Tässä artikkelissa käsittelemme kvanttianturiteknologioiden tyyppejä, niiden vaikutusta valmistukseen ja alan kehityssuuntaa. Usko tai älä, kvanttianturi on ollut olemassa yli 50 vuotta, ja sitä käytetään nyt laajalti lasereissa, kuten LIDARissa, magneettikuvauksessa (MRI) ja aurinkokennoissa.
Vaikka yhteiskunta jo nauttii näiden teknologioiden hyödyistä, 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 mahdollisia. Kvanttiviestinnästä keskustellaan usein kyberturvallisuuden yhteydessä. Molemmat alueet kasvavat nopeasti, mutta niiden yleistymisestä on vielä useita vuosia.
Kvanttiantureiden pääasialliset lähestymistavat ovat fotoniikka ja kiinteän olomuodon järjestelmät. Fotoniikka käsittelee valon manipulointia monin eri tavoin, kun taas kiinteän olomuodon järjestelmät käsittelevät antureita, jotka ovat tunnetussa kvanttitilassa, joka muuttuu vuorovaikutuksessa ärsykkeen (mitattavan kohteen) kanssa. Näiden lähestymistapojen sisällä kvanttiantureteknologiat jakautuvat viiteen eri luokkaan, ja niillä on toisiaan täydentäviä vahvuuksia.
(1) Kvanttikuvantaminen- kvanttilidarin/tutkan käyttö liikkuvien tai piilossa olevien kohteiden havaitsemiseen, ja tunnetuin sovellusalue on maanpuolustus.
(2) Kvanttisähkömagneettiset anturit- Nämä anturit mittaavat dynaamisia sähkömagneettisia kenttiä käyttämällä typpivakanssikeskuksia, atomihöyryjä ja suprajohtavia piirejä. Niitä käytetään myös puolustussovelluksissa, mutta myös terveydenhuollossa, kuten magneettikuvauksissa.
(3) Gravimetrit& Gradiometrit- Ne mittaavat painovoimakentän voimakkuutta ja vaihtelua. Nykyisiä sovelluksia ovat geofysikaaliset ilmiöt maan alla, ja niitä käytetään pääasiassa energiasektorilla säiliöiden löytämiseen.
(4) Lämpömittarit& Barometrit (MmittaaminenTlämpötila& AilmakehänPvakuuttaaRerityisesti)- nämä erikoistyökalut ovat paljon herkempiä kuin normaalisti käytettävät, ja niillä saavutetaan suurempi tarkkuus kriittisissä sovelluksissa, kuten sukellusveneissä tai lentokoneissa, käyttämällä kylmiä atomipilviä ja suprajohtavia kvanttirajapintalaitteita.
(5) ErityisetSensingAsovelluksetWithQuantumClaskenta taiCviestintää taiA CyhdistelmäBmuu- näitä sovelluksia on kehitettävä edelleen kvanttilaskennan ja viestintäteknologioiden kypsyessä.
Aluksi kvanttianturiteknologiaa käytettiin nykyään yleisesti nähtävissä tuotteissa, kuten digitaalikameroissa. Seuraavan sukupolven kvanttianturiteknologia, joka tulee kaupallisesti saataville, hyödyttää valmistajia monin tavoin: tarjoamalla erittäin suuren herkkyyden mittauksissa, joissa vaaditaan tarkkuutta ja täsmällisyyttä, ja uusien käyttötapausten säännöllisen ilmaantumisen kautta ilmailu-, biolääketieteen, kemian-, auto- ja televiestintäteollisuudessa. Tämä on mahdollista, koska nämä anturit hyödyntävät järjestelmien kvanttiominaisuuksia pienten fyysisten muutosten ja ominaisuuksien mittaamiseen kyseisissä järjestelmissä.
Seuraavan sukupolven kvanttianturiteknologia on suunniteltu pienemmäksi, kevyemmäksi ja kustannustehokkaammaksi kuin edeltäjänsä, ja se tarjoaa uskomattoman korkean mittaustarkkuuden perinteisiin anturiteknologioihin verrattuna. Varhaisia käyttötapauksia ovat korkealaatuisten tuotteiden laadunvalvontamittaukset tunnistamalla pieniä vikoja, tarkkuustuotteiden perusteelliset mittaukset ja pinnan alla piileviä aineita mittaamaton testaus.
Nykyisiä esteitä seuraavan sukupolven kvanttianturiteknologioiden käyttöönotolle ovat kehityskustannukset ja aika, jotka voivat viivästyttää käyttöönottoa koko toimialalla. Muita haasteita ovat uusien antureiden integrointi olemassa oleviin datakehyksiin ja standardointi toimialalla – nämä ongelmat heijastelevat monia uusien teknologioiden käyttöönoton ja omaksumisen haasteita. Hintaherkät ja eniten hyötyvät toimialat ottavat johtoaseman. Kun puolustus-, biotekniikka- ja autoteollisuus ovat osoittaneet sovelluksia ja liiketoimintatapauksia näille herkille teknologioille, uusia käyttötapauksia syntyy teknologian kehittyessä ja skaalautuessa. Menetelmät ja tekniikat korkeammalla resoluutiolla mittaamiseen tulevat entistä tärkeämmiksi, kun valmistava teollisuus ottaa käyttöön uusia teknologioita tarkkuuden ja joustavuuden parantamiseksi laadusta tai tuottavuudesta tinkimättä.
On tärkeää keskittyä hyötyihin, joita voidaan saavuttaa yhdistämällä muita johtavia teknologioita kvanttianturiin, kuten langattomia verkkoja. Myös valmistavaan teollisuuteen liittyvät teollisuudenalat, kuten rakennus- ja kaivosteollisuus, hyötyvät. Jos teknologia pystyy kehittämään näitä antureita riittävän pieniksi ja edullisiksi, ne voisivat mahdollisesti löytää tiensä myös älypuhelimiin.
Julkaisun aika: 30. tammikuuta 2024