В тази статия ще обсъдим видовете технологии за квантово наблюдение, тяхното влияние върху производството и накъде се насочва областта. Вярвате или не, квантовото наблюдение е технологична област, която съществува от повече от 50 години и сега се използва широко в лазери като LIDAR, магнитно-резонансна томография (MRI) и фотоволтаични клетки.
Въпреки че обществото вече се радва на предимствата на тези технологии, те не са толкова добре познати, колкото широко обсъжданите квантови изчисления и квантови комуникации. Често цитираното „квантово предимство“ се отнася до способността на квантовите компютри да решават проблеми за много кратки периоди от време, което прави осъществими преди това непрактични и сложни проблеми. Квантовите комуникации често се обсъждат в контекста на киберсигурността. И двете области се развиват бързо, но все още са на няколко години от това да станат повсеместни.
Основните подходи към квантовата сензорна система са фотониката и твърдотелните системи. Фотониката се занимава с манипулирането на светлината по различни начини, докато твърдотелните системи се занимават със сензори, които са в известно квантово състояние, което се променя в резултат на взаимодействие със стимул (това, което искате да измерите). В рамките на тези подходи, технологиите за квантова сензорна система се разделят на пет различни категории и имат допълващи се силни страни.
(1) Квантово изобразяване- използването на квантов лидар/радар за откриване на движещи се или скрити обекти, като най-известната област на приложение е националната отбрана.
(2) Квантови електромагнитни сензори- Тези сензори измерват динамични електромагнитни полета, използвайки центрове на азотни ваканции, атомни пари и свръхпроводящи вериги. Те се използват и в приложения в отбраната, но също така и в здравеопазването, като например при ЯМР.
(3) Гравиметри& Gрадиометри- Те измерват съответно силата и вариацията на гравитационното поле. Настоящите приложения включват геофизични явления в недрата и се използват главно в енергийния сектор за намиране на резервоари.
(4) Термометри& Bарометри (MизмерванеTтемпература& AатмосференPуспокоение,Rсъответно)- тези специализирани инструменти са много по-чувствителни от обичайно използваните и постигат по-висока точност в критични приложения като подводници или самолети чрез използването на облаци от студени атоми и свръхпроводящи квантови интерфейсни устройства.
(5) СпецифичниSенсингAприложенияWithQуантумCизчисления илиCкомуникации илиA Cкомбинация отBдруги- тези приложения трябва да бъдат допълнително развити с развитието на квантовите изчисления и комуникационните технологии.
Първоначално квантовата сензорна технология се използваше в продукти, които често виждаме днес, като например цифрови фотоапарати. Следващото поколение квантова сензорна технология, която стане комерсиално достъпна, ще бъде от полза за производителите по редица начини: чрез осигуряване на изключително висока чувствителност при измервания, където се изискват прецизност и точност, и чрез редовната поява на нови случаи на употреба в аерокосмическата, биомедицинската, химическата, автомобилната и телекомуникационната индустрия. Това е възможно, защото тези сензори използват квантовите свойства на системите, за да измерват малки физически промени и характеристики в тези системи.
Следващото поколение квантова сензорна технология е проектирано да бъде по-малко, по-леко и по-рентабилно от предшественика си и предлага невероятно висока разделителна способност на измерване в сравнение с традиционните сензорни технологии. Ранните случаи на употреба включват измервания за контрол на качеството на висококачествени продукти чрез идентифициране на малки дефекти, строги измервания на прецизни продукти и безразрушителен контрол чрез измерване на това, което е скрито под повърхността.
Настоящите бариери пред приемането на квантови сензорни технологии от следващо поколение включват разходите за разработка и времето, което би могло да забави приемането им в цялата индустрия. Други предизвикателства включват интегрирането на нови сензори със съществуващите рамки за данни и стандартизацията в индустрията - проблеми, които отразяват много от предизвикателствата при приемането и усвояването на нововъзникващи технологии. Индустриите, които са по-малко чувствителни към цените и ще се възползват най-много, ще поемат водещата роля. След като отбранителната, биотехнологичната и автомобилната промишленост демонстрират приложения и бизнес сценарии за тези чувствителни технологии, ще се появят допълнителни сценарии за употреба с развитието и мащабирането на технологията. Методите и техниките за измерване с по-висока резолюция ще станат още по-важни, тъй като производствената индустрия приема нови технологии за подобряване на точността и гъвкавостта, без да се жертва качеството или производителността.
Важно е да се съсредоточим върху ползите, които могат да се реализират чрез комбиниране на други водещи технологии с квантовата сензорна система, като например безжичните мрежи. Свързаните с производството индустрии, като строителството и минното дело, също ще се възползват. Ако технологиите могат да развият тези сензори, за да бъдат достатъчно малки и евтини, те биха могли да намерят място и във вашия смартфон.
Време на публикуване: 30 януари 2024 г.