Σε αυτό το άρθρο, θα συζητήσουμε τους τύπους τεχνολογιών κβαντικής ανίχνευσης, τον αντίκτυπό τους στην κατασκευή και πού κατευθύνεται το πεδίο. Είτε το πιστεύετε είτε όχι, η κβαντική ανίχνευση είναι ένα πεδίο τεχνολογίας που υπάρχει εδώ και περισσότερα από 50 χρόνια και τώρα χρησιμοποιείται ευρέως σε λέιζερ όπως το LIDAR, την απεικόνιση μαγνητικού συντονισμού (MRI) και τα φωτοβολταϊκά κύτταρα.
Αν και η κοινωνία απολαμβάνει ήδη τα οφέλη αυτών των τεχνολογιών, δεν είναι τόσο γνωστές όσο οι κβαντικοί υπολογιστές και οι κβαντικές επικοινωνίες που συζητούνται ευρέως. Το συχνά αναφερόμενο «κβαντικό πλεονέκτημα» αναφέρεται στην ικανότητα των κβαντικών υπολογιστών να επιλύουν προβλήματα σε πολύ σύντομα χρονικά διαστήματα, καθιστώντας εφικτά προηγουμένως μη πρακτικά και πολύπλοκα προβλήματα. Οι κβαντικές επικοινωνίες συζητούνται συχνά στο πλαίσιο της κυβερνοασφάλειας. Και οι δύο περιοχές αναπτύσσονται ραγδαία, αλλά απέχουν ακόμη αρκετά χρόνια από το να γίνουν πανταχού παρόντες.
Οι κύριες προσεγγίσεις για την κβαντική ανίχνευση είναι η φωτονική και τα συστήματα στερεάς κατάστασης. Η φωτονική ασχολείται με το χειρισμό του φωτός με διάφορους τρόπους, ενώ τα συστήματα στερεάς κατάστασης ασχολούνται με αισθητήρες που βρίσκονται σε μια γνωστή κβαντική κατάσταση που αλλάζει ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης με ένα ερέθισμα (αυτό που θέλετε να μετρήσετε). Στο πλαίσιο αυτών των προσεγγίσεων, οι τεχνολογίες κβαντικής ανίχνευσης εμπίπτουν σε πέντε διαφορετικές κατηγορίες και έχουν συμπληρωματικά πλεονεκτήματα.
(1) Κβαντική Απεικόνιση- τη χρήση κβαντικού λίνταρ/ραντάρ για την ανίχνευση κινούμενων ή κρυμμένων αντικειμένων, με πιο γνωστή περιοχή εφαρμογής την εθνική άμυνα.
(2) Κβαντικοί Ηλεκτρομαγνητικοί Αισθητήρες- Αυτοί οι αισθητήρες μετρούν τα δυναμικά ηλεκτρομαγνητικά πεδία χρησιμοποιώντας κέντρα κενού αζώτου, ατομικούς ατμούς και υπεραγώγιμα κυκλώματα. Χρησιμοποιούνται επίσης σε αμυντικές εφαρμογές, αλλά χρησιμοποιούνται επίσης στην υγειονομική περίθαλψη, όπως η μαγνητική τομογραφία.
(3) Βαρύμετρα& Gραδιόμετρα- Μετρούν την ισχύ και τη διακύμανση του πεδίου βαρύτητας, αντίστοιχα. Οι τρέχουσες εφαρμογές περιλαμβάνουν γεωφυσικά φαινόμενα στο υπέδαφος και χρησιμοποιούνται κυρίως στον ενεργειακό τομέα για την εύρεση δεξαμενών.
(4) Θερμόμετρα& Bαρωματόμετρα (MχαλαρωτικήTθερμοκρασία& AατμοσφαιρικόPκαθησυχάζω,Rαντίστοιχα)- αυτά τα εξειδικευμένα εργαλεία είναι πολύ πιο ευαίσθητα από αυτά που χρησιμοποιούνται συνήθως και επιτυγχάνουν υψηλότερη ακρίβεια σε κρίσιμες εφαρμογές όπως υποβρύχια ή αεροσκάφη μέσω της χρήσης νεφών ψυχρών ατόμων και υπεραγώγιμων κβαντικών συσκευών διεπαφής.
(5) ΕιδικάSσυνυπολογίζονταςAεφαρμογέςWιθQuantumCυπολογισμός ήCεπικοινωνίες ήA Cσυνδυασμός τουBoth- αυτές οι εφαρμογές πρέπει να αναπτυχθούν περαιτέρω καθώς ωριμάζουν οι κβαντικοί υπολογιστές και οι τεχνολογίες επικοινωνιών.
Αρχικά, η τεχνολογία κβαντικής ανίχνευσης χρησιμοποιήθηκε σε προϊόντα που βλέπουμε συνήθως σήμερα, όπως οι ψηφιακές φωτογραφικές μηχανές. Η επόμενη γενιά τεχνολογίας κβαντικής ανίχνευσης που θα διατεθεί στο εμπόριο θα ωφελήσει τους κατασκευαστές με διάφορους τρόπους: παρέχοντας εξαιρετικά υψηλή ευαισθησία στις μετρήσεις όπου απαιτείται ακρίβεια και ακρίβεια και με την τακτική εμφάνιση νέων περιπτώσεων χρήσης στον αεροδιαστημικό, βιοϊατρικό, χημικό , αυτοκινητοβιομηχανίες και τηλεπικοινωνίες. Αυτό είναι δυνατό επειδή αυτοί οι αισθητήρες χρησιμοποιούν τις κβαντικές ιδιότητες των συστημάτων για να μετρήσουν μικρές φυσικές αλλαγές και χαρακτηριστικά σε αυτά τα συστήματα.
Η επόμενη γενιά τεχνολογίας κβαντικής ανίχνευσης έχει σχεδιαστεί ώστε να είναι μικρότερη, ελαφρύτερη και πιο οικονομική από την προκάτοχό της και προσφέρει απίστευτα υψηλή ανάλυση μέτρησης σε σύγκριση με τις παραδοσιακές τεχνολογίες ανίχνευσης. Οι περιπτώσεις πρώιμης χρήσης περιλαμβάνουν μετρήσεις ποιοτικού ελέγχου σε προϊόντα υψηλής ποιότητας με τον εντοπισμό μικροσκοπικών ελαττωμάτων, αυστηρές μετρήσεις σε προϊόντα ακριβείας και μη καταστροφικές δοκιμές με μέτρηση του τι κρύβεται κάτω από την επιφάνεια.
Τα τρέχοντα εμπόδια για την υιοθέτηση τεχνολογιών κβαντικής ανίχνευσης επόμενης γενιάς περιλαμβάνουν το κόστος ανάπτυξης και τον χρόνο, που θα μπορούσαν να καθυστερήσουν την υιοθέτηση σε ολόκληρο τον κλάδο. Άλλες προκλήσεις περιλαμβάνουν την ενσωμάτωση νέων αισθητήρων με τα υπάρχοντα πλαίσια δεδομένων και την τυποποίηση εντός του κλάδου - ζητήματα που αντικατοπτρίζουν πολλές από τις προκλήσεις της υιοθέτησης και αφομοίωσης των αναδυόμενων τεχνολογιών. Οι βιομηχανίες που είναι λιγότερο ευαίσθητες στις τιμές και θα ωφεληθούν περισσότερο θα πάρουν το προβάδισμα. Μόλις οι βιομηχανίες της άμυνας, της βιοτεχνολογίας και της αυτοκινητοβιομηχανίας έχουν επιδείξει εφαρμογές και επιχειρηματικές περιπτώσεις για αυτές τις ευαίσθητες τεχνολογίες, θα προκύψουν πρόσθετες περιπτώσεις χρήσης καθώς η τεχνολογία εξελίσσεται και κλιμακώνεται. Οι μέθοδοι και οι τεχνικές μέτρησης σε υψηλότερες αναλύσεις θα γίνουν ακόμη πιο σημαντικές καθώς η μεταποιητική βιομηχανία υιοθετεί νέες τεχνολογίες για να βελτιώσει την ακρίβεια και την ευελιξία χωρίς να θυσιάζει την ποιότητα ή την παραγωγικότητα.
Είναι σημαντικό να εστιάσουμε στα οφέλη που μπορούν να επιτευχθούν με το συνδυασμό άλλων κορυφαίων τεχνολογιών με κβαντική ανίχνευση, όπως τα ασύρματα δίκτυα. Οι βιομηχανίες που σχετίζονται με τη μεταποίηση, όπως οι κατασκευές και η εξόρυξη, θα επωφεληθούν επίσης. Εάν η τεχνολογία μπορεί να αναπτύξει αυτούς τους αισθητήρες ώστε να είναι αρκετά μικροί και φθηνοί, θα μπορούσαν ενδεχομένως να μπουν και στο smartphone σας.
Ώρα δημοσίευσης: Ιαν-30-2024