Tässä artikkelissa keskustelemme kvanttimittaustekniikoiden tyypeistä, niiden vaikutuksista valmistukseen ja mihin ala on menossa. Usko tai älä, kvanttimittaus on teknologia-ala, joka on ollut olemassa yli 50 vuotta ja jota käytetään nyt laajalti lasereissa, kuten LIDAR, magneettikuvaus (MRI) ja aurinkokennoissa.
Vaikka yhteiskunta jo nauttii näiden teknologioiden eduista, ne eivät ole yhtä tunnettuja kuin laajalti keskusteltu kvanttilaskenta ja kvanttiviestintä. Usein mainittu "kvanttietu" viittaa kvanttitietokoneiden kykyyn ratkaista ongelmia hyvin lyhyessä ajassa, mikä tekee aiemmin epäkäytännöllisistä ja monimutkaisista ongelmista toteutettavissa. Kvanttiviestinnästä keskustellaan usein kyberturvallisuuden yhteydessä. Molemmat alueet kasvavat nopeasti, mutta ovat vielä muutaman vuoden päässä yleistymisestä.
Tärkeimmät lähestymistavat kvanttitunnistukseen ovat fotoniikka ja solid-state-järjestelmät. Fotoniikka käsittelee valon manipulointia monin eri tavoin, kun taas puolijohdejärjestelmät käsittelevät antureita, jotka ovat tunnetussa kvanttitilassa, joka muuttuu vuorovaikutuksen seurauksena ärsykkeen kanssa (mitä haluat mitata). Näissä lähestymistavoissa kvanttimittaustekniikat jakautuvat viiteen eri luokkaan ja niillä on toisiaan täydentäviä vahvuuksia.
(1) Kvanttikuvaus- kvanttilidarin/tutkan käyttö liikkuvien tai piilotettujen kohteiden havaitsemiseen, tunnetuin sovellusalue on maanpuolustus.
(2) Kvanttisähkömagneettiset anturit- Nämä anturit mittaavat dynaamisia sähkömagneettisia kenttiä käyttämällä typen tyhjiökeskuksia, atomihöyryjä ja suprajohtavia piirejä. Niitä käytetään myös puolustussovelluksissa, mutta niitä käytetään myös terveydenhuollossa, kuten magneettikuvauksissa.
(3) Gravimetrit& Gradiometrit- Ne mittaavat painovoimakentän voimakkuutta ja vaihtelua. Nykyiset sovellukset sisältävät maanalaisia geofysikaalisia ilmiöitä, ja niitä käytetään pääasiassa energia-alalla altaiden etsimiseen.
(4) Lämpömittarit& Barometrit (MmittaaminenTlämpötila& AilmakehänPvakuuttaa,Rvastaavasti)- Nämä erikoistyökalut ovat paljon herkempiä kuin tavallisesti käytetyt, ja ne saavuttavat suuremman tarkkuuden kriittisissä sovelluksissa, kuten sukellusveneissä tai lentokoneissa käyttämällä kylmiä atomipilviä ja suprajohtavia kvanttirajapintalaitteita.
(5) ErityinenSensingAsovelluksiaWithQuantumClaskeminen taiCviestintä taiA CyhdistelmäBoth- Näitä sovelluksia on kehitettävä edelleen kvanttilaskenta- ja viestintätekniikan kypsyessä.
Aluksi kvanttitunnistintekniikkaa käytettiin tuotteissa, joita näemme nykyään yleisesti, kuten digitaalikameroissa. Kaupallisesti saataville tuleva seuraavan sukupolven kvanttitunnistintekniikka hyödyttää valmistajia monin tavoin: tarjoamalla erittäin korkean herkkyyden mittauksissa, joissa vaaditaan tarkkuutta ja koska uusia käyttötapauksia ilmaantuu säännöllisesti ilmailu-, biolääketieteen ja kemian aloilla. , auto- ja tietoliikenneteollisuudessa. Tämä on mahdollista, koska nämä anturit käyttävät järjestelmien kvanttiominaisuuksia mittaamaan pieniä fyysisiä muutoksia ja ominaisuuksia kyseisissä järjestelmissä.
Seuraavan sukupolven kvanttianturitekniikka on suunniteltu pienemmäksi, kevyemmäksi ja kustannustehokkaammaksi kuin edeltäjänsä, ja se tarjoaa uskomattoman korkean mittausresoluution perinteisiin mittaustekniikoihin verrattuna. Varhaisia käyttötapauksia ovat korkealaatuisten tuotteiden laadunvalvontamittaukset tunnistamalla pienet viat, tarkat mittaukset tarkkuustuotteista ja ainetta rikkomattomat testit mittaamalla, mitä pinnan alla on piilossa.
Nykyisiä esteitä seuraavan sukupolven kvanttianturitekniikoiden käyttöönotolle ovat kehityskustannukset ja aika, mikä voi viivästyttää käyttöönottoa koko alalla. Muita haasteita ovat uusien antureiden integrointi olemassa oleviin tietokehyksiin ja alan standardisointi – asiat, jotka heijastavat monia nousevien teknologioiden käyttöönoton ja omaksumisen haasteita. Alat, jotka ovat vähemmän hintaherkkiä ja hyötyvät eniten, ovat johtoasemassa. Kun puolustus-, biotekniikka- ja autoteollisuus ovat osoittaneet sovelluksia ja liiketoimintaa näille arkaluonteisille teknologioille, uusia käyttötapauksia ilmaantuu tekniikan kehittyessä ja skaalautuessa. Mittausmenetelmistä ja tekniikoista korkeammilla resoluutioilla tulee entistä tärkeämpiä, kun valmistusteollisuus ottaa käyttöön uusia teknologioita parantaakseen tarkkuutta ja joustavuutta laadusta tai tuottavuudesta tinkimättä.
On tärkeää keskittyä etuihin, jotka voidaan saavuttaa yhdistämällä muita johtavia teknologioita kvanttitunnistukseen, kuten langattomiin verkkoihin. Myös valmistukseen liittyvät teollisuudenalat, kuten rakentaminen ja kaivosteollisuus, hyötyvät. Jos teknologia pystyy kehittämään nämä sensorit riittävän pieniksi ja halvoiksi, ne voivat mahdollisesti päästä myös älypuhelimeesi.
Postitusaika: 30.1.2024