V tem članku bomo razpravljali o vrstah tehnologij kvantnega zaznavanja, njihovem vplivu na proizvodnjo in o tem, kam gre to področje. Verjeli ali ne, kvantno zaznavanje je področje tehnologije, ki obstaja že več kot 50 let in se zdaj pogosto uporablja v laserjih, kot je LIDAR, magnetnoresonančnem slikanju (MRI) in fotovoltaičnih celicah.
Čeprav družba že uživa prednosti teh tehnologij, niso tako znane kot široko omenjeno kvantno računalništvo in kvantne komunikacije. Pogosto omenjena "kvantna prednost" se nanaša na sposobnost kvantnih računalnikov, da rešujejo probleme v zelo kratkem času, zaradi česar so bili prej nepraktični in kompleksni problemi izvedljivi. Kvantne komunikacije se pogosto obravnavajo v kontekstu kibernetske varnosti. Obe področji hitro rasteta, vendar sta še nekaj let oddaljeni od vseprisotnosti.
Glavna pristopa h kvantnemu zaznavanju sta fotonika in trdno-tesni sistemi. Fotonika se ukvarja z manipulacijo svetlobe na različne načine, medtem ko trdno-tesni sistemi delujejo s senzorji, ki so v znanem kvantnem stanju, ki se spreminja kot posledica interakcije z dražljajem (tistim, kar želite izmeriti). Znotraj teh pristopov se tehnologije kvantnega zaznavanja delijo 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 nacionalna obramba.
(2) Kvantni elektromagnetni senzorji- Ti senzorji merijo dinamična elektromagnetna polja z uporabo centrov dušikovih prostih delov, atomskih hlapov in superprevodnih vezij. Uporabljajo se tudi v obrambnih aplikacijah, pa tudi v zdravstvu, na primer pri magnetni resonanci.
(3) Gravimetri& Gradiometri- Merijo jakost oziroma spremembo gravitacijskega polja. Trenutne aplikacije vključujejo geofizikalne pojave v podzemlju in se uporabljajo predvsem v energetskem sektorju za iskanje rezervoarjev.
(4) Termometri& Barometri (MmerjenjeTtemperatura& AatmosferskiPpomiriti,Rv tem zaporedju)- 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 oblakov hladnih atomov in superprevodnih kvantnih vmesniških naprav.
(5) SpecifičnoSensingAaplikacijeWithQkvantumCračunalništvo oz.Ckomunikacije oz.A CkombinacijaBdrugo- te aplikacije je treba še naprej razvijati, ko bodo kvantne računalniške in komunikacijske tehnologije dozorele.
Sprva se je tehnologija kvantnega zaznavanja uporabljala v izdelkih, ki jih danes pogosto vidimo, kot so digitalni fotoaparati. Naslednja generacija tehnologije kvantnega zaznavanja, ki bo komercialno dostopna, bo proizvajalcem koristila na več načinov: z zagotavljanjem izjemno visoke občutljivosti pri meritvah, kjer sta potrebni natančnost in točnost, ter z rednim pojavljanjem novih primerov uporabe v vesoljski, biomedicinski, kemični, avtomobilski in telekomunikacijski industriji. To je mogoče, ker ti senzorji izkoriščajo kvantne lastnosti sistemov za merjenje majhnih fizikalnih sprememb in značilnosti v teh sistemih.
Naslednja generacija tehnologije kvantnega zaznavanja je zasnovana tako, da je manjša, lažja in stroškovno učinkovitejša od predhodnice ter ponuja neverjetno visoko ločljivost merjenja v primerjavi s tradicionalnimi tehnologijami zaznavanja. Zgodnji primeri uporabe vključujejo meritve nadzora kakovosti visokokakovostnih izdelkov z odkrivanjem drobnih napak, natančne meritve preciznih izdelkov in nedestruktivno testiranje z merjenjem tega, kar se skriva pod površino.
Trenutne ovire za uvajanje tehnologij kvantnega zaznavanja naslednje generacije vključujejo stroške in čas razvoja, kar bi lahko zavrlo uvajanje v celotni industriji. Drugi izzivi vključujejo integracijo novih senzorjev z obstoječimi podatkovnimi okviri in standardizacijo znotraj industrije – vprašanja, ki odražajo številne izzive uvajanja in asimilacije novih tehnologij. Industrije, ki so manj občutljive na cene in bodo imele največ koristi, bodo prevzele vodilno vlogo. Ko bodo obrambna, biotehnološka in avtomobilska industrija predstavile aplikacije in poslovne primere za te občutljive tehnologije, se bodo z razvojem in skaliranjem tehnologije pojavili dodatni primeri uporabe. Metode in tehnike za merjenje z višjimi ločljivostmi bodo postale še pomembnejše, ko bo predelovalna industrija uvajala nove tehnologije za izboljšanje natančnosti in prilagodljivosti brez žrtvovanja kakovosti ali produktivnosti.
Pomembno se je osredotočiti na prednosti, ki jih je mogoče doseči z združevanjem drugih vodilnih tehnologij s kvantnim zaznavanjem, kot so brezžična omrežja. Koristi bodo imele tudi panoge, povezane s proizvodnjo, kot sta gradbeništvo in rudarstvo. Če bo tehnologija lahko te senzorje razvila tako, da bodo dovolj majhni in poceni, bi jih lahko potencialno vgradili tudi v vaš pametni telefon.
Čas objave: 30. januar 2024