У цій статті ми обговоримо типи технологій квантового зондування, їхній вплив на виробництво та напрямок розвитку цієї галузі. Хочете вірте, хочете ні, але квантове зондування – це галузь технологій, яка існує вже понад 50 років і зараз широко використовується в таких лазерах, як LIDAR, магнітно-резонансна томографія (МРТ) та фотоелектричні елементи.
Хоча суспільство вже користується перевагами цих технологій, вони не так відомі, як широко обговорювані квантові обчислення та квантовий зв'язок. Часто згадана «квантова перевага» стосується здатності квантових комп'ютерів вирішувати проблеми за дуже короткі проміжки часу, що робить здійсненними раніше непрактичні та складні проблеми. Квантовий зв'язок часто обговорюється в контексті кібербезпеки. Обидві сфери швидко розвиваються, але до повсюдного поширення ще кілька років.
Основними підходами до квантового зондування є фотоніка та твердотільні системи. Фотоніка займається маніпуляціями зі світлом різними способами, тоді як твердотільні системи мають справу з сенсорами, що перебувають у відомому квантовому стані, який змінюється в результаті взаємодії зі стимулом (тим, що ви хочете виміряти). У рамках цих підходів технології квантового зондування поділяються на п'ять різних категорій і мають взаємодоповнюючі сильні сторони.
(1) Квантова візуалізація- використання квантового лідара/радара для виявлення рухомих або прихованих об'єктів, причому найвідомішою сферою застосування є національна оборона.
(2) Квантові електромагнітні датчики- Ці датчики вимірюють динамічні електромагнітні поля, використовуючи центри азотних вакансій, атомні пари та надпровідні схеми. Вони також використовуються в оборонній галузі, а також в охороні здоров'я, наприклад, для МРТ.
(3) Гравіметри& Gрадіометри- Вони вимірюють відповідно силу та варіацію гравітаційного поля. Сучасні застосування включають геофізичні явища в надрах і використовуються переважно в енергетичному секторі для пошуку резервуарів.
(4) Термометри& Bарометри (MвимірюванняTтемпература& AатмосфернийPзапевнити,Rвідповідно)- ці спеціалізовані інструменти набагато чутливіші за ті, що використовуються зазвичай, і досягають вищої точності в критично важливих застосуваннях, таких як підводні човни чи літаки, завдяки використанню хмар холодних атомів та надпровідних квантових інтерфейсних пристроїв.
(5) СпецифічнийSенсингAзастосуванняWітQуантумCобчислення абоCкомунікації абоA CкомбінаціяBінші- ці програми потребують подальшого розвитку в міру розвитку квантових обчислень та комунікаційних технологій.
Спочатку технологія квантового зондування використовувалася в продуктах, які ми зазвичай бачимо сьогодні, таких як цифрові камери. Наступне покоління технології квантового зондування, яке стане комерційно доступним, принесе користь виробникам у багатьох аспектах: забезпечуючи надзвичайно високу чутливість у вимірюваннях, де потрібна точність і правильність, а також завдяки регулярній появі нових випадків використання в аерокосмічній, біомедичній, хімічній, автомобільній та телекомунікаційній галузях. Це можливо завдяки тому, що ці датчики використовують квантові властивості систем для вимірювання невеликих фізичних змін і характеристик у цих системах.
Наступне покоління технології квантового зондування розроблено таким чином, щоб бути меншим, легшим та економічно ефективнішим, ніж його попередник, і пропонує неймовірно високу роздільну здатність вимірювання порівняно з традиційними технологіями зондування. Ранні випадки використання включають вимірювання контролю якості високоякісної продукції шляхом виявлення крихітних дефектів, ретельні вимірювання прецизійної продукції та неруйнівний контроль шляхом вимірювання того, що приховано під поверхнею.
Поточні перешкоди для впровадження технологій квантового зондування наступного покоління включають витрати на розробку та час, що може затримати їх впровадження в галузі. Інші проблеми включають інтеграцію нових датчиків з існуючими системами обробки даних та стандартизацію в галузі – питання, які відображають багато проблем впровадження та засвоєння нових технологій. Галузі, які менш чутливі до ціни та отримають найбільшу вигоду, візьмуть на себе ініціативу. 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 методи вимірювання з вищою роздільною здатністю стануть ще важливішими, оскільки виробнича промисловість впроваджуватиме 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, такі як бездротові мережі. Галузі, пов'язані з виробництвом, такі як будівництво та гірничодобувна промисловість, також виграють. Якщо технології зможуть розробити ці датчики достатньо малими та дешевими, вони потенційно можуть потрапити і у ваш смартфон.
Час публікації: 30 січня 2024 р.