În acest articol, vom discuta despre tipurile de tehnologii de detectare cuantică, impactul lor asupra producției și direcția în care se îndreaptă acest domeniu. Credeți sau nu, detectarea cuantică este un domeniu tehnologic care există de mai bine de 50 de ani și este acum utilizat pe scară largă în lasere precum LIDAR, imagistica prin rezonanță magnetică (IRM) și celule fotovoltaice.
Deși societatea se bucură deja de beneficiile acestor tehnologii, acestea nu sunt la fel de cunoscute ca și discutatele tehnologii de calcul cuantic și comunicațiile cuantice. „Avantajul cuantic” adesea citat se referă la capacitatea computerelor cuantice de a rezolva probleme în perioade foarte scurte de timp, făcând fezabile probleme anterior impracticabile și complexe. Comunicațiile cuantice sunt adesea discutate în contextul securității cibernetice. Ambele domenii se dezvoltă rapid, dar sunt încă la câțiva ani distanță de a deveni omniprezente.
Principalele abordări ale detectării cuantice sunt fotonica și sistemele în stare solidă. Fotonica se ocupă de manipularea luminii într-o varietate de moduri, în timp ce sistemele în stare solidă lucrează cu senzori care se află într-o stare cuantică cunoscută, ce se schimbă ca urmare a interacțiunii cu un stimul (ceea ce doriți să măsurați). În cadrul acestor abordări, tehnologiile de detectare cuantică se încadrează în cinci categorii diferite și au puncte forte complementare.
(1) Imagistică cuantică- utilizarea lidarului/radarului cuantic pentru detectarea obiectelor în mișcare sau ascunse, cel mai cunoscut domeniu de aplicare fiind apărarea națională.
(2) Senzori electromagnetici cuantici- Acești senzori măsoară câmpuri electromagnetice dinamice folosind centre vacante de azot, vapori atomici și circuite supraconductoare. Sunt utilizați și în aplicații de apărare, dar sunt utilizați și în domeniul sănătății, cum ar fi RMN-urile.
(3) Gravimetre& Gradiometre- Acestea măsoară intensitatea și respectiv variația câmpului gravitațional. Aplicațiile actuale includ fenomene geofizice în subsol și sunt utilizate în principal în sectorul energetic pentru a găsi rezervoare.
(4) Termometre& Barometre (MmăsurareTtemperatură& AatmosfericPpresiune,Rrespectiv)- aceste instrumente specializate sunt mult mai sensibile decât cele utilizate în mod normal și ating o precizie mai mare în aplicații critice, cum ar fi submarinele sau aeronavele, prin utilizarea norilor de atomi reci și a dispozitivelor supraconductoare cu interfață cuantică.
(5) SpecificSînfășurareAaplicațiiWcuQuantumCcalcul sauCcomunicații sauA Ccombinație deBaltul- aceste aplicații trebuie dezvoltate în continuare pe măsură ce tehnologiile de calcul cuantic și de comunicații devin mai mature.
Inițial, tehnologia de detectare cuantică a fost utilizată în produsele pe care le vedem în mod obișnuit astăzi, cum ar fi camerele digitale. Următoarea generație de tehnologie de detectare cuantică, care va deveni disponibilă comercial, va aduce beneficii producătorilor în mai multe moduri: prin asigurarea unei sensibilități extrem de ridicate în măsurătorile unde sunt necesare precizie și acuratețe și prin apariția regulată a unor noi cazuri de utilizare în industriile aerospațială, biomedicală, chimică, auto și de telecomunicații. Acest lucru este posibil deoarece acești senzori utilizează proprietățile cuantice ale sistemelor pentru a măsura mici modificări și caracteristici fizice ale acestor sisteme.
Următoarea generație de tehnologie de detectare cuantică este concepută pentru a fi mai mică, mai ușoară și mai rentabilă decât predecesoarea sa și oferă o rezoluție de măsurare incredibil de mare în comparație cu tehnologiile tradiționale de detectare. Printre cazurile de utilizare timpurii se numără măsurători de control al calității pe produse de înaltă calitate prin identificarea defectelor minuscule, măsurători riguroase pe produse de precizie și teste nedistructive prin măsurarea a ceea ce este ascuns sub suprafață.
Barierele actuale în calea adoptării tehnologiilor de detectare cuantică de generație următoare includ costurile și timpul de dezvoltare, care ar putea întârzia adoptarea în întreaga industrie. Alte provocări includ integrarea noilor senzori cu cadrele de date existente și standardizarea în cadrul industriei - probleme care reflectă multe dintre provocările adoptării și asimilării tehnologiilor emergente. Industriile care sunt mai puțin sensibile la prețuri și care vor beneficia cel mai mult vor prelua conducerea. Odată ce industriile de apărare, biotehnologie și automobile vor fi demonstrat aplicații și studii de rentabilitate pentru aceste tehnologii sensibile, vor apărea cazuri de utilizare suplimentare pe măsură ce tehnologia evoluează și se extinde. Metodele și tehnicile de măsurare la rezoluții mai mari vor deveni și mai importante, pe măsură ce industria prelucrătoare adoptă noi tehnologii pentru a îmbunătăți precizia și flexibilitatea, fără a sacrifica calitatea sau productivitatea.
Este important să ne concentrăm pe beneficiile care pot fi obținute prin combinarea altor tehnologii de vârf cu detectarea cuantică, cum ar fi rețelele wireless. Industriile legate de producție, cum ar fi construcțiile și mineritul, vor beneficia și ele. Dacă tehnologia poate dezvolta acești senzori pentru a fi suficient de mici și ieftini, aceștia ar putea ajunge și pe smartphone-urile dumneavoastră.
Data publicării: 30 ian. 2024