż społeczeństwo już korzysta z dobrodziejstw tych technologii, nie są one tak dobrze znane jak szeroko omawiane obliczenia kwantowe i komunikacja kwantowa. Często cytowana „przewaga kwantowa” odnosi się do zdolności komputerów kwantowych do rozwiązywania problemów w bardzo krótkich okresach czasu, co sprawia, że wcześniej niepraktyczne i złożone problemy stają się wykonalne. Komunikacja kwantowa jest często omawiana w kontekście cyberbezpieczeństwa. Oba obszary rozwijają się szybko, ale wciąż brakuje im kilku lat, aby stały się wszechobecne.
Główne podejścia do wykrywania kwantowego to fotonika i układy półprzewodnikowe. Fotonika zajmuje się manipulacją światłem na wiele sposobów, podczas gdy układy półprzewodnikowe zajmują się czujnikami, które znajdują się w znanym stanie kwantowym, który zmienia się w wyniku interakcji ze bodźcem (tym, co chcesz zmierzyć). W ramach tych podejść technologie wykrywania kwantowego dzielą się na pięć różnych kategorii i mają uzupełniające się mocne strony.
(1) Obrazowanie kwantowe- wykorzystanie lidaru/radaru kwantowego do wykrywania ruchomych lub ukrytych obiektów, przy czym najbardziej znanym obszarem zastosowania jest obrona narodowa.
(2) Czujniki elektromagnetyczne kwantowe- Te czujniki mierzą dynamiczne pola elektromagnetyczne za pomocą centrów wakatów azotowych, par atomowych i obwodów nadprzewodzących. Są również stosowane w zastosowaniach obronnych, ale są również używane w opiece zdrowotnej, takiej jak MRI.
(3) Grawimetry& Gradiometry- Mierzą odpowiednio siłę i zmienność pola grawitacyjnego. Obecne zastosowania obejmują zjawiska geofizyczne pod powierzchnią i są głównie wykorzystywane w sektorze energetycznym do znajdowania zbiorników.
(4) Termometry& Barometry (MmiarkowanieTtemperatura& AatmosferycznyPuspokoić,R(odpowiednio)- te specjalistyczne narzędzia są o wiele bardziej czułe od tych stosowanych zazwyczaj i osiągają większą dokładność w newralgicznych zastosowaniach, takich jak okręty podwodne czy samoloty, dzięki wykorzystaniu zimnych chmur atomów i nadprzewodzących urządzeń interfejsu kwantowego.
(5) KonkretnySczucAaplikacjeWto jestQuantumCobliczenia lubCkomunikacja lubA CpołączenieBinny- aplikacje te muszą być dalej rozwijane w miarę rozwoju technologii obliczeń kwantowych i komunikacji.
Początkowo technologia czujników kwantowych była stosowana w produktach, które powszechnie widzimy dzisiaj, takich jak aparaty cyfrowe. Następna generacja technologii czujników kwantowych, która stanie się dostępna komercyjnie, przyniesie korzyści producentom na wiele sposobów: poprzez zapewnienie niezwykle wysokiej czułości w pomiarach, w których wymagana jest precyzja i dokładność, oraz poprzez regularne pojawianie się nowych przypadków użycia w przemyśle lotniczym, biomedycznym, chemicznym, motoryzacyjnym i telekomunikacyjnym. Jest to możliwe, ponieważ te czujniki wykorzystują właściwości kwantowe systemów do pomiaru małych zmian fizycznych i cech w tych systemach.
Następna generacja technologii czujników kwantowych jest zaprojektowana tak, aby była mniejsza, lżejsza i bardziej opłacalna niż jej poprzedniczka, i oferuje niewiarygodnie wysoką rozdzielczość pomiaru w porównaniu z tradycyjnymi technologiami czujników. Wczesne przypadki użycia obejmują pomiary kontroli jakości produktów wysokiej jakości poprzez identyfikację drobnych defektów, rygorystyczne pomiary produktów precyzyjnych i testy nieniszczące poprzez pomiar tego, co jest ukryte pod powierzchnią.
Obecne bariery dla przyjęcia technologii czujników kwantowych nowej generacji obejmują koszty rozwoju i czas, co może opóźnić przyjęcie w całej branży. Inne wyzwania obejmują integrację nowych czujników z istniejącymi ramami danych i standaryzację w branży — kwestie, które odzwierciedlają wiele wyzwań związanych z przyjmowaniem i asymilacją powstających technologii. Branże, które są mniej wrażliwe na cenę i odniosą największe korzyści, przejmą inicjatywę. Gdy branże obronna, biotechnologiczna i motoryzacyjna zademonstrują zastosowania i przypadki biznesowe dla tych wrażliwych technologii, pojawią się dodatkowe przypadki użycia w miarę rozwoju i skalowania technologii. Metody i techniki pomiaru w wyższych rozdzielczościach staną się jeszcze ważniejsze, ponieważ branża produkcyjna przyjmie nowe technologie w celu zwiększenia dokładności i elastyczności bez poświęcania jakości lub produktywności.
Ważne jest, aby skupić się na korzyściach, jakie można osiągnąć, łącząc inne wiodące technologie z czujnikami kwantowymi, takimi jak sieci bezprzewodowe. Branże związane z produkcją, takie jak budownictwo i górnictwo, również odniosą korzyści. Jeśli technologia będzie w stanie rozwinąć te czujniki, aby były wystarczająco małe i tanie, potencjalnie mogłyby trafić również do Twojego smartfona.
Czas publikacji: 30-01-2024