Selles artiklis käsitleme kvantsensoorsete tehnoloogiate tüüpe, nende mõju tootmisele ja seda, kuhu valdkond liigub. Uskuge või mitte, kvantandur on tehnoloogiavaldkond, mis on eksisteerinud enam kui 50 aastat ja mida kasutatakse nüüd laialdaselt laserites, nagu LIDAR, magnetresonantstomograafia (MRI) ja fotogalvaanilised elemendid.
Kuigi ühiskond juba naudib nende tehnoloogiate eeliseid, pole need nii tuntud kui laialdaselt arutatud kvantarvutus ja kvantkommunikatsioon. Sageli viidatud "kvantieelis" viitab kvantarvutite võimele lahendada probleeme väga lühikese aja jooksul, muutes varem ebapraktilised ja keerulised probleemid teostatavaks. Kvantkommunikatsiooni arutatakse sageli küberturvalisuse kontekstis. Mõlemad valdkonnad kasvavad kiiresti, kuid on veel mitme aasta kaugusel üldlevinud levikuks.
Peamised lähenemisviisid kvantandurile on fotoonika ja tahkissüsteemid. Fotoonika tegeleb valguse manipuleerimisega mitmel erineval viisil, samas kui tahkissüsteemid tegelevad anduritega, mis on teadaolevas kvantseisundis, mis muutub stiimuliga (mida soovite mõõta) koostoime tulemusena. Nende lähenemisviiside raames jagunevad kvantanduri tehnoloogiad viide erinevasse kategooriasse ja neil on üksteist täiendavad tugevused.
(1) Kvantkujutis- kvantlidari/radari kasutamine liikuvate või peidetud objektide tuvastamiseks, kusjuures tuntuim rakendusvaldkond on riigikaitse.
(2) Kvantelektromagnetilised andurid- Need andurid mõõdavad dünaamilisi elektromagnetvälju, kasutades lämmastiku vakantsuskeskusi, aatomiaure ja ülijuhtivaid ahelaid. Neid kasutatakse ka kaitserakendustes, kuid neid kasutatakse ka tervishoius, näiteks MRI-des.
(3) Gravimeetrid& Gradiomeetrid- Need mõõdavad vastavalt gravitatsioonivälja tugevust ja varieerumist. Praegused rakendused hõlmavad maa-aluseid geofüüsikalisi nähtusi ja neid kasutatakse peamiselt energiasektoris reservuaaride leidmiseks.
(4) Termomeetrid& Baromeetrid (MmõõtmineTemperatuur& AatmosfäärilinePrahustada,Rvastavalt)- need spetsiaalsed tööriistad on palju tundlikumad kui tavaliselt kasutatavad ja saavutavad suurema täpsuse kriitilistes rakendustes, nagu allveelaevad või lennukid, kasutades külmade aatomipilvede ja ülijuhtivate kvantliidese seadmeid.
(5) KonkreetneSensingArakendusedWithQuantumComputing võiCside võiA CkombinatsioonBmuu- neid rakendusi tuleb kvantarvutite ja sidetehnoloogiate küpsedes edasi arendada.
Algselt kasutati kvantanduri tehnoloogiat toodetes, mida me tänapäeval tavaliselt näeme, näiteks digikaamerates. Järgmise põlvkonna kvantanduri tehnoloogia, mis muutub kaubanduslikult kättesaadavaks, on tootjatele kasulik mitmel viisil: pakkudes äärmiselt suurt tundlikkust mõõtmistes, kus on vaja täpsust ja täpsust, ning uute kasutusjuhtumite regulaarse esilekerkimise tõttu kosmose-, biomeditsiini- ja keemiatööstuses. , autotööstus ja telekommunikatsioonitööstus. See on võimalik, kuna need andurid kasutavad süsteemide kvantomadusi nende süsteemide väikeste füüsiliste muutuste ja omaduste mõõtmiseks.
Järgmise põlvkonna kvantanduri tehnoloogia on kavandatud olema väiksem, kergem ja kuluefektiivsem kui tema eelkäija ning pakub traditsiooniliste sensortehnoloogiatega võrreldes uskumatult kõrget mõõtmiseraldusvõimet. Varased kasutusjuhtumid hõlmavad kvaliteetsete toodete kvaliteedikontrolli mõõtmisi, tuvastades väikseid defekte, täppistoodete rangeid mõõtmisi ja mittepurustavaid katseid pinna all peidus oleva mõõtmisega.
Praegused tõkked järgmise põlvkonna kvantanduri tehnoloogiate kasutuselevõtul hõlmavad arenduskulusid ja aega, mis võib kogu tööstuses kasutuselevõttu edasi lükata. Muud väljakutsed hõlmavad uute andurite integreerimist olemasolevate andmeraamistikega ja standardimist tööstuses – probleemid, mis peegeldavad paljusid esilekerkivate tehnoloogiate kasutuselevõtu ja assimileerimisega seotud väljakutseid. Juhtivad asuvad tööstusharud, mis on vähem hinnatundlikud ja saavad kõige rohkem kasu. Kui kaitse-, biotehnoloogia- ja autotööstus on näidanud nende tundlike tehnoloogiate rakendusi ja ärijuhtumeid, ilmnevad tehnoloogia arenedes ja laienedes täiendavad kasutusjuhtumid. Kõrgema eraldusvõimega mõõtmismeetodid ja -tehnikad muutuvad veelgi olulisemaks, kuna töötlev tööstus võtab kasutusele uued tehnoloogiad, et parandada täpsust ja paindlikkust, ilma et see kahjustaks kvaliteeti või tootlikkust.
Oluline on keskenduda eelistele, mida saab realiseerida teiste juhtivate tehnoloogiate kombineerimisel kvantanduriga, näiteks traadita võrgud. Kasu saavad ka tootmisega seotud tööstusharud, nagu ehitus ja kaevandus. Kui tehnoloogia suudab need andurid piisavalt väikesteks ja odavateks arendada, võivad need jõuda ka teie nutitelefoni.
Postitusaeg: 30. jaanuar 2024