V tomto článku sa budeme venovať typom technológií kvantového snímania, ich vplyvu na výrobu a smerovaniu tejto oblasti. Verte či nie, kvantové snímanie je technologická oblasť, ktorá existuje už viac ako 50 rokov a v súčasnosti sa široko používa v laseroch, ako je LIDAR, magnetická rezonancia (MRI) a fotovoltaické články.
Hoci spoločnosť už využíva výhody týchto technológií, nie sú také známe ako široko diskutované kvantové výpočty a kvantová komunikácia. Často spomínaná „kvantová výhoda“ sa vzťahuje na schopnosť kvantových počítačov riešiť problémy vo veľmi krátkom čase, vďaka čomu sú predtým nepraktické a zložité problémy uskutočniteľné. Kvantová komunikácia sa často diskutuje v kontexte kybernetickej bezpečnosti. Obe oblasti rýchlo rastú, ale stále sú vzdialené od toho, aby sa stali všadeprítomnými.
Hlavnými prístupmi ku kvantovému snímaniu sú fotonika a systémy v pevnej fáze. Fotonika sa zaoberá manipuláciou so svetlom rôznymi spôsobmi, zatiaľ čo systémy v pevnej fáze sa zaoberajú senzormi, ktoré sú v známom kvantovom stave, ktorý sa mení v dôsledku interakcie so stimulom (tým, čo chcete merať). V rámci týchto prístupov sa technológie kvantového snímania delia do piatich rôznych kategórií a majú doplnkové silné stránky.
(1) Kvantové zobrazovanie- použitie kvantového lidaru/radaru na detekciu pohybujúcich sa alebo skrytých objektov, pričom najznámejšou oblasťou použitia je národná obrana.
(2) Kvantové elektromagnetické senzory- Tieto senzory merajú dynamické elektromagnetické polia pomocou centier dusíkových voľných miest, atómových pár a supravodivých obvodov. Používajú sa aj v obranných aplikáciách, ale aj v zdravotníctve, napríklad pri magnetickej rezonancii.
(3) Gravimetrea Grádiometre- Merajú silu a zmenu gravitačného poľa. Súčasné aplikácie zahŕňajú geofyzikálne javy v podpovrchovom prostredí a používajú sa hlavne v energetickom sektore na vyhľadávanie ložiska.
(4) Teplomerya Barometre (MmeranieTteplotaa AatmosférickýPuistenie,Rv uvedenom poradí)- tieto špecializované nástroje sú oveľa citlivejšie ako tie, ktoré sa bežne používajú, a dosahujú vyššiu presnosť v kritických aplikáciách, ako sú ponorky alebo lietadlá, vďaka použitiu oblakov studených atómov a supravodivých kvantových rozhraniových zariadení.
(5) ŠpecifickéSensingAaplikácieWithQquantumCvýpočtová technika aleboCkomunikácie aleboA CkombináciaBostatné- tieto aplikácie je potrebné ďalej rozvíjať s dozrievaním kvantových výpočtov a komunikačných technológií.
Technológia kvantového snímania sa spočiatku používala v produktoch, ktoré bežne vidíme dnes, ako sú digitálne fotoaparáty. Ďalšia generácia technológie kvantového snímania, ktorá sa stane komerčne dostupnou, bude pre výrobcov prínosom v mnohých ohľadoch: poskytnutím extrémne vysokej citlivosti pri meraniach, kde sa vyžaduje presnosť a správnosť, a pravidelným objavovaním sa nových prípadov použitia v leteckom, biomedicínskom, chemickom, automobilovom a telekomunikačnom priemysle. To je možné, pretože tieto senzory využívajú kvantové vlastnosti systémov na meranie malých fyzikálnych zmien a vlastností v týchto systémoch.
Nová generácia kvantovej senzorickej technológie je navrhnutá tak, aby bola menšia, ľahšia a nákladovo efektívnejšia ako jej predchodca a ponúka neuveriteľne vysoké rozlíšenie merania v porovnaní s tradičnými senzorickými technológiami. Medzi prvé prípady použitia patria merania kontroly kvality vysokokvalitných produktov identifikáciou drobných defektov, prísne merania presných produktov a nedeštruktívne testovanie meraním toho, čo sa skrýva pod povrchom.
Medzi súčasné prekážky prijatia kvantových senzorických technológií novej generácie patria náklady na vývoj a čas, čo by mohlo oddialiť ich prijatie v celom odvetví. Medzi ďalšie výzvy patrí integrácia nových senzorov s existujúcimi dátovými rámcami a štandardizácia v rámci odvetvia – problémy, ktoré odrážajú mnohé z výziev spojených s prijímaním a asimiláciou nových technológií. Odvetvia, ktoré sú menej citlivé na cenu a budú z toho mať najväčší úžitok, sa ujmú vedenia. Keď obranný, biotechnologický a automobilový priemysel preukážu aplikácie a obchodné prípady pre tieto citlivé technológie, s vývojom a škálovaním technológie sa objavia ďalšie prípady použitia. Metódy a techniky merania s vyšším rozlíšením sa stanú ešte dôležitejšími, keďže výrobný priemysel prijíma nové technológie na zlepšenie presnosti a flexibility bez obetovania kvality alebo produktivity.
Je dôležité zamerať sa na výhody, ktoré možno dosiahnuť kombináciou iných popredných technológií s kvantovým snímaním, ako sú bezdrôtové siete. Profitovať z toho budú aj odvetvia súvisiace s výrobou, ako je stavebníctvo a baníctvo. Ak sa technológiám podarí vyvinúť tieto senzory tak, aby boli dostatočne malé a lacné, mohli by sa potenciálne dostať aj do vášho smartfónu.
Čas uverejnenia: 30. januára 2024