Ebben a cikkben a kvantumérzékelési technológiák típusait, a gyártásra gyakorolt hatásukat és a terület jelenlegi fejlődési irányát tárgyaljuk. Akár hiszed, akár nem, a kvantumérzékelés egy olyan technológiai terület, amely több mint 50 éve létezik, és ma már széles körben használják olyan lézerekben, mint a LIDAR, a mágneses rezonancia képalkotás (MRI) és a fotovoltaikus cellák.
Bár a társadalom már élvezi ezen technológiák előnyeit, mégsem annyira ismertek, mint a széles körben tárgyalt kvantum-számítástechnika és kvantumkommunikáció. A gyakran emlegetett „kvantumelőny” a kvantumszámítógépek azon képességére utal, hogy nagyon rövid idő alatt képesek megoldani a problémákat, lehetővé téve a korábban gyakorlatilag kivitelezhetetlen és összetett problémák megoldását. A kvantumkommunikációt gyakran tárgyalják a kiberbiztonság kontextusában. Mindkét terület gyorsan növekszik, de még mindig több év választja el őket attól, hogy mindenütt jelen legyenek.
A kvantumérzékelés fő megközelítései a fotonika és a szilárdtest rendszerek. A fotonika a fény különféle módokon történő manipulálásával foglalkozik, míg a szilárdtest rendszerek olyan érzékelőkkel foglalkoznak, amelyek egy ismert kvantumállapotban vannak, amely egy ingerrel (amit mérni szeretnénk) való kölcsönhatás eredményeként megváltozik. Ezen megközelítéseken belül a kvantumérzékelési technológiák öt különböző kategóriába sorolhatók, és egymást kiegészítő erősségekkel rendelkeznek.
(1) Kvantumképalkotás- kvantum lidar/radar használata mozgó vagy rejtett tárgyak észlelésére, a legismertebb alkalmazási terület a nemzetvédelem.
(2) Kvantum-elektromágneses érzékelők- Ezek az érzékelők dinamikus elektromágneses mezőket mérnek nitrogén üresedési központok, atomgőzök és szupravezető áramkörök segítségével. Védelmi alkalmazásokban is használják őket, de az egészségügyben is, például MRI-vizsgálatokhoz.
(3) Graviméterek& Gradiométerek- A gravitációs tér erősségét, illetve változását mérik. A jelenlegi alkalmazások közé tartoznak a felszín alatti geofizikai jelenségek, és főként az energiaszektorban használják őket rezervoárok keresésére.
(4) Hőmérők& Barométerek (MmérésThőmérséklet& AlégköriPbiztosítékot,Rkülönösen)- ezek a speciális eszközök sokkal érzékenyebbek, mint a szokásosan használtak, és nagyobb pontosságot érnek el kritikus alkalmazásokban, például tengeralattjárókon vagy repülőgépeken, hideg atomfelhők és szupravezető kvantum interfészeszközök használatával.
(5) SpecifikusSbevonatAalkalmazásokWithQuantumCszámítástechnika vagyCkommunikáció vagyA CkombinációjaBmásik- ezeket az alkalmazásokat tovább kell fejleszteni a kvantum-számítástechnika és a kommunikációs technológiák fejlődésével.
A kvantumérzékelési technológiát kezdetben olyan termékekben használták, amelyeket ma is gyakran látunk, például digitális fényképezőgépekben. A kvantumérzékelési technológia következő generációja, amely kereskedelmi forgalomba kerül, számos szempontból előnyös lesz a gyártók számára: rendkívül nagy érzékenységet biztosít a precizitást és pontosságot igénylő mérésekben, valamint új felhasználási esetek rendszeres megjelenése révén a repülőgépiparban, az orvosbiológiai, a vegyiparban, az autóiparban és a telekommunikációs iparban. Ez azért lehetséges, mert ezek az érzékelők a rendszerek kvantumtulajdonságait használják fel a rendszerekben bekövetkező apró fizikai változások és jellemzők mérésére.
A kvantumérzékelési technológia következő generációját kisebbre, könnyebbre és költséghatékonyabbra tervezték elődjénél, és hihetetlenül nagy mérési felbontást kínál a hagyományos érzékelési technológiákhoz képest. A korai alkalmazási esetek közé tartoznak a kiváló minőségű termékek minőségellenőrzési mérései apró hibák azonosításával, a precíziós termékek szigorú mérései, valamint a roncsolásmentes vizsgálatok a felszín alatt rejlő dolgok mérésével.
A következő generációs kvantumérzékelési technológiák bevezetésének jelenlegi akadályai közé tartoznak a fejlesztési költségek és az idő, amelyek késleltethetik az elterjedést az egész iparágban. További kihívások közé tartozik az új érzékelők integrálása a meglévő adatkeretrendszerekkel és az iparágon belüli szabványosítás – ezek a kérdések tükrözik az új technológiák bevezetésének és elsajátításának számos kihívását. Azok az iparágak, amelyek kevésbé árérzékenyek és a legtöbbet profitálnak belőle, átveszik a vezető szerepet. Miután a védelmi, a biotechnológiai és az autóipar bemutatta ezen érzékeny technológiák alkalmazásait és üzleti terveit, további felhasználási esetek jelennek meg a technológia fejlődésével és skálázódásával. A nagyobb felbontású mérési módszerek és technikák még fontosabbá válnak, ahogy a gyártóipar új technológiákat alkalmaz a pontosság és a rugalmasság javítása érdekében a minőség vagy a termelékenység feláldozása nélkül.
Fontos azokra az előnyökre összpontosítani, amelyeket más vezető technológiák, például a vezeték nélküli hálózatok kvantumérzékeléssel való kombinálásával lehet elérni. A gyártással kapcsolatos iparágak, mint például az építőipar és a bányászat, szintén profitálnak ebből. Ha a technológia képes ezeket az érzékelőket elég kicsivé és olcsóvá tenni, akkor potenciálisan az okostelefonokba is bekerülhetnek.
Közzététel ideje: 2024. január 30.