Selles artiklis arutame kvantandurite tehnoloogiate tüüpe, nende mõju tootmisele ja valdkonna arengusuunda. Usu või mitte, aga kvantandurid on tehnoloogiavaldkond, mis on eksisteerinud üle 50 aasta ja mida nüüd laialdaselt kasutatakse laserites, näiteks LIDARis, magnetresonantstomograafias (MRI) ja fotogalvaanilistes elementides.
Kuigi ühiskond juba naudib nende tehnoloogiate eeliseid, pole need nii tuntud kui laialdaselt arutatud kvantarvutus ja kvantkommunikatsioon. Sageli tsiteeritud "kvanteeelise" all peetakse silmas kvantarvutite võimet lahendada probleeme väga lühikese aja jooksul, muutes varem ebapraktilised ja keerulised probleemid teostatavaks. Kvantkommunikatsioonist räägitakse sageli küberturvalisuse kontekstis. Mõlemad valdkonnad kasvavad kiiresti, kuid on veel mitu aastat eemal kõikjalolevaks muutumisest.
Kvantsensorite peamised lähenemisviisid on footonika ja tahkissüsteemid. Fotoonika tegeleb valguse manipuleerimisega mitmel viisil, samas kui tahkissüsteemid tegelevad anduritega, mis on teadaolevas kvantolekus, mis muutub stiimuliga (mida soovite mõõta) vastastikmõju tulemusel. Nende lähenemisviiside raames jagunevad kvantsensorite tehnoloogiad viide erinevasse kategooriasse ja neil on üksteist täiendavad tugevused.
(1) Kvantkujutis- kvant-lidari/radari kasutamine liikuvate või peidetud objektide tuvastamiseks, mille tuntuim rakendusvaldkond on riigikaitse.
(2) Kvant-elektromagnetilised andurid- Need andurid mõõdavad dünaamilisi elektromagnetvälju lämmastiku vakantsikeskuste, aatomiaurude ja ülijuhtivate vooluringide abil. Neid kasutatakse ka kaitserakendustes, aga ka tervishoius, näiteks magnetresonantstomograafias.
(3) Gravimeetrid& Gradiomeetrid- Need mõõdavad vastavalt gravitatsioonivälja tugevust ja muutust. Praegused rakendused hõlmavad geofüüsikalisi nähtusi pinnase all ja neid kasutatakse peamiselt energeetikasektoris reservuaaride leidmiseks.
(4) Termomeetrid& Baromeetrid (MmõõtmineTtemperatuur& AatmosfäärilinePrahustamaReriti)- need spetsiaalsed tööriistad on palju tundlikumad kui tavaliselt kasutatavad ning saavutavad külmade aatomipilvede ja ülijuhtivate kvantliidese seadmete abil suurema täpsuse kriitilistes rakendustes, näiteks allveelaevades või õhusõidukites.
(5) SpetsiifilineSensingArakendusedWithQuantumCarvutamine võiCside võiA CkombinatsioonBteine- neid rakendusi tuleb kvantarvutuse ja kommunikatsioonitehnoloogiate küpsedes edasi arendada.
Algselt kasutati kvantandurite tehnoloogiat tänapäeval tavaliselt kasutatavates toodetes, näiteks digikaamerates. Järgmise põlvkonna kvantandurite tehnoloogia, mis kaubanduslikult kättesaadavaks saab, toob tootjatele mitmel viisil kasu: pakkudes äärmiselt suurt tundlikkust mõõtmistes, kus on vaja täpsust ja korrektsust, ning uute kasutusjuhtude regulaarse ilmumise kaudu lennundus-, biomeditsiini-, keemia-, auto- ja telekommunikatsioonitööstuses. See on võimalik, kuna need andurid kasutavad süsteemide kvantomadusi nende süsteemide väikeste füüsikaliste muutuste ja omaduste mõõtmiseks.
Järgmise põlvkonna kvantandurite tehnoloogia on loodud olema eelkäijast väiksem, kergem ja kulutõhusam ning pakub traditsiooniliste andurite tehnoloogiatega võrreldes uskumatult kõrget mõõtmisresolutsiooni. Varased kasutusjuhud hõlmavad kvaliteetsete toodete kvaliteedikontrolli mõõtmisi pisikeste defektide tuvastamise teel, täppistoodete rangeid mõõtmisi ja mittepurustavat testimist pinna all peidus oleva mõõtmise teel.
Järgmise põlvkonna kvantandurite tehnoloogiate kasutuselevõtu praeguste takistuste hulka kuuluvad arenduskulud ja aeg, mis võivad kogu tööstuses kasutuselevõttu edasi lükata. Muude väljakutsete hulka kuuluvad uute andurite integreerimine olemasolevate andmeraamistikega ja standardiseerimine tööstuses – küsimused, mis peegeldavad paljusid uute tehnoloogiate vastuvõtmise ja omaksvõtmise väljakutseid. Juhtivad tööstusharud, mis on vähem hinnatundlikud ja saavad sellest kõige rohkem kasu. Kui kaitse-, biotehnoloogia- ja autotööstus on demonstreerinud nende tundlike tehnoloogiate rakendusi ja ärijuhtumeid, tekivad tehnoloogia arenedes ja skaleerudes täiendavad kasutusjuhud. Kõrgema eraldusvõimega mõõtmise meetodid ja tehnikad muutuvad veelgi olulisemaks, kuna töötlev tööstus võtab kasutusele uusi tehnoloogiaid täpsuse ja paindlikkuse parandamiseks, ohverdamata kvaliteeti või tootlikkust.
Oluline on keskenduda eelistele, mida saab saavutada teiste juhtivate tehnoloogiate, näiteks traadita võrkude, kombineerimisel kvantanduritega. Sellest saavad kasu ka tootmisega seotud tööstusharud, näiteks ehitus ja kaevandamine. Kui tehnoloogia suudab need andurid piisavalt väikesteks ja odavateks arendada, võivad need potentsiaalselt jõuda ka teie nutitelefoni.
Postituse aeg: 30. jaanuar 2024