I denne artikel vil vi diskutere typerne af kvantesensorteknologier, deres indflydelse på produktion, og hvor feltet er på vej hen. Tro det eller ej, kvantesensor er et teknologifelt, der har eksisteret i mere end 50 år og nu er meget udbredt i lasere såsom LIDAR, magnetisk resonansbilleddannelse (MRI) og solceller.
Selvom samfundet allerede nyder godt af fordelene ved disse teknologier, er de ikke så velkendte som de bredt omtalte kvanteberegninger og kvantekommunikation. Den ofte nævnte "kvantefordel" refererer til kvantecomputeres evne til at løse problemer på meget korte tidsperioder, hvilket gør tidligere upraktiske og komplekse problemer mulige. Kvantekommunikation diskuteres ofte i forbindelse med cybersikkerhed. Begge områder vokser hurtigt, men er stadig flere år væk fra at blive allestedsnærværende.
De primære tilgange til kvantemåling 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 følge af interaktion med en stimulus (det, man vil måle). Inden for disse tilgange falder kvantemålingsteknologier i fem forskellige kategorier og har komplementære styrker.
(1) Kvantebilleddannelse- brugen af kvante-lidar/radar til at detektere objekter i bevægelse eller skjulte områder, hvor det mest kendte anvendelsesområde er nationalt forsvar.
(2) Kvanteelektromagnetiske sensorer- Disse sensorer måler dynamiske elektromagnetiske felter ved hjælp af nitrogen-vakanscentre, atomdampe og superledende kredsløb. De bruges også i forsvarsapplikationer, men bruges også inden for sundhedsvæsenet, såsom MR-scanninger.
(3) Gravimetre& Gradiometre- De måler henholdsvis styrken og variationen af tyngdefeltet. Nuværende anvendelser omfatter geofysiske fænomener i undergrunden og bruges hovedsageligt i energisektoren til at finde reservoirer.
(4) Termometre& Baromametre (MmålingTtemperatur& AtmosfæriskPpres,Rhenholdsvis)- Disse specialiserede værktøjer er meget mere følsomme end dem, der normalt anvendes, og opnår højere nøjagtighed i kritiske applikationer såsom ubåde eller fly ved hjælp af kolde atomskyer og superledende kvantegrænsefladeenheder.
(5) SpecifikSensingAapplikationerWideQuantumCcomputere ellerCkommunikation ellerA Ckombination afBandre- Disse applikationer skal videreudvikles i takt med at kvanteberegnings- og kommunikationsteknologier modnes.
I starten blev kvantesensorteknologi brugt i produkter, vi almindeligvis ser i dag, såsom digitale kameraer. Den næste generation af kvantesensorteknologi, der bliver kommercielt tilgængelig, vil gavne producenter på en række måder: ved at give ekstremt høj følsomhed i målinger, hvor præcision og nøjagtighed er påkrævet, og ved den regelmæssige fremkomst af nye anvendelsesscenarier inden for luftfarts-, biomedicin-, kemisk-, bil- 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 utrolig høj måleopløsning sammenlignet med traditionelle sensorteknologier. Tidlige anvendelsesscenarier omfatter kvalitetskontrolmålinger på produkter af høj kvalitet ved at identificere små defekter, grundige målinger på præcisionsprodukter og ikke-destruktiv testning ved at måle, hvad der er skjult under overfladen.
Nuværende barrierer for implementeringen af næste generations kvantesensorteknologier omfatter udviklingsomkostninger og tid, hvilket kan forsinke implementeringen i hele branchen. Andre udfordringer omfatter integration af nye sensorer med eksisterende datarammer og standardisering inden for branchen - problemstillinger, der afspejler mange af udfordringerne ved at implementere og assimilere nye teknologier. Industrier, der er mindre prisfølsomme og vil drage størst fordel, vil tage føringen. Når forsvars-, biotek- og bilindustrien har demonstreret anvendelser og business cases 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 implementerer nye teknologier for at forbedre nøjagtighed og fleksibilitet uden at ofre kvalitet eller produktivitet.
Det er vigtigt at fokusere på de fordele, der kan realiseres ved at kombinere andre førende teknologier med kvantesensorer, såsom trådløse netværk. Produktionsrelaterede industrier, såsom byggeri og minedrift, vil også drage fordel. Hvis teknologien kan udvikle disse sensorer til at være små og billige nok, kan de potentielt også finde vej til din smartphone.
Opslagstidspunkt: 30. januar 2024