I denne artikel vil vi diskutere typerne af kvantesensorteknologier, deres indvirkning på fremstillingen, og hvor feltet er på vej hen. Tro det eller ej, kvanteregistrering er et teknologifelt, der har eksisteret i mere end 50 år og er nu meget brugt i lasere som LIDAR, magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og fotovoltaiske celler.
Selvom samfundet allerede nyder godt af fordelene ved disse teknologier, er de ikke så kendte som den meget omtalte kvantecomputer og kvantekommunikation. Den ofte citerede "kvantefordel" refererer til kvantecomputeres evne til at løse problemer i meget korte perioder, hvilket gør tidligere upraktiske og komplekse problemer gennemførlige. Kvantekommunikation diskuteres ofte i forbindelse med cybersikkerhed. Begge områder vokser hurtigt, men er stadig flere år fra at blive allestedsnærværende.
De vigtigste tilgange til kvantesansning er fotonik og faststofsystemer. Fotonik beskæftiger sig med manipulation af lys på en række forskellige måder, mens faststofsystemer beskæftiger sig med sensorer, der er i en kendt kvantetilstand, der ændrer sig som et resultat af interaktion med en stimulus (det du vil måle). Inden for disse tilgange falder kvantesensorteknologier ind i fem forskellige kategorier og har komplementære styrker.
(1) Kvantebilleddannelse- brugen af kvantelidar/radar til at detektere bevægelige eller skjulte objekter, hvor det bedst kendte anvendelsesområde er det nationale forsvar.
(2) Kvanteelektromagnetiske sensorer- Disse sensorer måler dynamiske elektromagnetiske felter ved hjælp af nitrogen-tomgangscentre, atomare dampe og superledende kredsløb. De bruges også i forsvarsanvendelser, men bruges også i sundhedsvæsenet, såsom MRI'er.
(3) Gravimeter& Gradiometre- De måler henholdsvis tyngdefeltets styrke og variation. Nuværende anvendelser omfatter geofysiske fænomener i undergrunden og bruges hovedsageligt i energisektoren til at finde reservoirer.
(4) Termometre& Barometre (MaflastningTemperature& AatmosfæriskPforsikre,Rhenholdsvis)- Disse specialiserede værktøjer er meget mere følsomme end dem, der normalt bruges, og opnår højere nøjagtighed i kritiske applikationer såsom ubåde eller fly ved brug af kolde atomskyer og superledende kvantegrænsefladeenheder.
(5) SpecifikSensingAapplikationerWithQuantumComputing ellerCkommunikation ellerA Ckombination afBandet- Disse applikationer skal videreudvikles, efterhånden som kvantecomputere og kommunikationsteknologier modnes.
Oprindeligt blev kvantesansteknologi brugt i produkter, vi almindeligvis ser i dag, såsom digitale kameraer. Den næste generation af kvantesensorteknologi, der bliver kommercielt tilgængelig, vil gavne producenterne på en række måder: ved at give ekstrem høj følsomhed i målinger, hvor præcision og nøjagtighed er påkrævet, og ved den regelmæssige fremkomst af nye anvendelsessager i luft- og rumfart, biomedicinsk, kemisk , bilindustrien og telekommunikationsindustrien. Dette er muligt, fordi disse sensorer udnytter systemernes kvanteegenskaber til at måle små fysiske ændringer og funktioner i disse systemer.
Den næste generation af kvantesensorteknologi er designet til at være mindre, lettere og mere omkostningseffektiv end sin forgænger og tilbyder en utrolig høj måleopløsning sammenlignet med traditionelle sensorteknologier. Tidlige anvendelsestilfælde omfatter kvalitetskontrolmålinger på produkter af høj kvalitet ved at identificere små defekter, strenge målinger på præcisionsprodukter og ikke-destruktiv test ved at måle, hvad der er gemt under overfladen.
Aktuelle barrierer for indførelse af næste generations kvantesensorteknologier omfatter udviklingsomkostninger og tid, hvilket kan forsinke implementeringen på tværs af industrien. Andre udfordringer omfatter integration af nye sensorer med eksisterende datarammer og standardisering inden for industrien - spørgsmål, der afspejler mange af udfordringerne ved at adoptere og assimilere nye teknologier. Industrier, der er mindre prisfølsomme og vil gavne mest, vil tage føringen. Når først forsvars-, bioteknologi- og bilindustrien har demonstreret applikationer og businesscases for disse følsomme teknologier, vil yderligere use cases dukke op, efterhånden som teknologien udvikler sig og skaleres. Metoder og teknikker til måling ved højere opløsninger vil blive endnu vigtigere, efterhånden som fremstillingsindustrien tager nye teknologier i brug for at forbedre nøjagtigheden og fleksibiliteten uden at ofre kvalitet eller produktivitet.
Det er vigtigt at fokusere på de fordele, der kan realiseres ved at kombinere andre førende teknologier med kvantesansning, såsom trådløse netværk. Fremstillingsrelaterede industrier, såsom byggeri og minedrift, vil også nyde godt af det. Hvis teknologien kan udvikle disse sensorer til at være små og billige nok, kan de potentielt også finde vej til din smartphone.
Indlægstid: 30-jan-2024