У цій статті ми обговоримо типи технологій квантового зондування, їхній вплив на виробництво та напрямок розвитку галузі. Вірте чи ні, квантове зондування — це галузь технологій, яка існує вже понад 50 років і зараз широко використовується в таких лазерах, як LIDAR, магнітно-резонансна томографія (МРТ) і фотоелектричні елементи.
Хоча суспільство вже користується перевагами цих технологій, вони не настільки відомі, як широко обговорювані квантові обчислення та квантові комунікації. Часто згадувана «квантова перевага» стосується здатності квантових комп’ютерів вирішувати проблеми за дуже короткий проміжок часу, роблячи здійсненними раніше непрактичні та складні проблеми. Квантові комунікації часто обговорюються в контексті кібербезпеки. Обидва напрямки швидко розвиваються, але ще кілька років до того, щоб стати повсюдним.
Основними підходами до квантового зондування є фотоніка та твердотільні системи. Фотоніка має справу з маніпулюванням світлом різними способами, тоді як твердотільні системи мають справу з датчиками, які перебувають у відомому квантовому стані, який змінюється в результаті взаємодії зі стимулом (те, що ви хочете виміряти). У межах цих підходів технології квантового зондування поділяються на п’ять різних категорій і мають додаткові переваги.
(1) Квантова візуалізація- використання квантового лідара/радара для виявлення рухомих або прихованих об'єктів, при цьому найвідомішою сферою застосування є національна оборона.
(2) Квантові електромагнітні датчики- Ці датчики вимірюють динамічні електромагнітні поля за допомогою центрів вакансій азоту, атомних парів і надпровідних ланцюгів. Вони також використовуються в оборонних цілях, але також використовуються в охороні здоров’я, наприклад, МРТ.
(3) Гравіметри& Gрадіометри- Вони вимірюють силу та зміну поля тяжіння відповідно. Поточні програми включають геофізичні явища в надрах і в основному використовуються в енергетичному секторі для пошуку резервуарів.
(4) Термометри& Bарометри (MвимірюванняTтемпература& AатмосфернийPзапевнити,Rвідповідно)- ці спеціалізовані інструменти набагато чутливіші, ніж ті, що зазвичай використовуються, і досягають вищої точності в таких критичних застосуваннях, як підводні човни або літаки, завдяки використанню хмар холодних атомів і надпровідних квантових інтерфейсних пристроїв.
(5) СпецифічнийSзондуванняAпрограмиWithQuantumCобчислення абоCкомунікації абоA CпоєднанняBінше- ці програми потребують подальшого розвитку в міру розвитку квантових обчислень і комунікаційних технологій.
Спочатку технологія квантового датчика використовувалася в продуктах, які ми зазвичай бачимо сьогодні, наприклад у цифрових камерах. Наступне покоління технології квантового зондування, яке стане комерційно доступним, принесе користь виробникам кількома способами: забезпечуючи надзвичайно високу чутливість у вимірюваннях, де потрібні точність і точність, а також регулярну появу нових варіантів використання в аерокосмічній, біомедичній, хімічній , автомобільної та телекомунікаційної промисловості. Це можливо, оскільки ці датчики використовують квантові властивості систем для вимірювання невеликих фізичних змін і особливостей цих систем.
Технологія квантового датчика наступного покоління розроблена так, щоб бути меншим, легшим і економічно ефективнішим, ніж його попередник, і пропонує неймовірно високу роздільну здатність вимірювань порівняно з традиційними технологіями зондування. Перші варіанти використання включають вимірювання контролю якості високоякісних продуктів шляхом виявлення дрібних дефектів, ретельні вимірювання точних продуктів і неруйнівне тестування шляхом вимірювання того, що приховано під поверхнею.
Поточні перешкоди для впровадження технологій квантового зондування нового покоління включають витрати на розробку та час, що може затримати впровадження в галузі. Інші виклики включають інтеграцію нових датчиків із існуючими рамками даних та стандартизацію в галузі – проблеми, які відображають багато проблем, пов’язаних із впровадженням та засвоєнням нових технологій. Галузі, які є менш чутливими до цін і отримають найбільшу вигоду, візьмуть лідерство. Після того як оборонна, біотехнологічна та автомобільна промисловість продемонструють застосування та бізнес-кейси для цих чутливих технологій, з’являться додаткові варіанти використання в міру розвитку та масштабування технології. Методи та техніки для вимірювання з вищою роздільною здатністю стануть ще важливішими, оскільки виробнича промисловість запровадить нові технології для підвищення точності та гнучкості без шкоди для якості чи продуктивності.
Важливо зосередитися на перевагах, які можна отримати, поєднавши інші провідні технології з квантовим зондуванням, наприклад бездротові мережі. Виграють також пов’язані з виробництвом галузі, такі як будівництво та гірничодобувна промисловість. Якщо технологія зможе розробити ці датчики так, щоб вони були досить маленькими та дешевими, вони потенційно також можуть потрапити у ваш смартфон.
Час публікації: 30 січня 2024 р