V tem članku bomo razpravljali o vrstah tehnologij kvantnega zaznavanja, njihovem vplivu na proizvodnjo in kam je področje usmerjeno. Verjeli ali ne, kvantno zaznavanje je področje tehnologije, ki obstaja že več kot 50 let in se zdaj pogosto uporablja v laserjih, kot so LIDAR, slikanje z magnetno resonanco (MRI) in fotovoltaične celice.
Čeprav družba že uživa prednosti teh tehnologij, niso tako dobro znane kot kvantno računalništvo in kvantne komunikacije, o katerih se na široko razpravlja. Pogosto omenjena "kvantna prednost" se nanaša na sposobnost kvantnih računalnikov za reševanje problemov v zelo kratkem času, zaradi česar so prej nepraktični in kompleksni problemi izvedljivi. O kvantnih komunikacijah se pogosto razpravlja v kontekstu kibernetske varnosti. Obe področji hitro rasteta, vendar sta še nekaj let oddaljeni od tega, da postaneta vseprisotni.
Glavni pristopi k kvantnemu zaznavanju so fotonika in trdni sistemi. Fotonika se ukvarja z manipulacijo svetlobe na različne načine, medtem ko se polprevodniški sistemi ukvarjajo s senzorji, ki so v znanem kvantnem stanju, ki se spremeni kot posledica interakcije z dražljajem (kar želite izmeriti). Znotraj teh pristopov tehnologije kvantnega zaznavanja spadajo v pet različnih kategorij in imajo komplementarne prednosti.
(1) Kvantno slikanje- uporaba kvantnega lidarja/radarja za zaznavanje premikajočih se ali skritih predmetov, pri čemer je najbolj znano področje uporabe državna obramba.
(2) Kvantni elektromagnetni senzorji- Ti senzorji merijo dinamična elektromagnetna polja z uporabo centrov prostih dušikovih delov, atomskih hlapov in superprevodnih vezij. Uporabljajo se tudi v obrambnih aplikacijah, uporabljajo pa se tudi v zdravstvu, kot je MRI.
(3) Gravimetri& Gradiometri- Merijo jakost oziroma variacijo gravitacijskega polja. Trenutne aplikacije vključujejo geofizikalne pojave v podzemlju in se večinoma uporabljajo v energetskem sektorju za iskanje rezervoarjev.
(4) Termometri& Barometri (MmerjenjeTtemperatura& AtmosferskiPressure,Rposebej)- ta specializirana orodja so veliko bolj občutljiva od tistih, ki se običajno uporabljajo, in dosegajo večjo natančnost v kritičnih aplikacijah, kot so podmornice ali letala, z uporabo hladnih atomskih oblakov in superprevodnih kvantnih vmesniških naprav.
(5) SpecifičnoSzaznavanjeAaplikacijeWithQuantumCračunanje ozCkomunikacije ozA CkombinacijaBdrugo- te aplikacije je treba še naprej razvijati, ko kvantno računalništvo in komunikacijske tehnologije dozorevajo.
Sprva je bila tehnologija kvantnega zaznavanja uporabljena v izdelkih, ki jih danes pogosto vidimo, kot so digitalni fotoaparati. Naslednja generacija tehnologije kvantnega zaznavanja, ki bo komercialno dostopna, bo proizvajalcem koristila na številne načine: z zagotavljanjem izjemno visoke občutljivosti pri meritvah, kjer se zahtevata natančnost in točnost, in z rednim pojavljanjem novih primerov uporabe v vesoljski, biomedicinski, kemični , avtomobilska in telekomunikacijska industrija. To je mogoče, ker ti senzorji uporabljajo kvantne lastnosti sistemov za merjenje majhnih fizičnih sprememb in lastnosti v teh sistemih.
Naslednja generacija tehnologije kvantnega zaznavanja je zasnovana tako, da je manjša, lažja in stroškovno učinkovitejša od svojega predhodnika ter ponuja neverjetno visoko ločljivost meritev v primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami zaznavanja. Zgodnji primeri uporabe vključujejo meritve nadzora kakovosti na visokokakovostnih izdelkih z odkrivanjem drobnih napak, stroge meritve na natančnih izdelkih in neporušitveno testiranje z merjenjem tega, kar je skrito pod površino.
Trenutne ovire za sprejetje tehnologij kvantnega zaznavanja naslednje generacije vključujejo razvojne stroške in čas, kar bi lahko odložilo sprejetje v celotni industriji. Drugi izzivi vključujejo integracijo novih senzorjev z obstoječimi podatkovnimi okviri in standardizacijo v panogi – vprašanja, ki odražajo številne izzive sprejemanja in asimilacije nastajajočih tehnologij. Industrije, ki so manj občutljive na cene in bodo imele največ koristi, bodo prevzele vodilno vlogo. Ko bodo obrambna, biotehnološka in avtomobilska industrija prikazale aplikacije in poslovne primere za te občutljive tehnologije, se bodo pojavili dodatni primeri uporabe, ko se bo tehnologija razvijala in širila. Metode in tehnike za merjenje pri višjih ločljivostih bodo postale še bolj pomembne, ko bo proizvodna industrija sprejela nove tehnologije za izboljšanje natančnosti in prilagodljivosti brez žrtvovanja kakovosti ali produktivnosti.
Pomembno je, da se osredotočimo na prednosti, ki jih je mogoče doseči s kombinacijo drugih vodilnih tehnologij s kvantnim zaznavanjem, kot so brezžična omrežja. Koristi bodo imele tudi industrije, povezane s proizvodnjo, kot sta gradbeništvo in rudarstvo. Če tehnologija lahko razvije te senzorje tako, da so majhni in dovolj poceni, bi lahko vstopili tudi v vaš pametni telefon.
Čas objave: 30. januarja 2024