In hierdie artikel sal ons die tipes kwantumwaarnemingstegnologieë, hul impak op vervaardiging en waarheen die veld op pad is, bespreek. Glo dit of nie, kwantumwaarneming is 'n tegnologieveld wat al meer as 50 jaar bestaan en word nou wyd gebruik in lasers soos LIDAR, magnetiese resonansiebeelding (MRI) en fotovoltaïese selle.
Alhoewel die samelewing reeds die voordele van hierdie tegnologieë geniet, is hulle nie so bekend soos die wydbesproke kwantumrekenaars en kwantumkommunikasie nie. Die dikwels aangehaalde "kwantumvoordeel" verwys na die vermoë van kwantumrekenaars om probleme in baie kort tye op te los, wat voorheen onpraktiese en komplekse probleme haalbaar maak. Kwantumkommunikasie word dikwels in die konteks van kuberveiligheid bespreek. Beide gebiede groei vinnig, maar is nog 'n paar jaar weg daarvan om alomteenwoordig te word.
Die hoofbenaderings tot kwantumwaarneming is fotonika en vastetoestandstelsels. Fotonika handel oor die manipulasie van lig op 'n verskeidenheid maniere, terwyl vastetoestandstelsels handel oor sensors wat in 'n bekende kwantumtoestand is wat verander as gevolg van interaksie met 'n stimulus (wat jy wil meet). Binne hierdie benaderings val kwantumwaarnemingstegnologieë in vyf verskillende kategorieë en het komplementêre sterk punte.
(1) Kwantumbeelding- die gebruik van kwantumlidar/radar om bewegende of versteekte voorwerpe op te spoor, met die bekendste toepassingsgebied as nasionale verdediging.
(2) Kwantum Elektromagnetiese Sensors- Hierdie sensors meet dinamiese elektromagnetiese velde met behulp van stikstofvakansiesentrums, atoomdampe en supergeleidende stroombane. Hulle word ook in verdedigingstoepassings gebruik, maar word ook in gesondheidsorg gebruik, soos MRI's.
(3) Gravimetersen Gradiometers- Hulle meet onderskeidelik die sterkte en variasie van die swaartekragveld. Huidige toepassings sluit geofisiese verskynsels in die ondergrond in en word hoofsaaklik in die energiesektor gebruik om reservoirs te vind.
(4) Termometersen Baromameters (MmetingTtemperatuuren AtmosferiesPdruk,Ronderskeidelik)- hierdie gespesialiseerde gereedskap is baie meer sensitief as dié wat normaalweg gebruik word, en bereik hoër akkuraatheid in kritieke toepassings soos duikbote of vliegtuie deur die gebruik van koue atoomwolke en supergeleidende kwantumkoppelvlaktoestelle.
(5) SpesifiekSensingAtoepassingsWmetQkwantumCrekenaarwerk ofCkommunikasie ofA Ckombinasie vanBander- hierdie toepassings moet verder ontwikkel word namate kwantumrekenaar- en kommunikasietegnologieë volwasse word.
Aanvanklik is kwantumwaarnemingstegnologie gebruik in produkte wat ons vandag algemeen sien, soos digitale kameras. Die volgende generasie kwantumwaarnemingstegnologie wat kommersieel beskikbaar word, sal vervaardigers op 'n aantal maniere bevoordeel: deur uiters hoë sensitiwiteit in metings te bied waar presisie en akkuraatheid vereis word, en deur die gereelde opkoms van nuwe gebruiksgevalle in die lugvaart-, biomediese, chemiese, motor- en telekommunikasiebedrywe. Dit is moontlik omdat hierdie sensors die kwantumeienskappe van stelsels gebruik om klein fisiese veranderinge en kenmerke in daardie stelsels te meet.
Die volgende generasie kwantumwaarnemingstegnologie is ontwerp om kleiner, ligter en meer koste-effektief as sy voorganger te wees, en bied ongelooflik hoë meetresolusie in vergelyking met tradisionele waarnemingstegnologieë. Vroeë gebruiksgevalle sluit in kwaliteitsbeheermetings op hoëgehalteprodukte deur klein defekte te identifiseer, streng metings op presisieprodukte, en nie-vernietigende toetsing deur te meet wat onder die oppervlak versteek is.
Huidige hindernisse vir die aanvaarding van volgende-generasie kwantumsensortegnologieë sluit in ontwikkelingskoste en tyd, wat die aanvaarding regdeur die bedryf kan vertraag. Ander uitdagings sluit in die integrasie van nuwe sensors met bestaande data-raamwerke en standaardisering binne die bedryf - kwessies wat baie van die uitdagings van die aanvaarding en assimilasie van opkomende tegnologieë weerspieël. Nywerhede wat minder prysgevoelig is en die meeste sal baat vind, sal die voortou neem. Sodra die verdedigings-, biotegnologie- en motorbedrywe toepassings en sakegevalle vir hierdie sensitiewe tegnologieë gedemonstreer het, sal bykomende gebruiksgevalle na vore kom namate die tegnologie ontwikkel en skaal. Metodes en tegnieke vir meting teen hoër resolusies sal selfs belangriker word namate die vervaardigingsbedryf nuwe tegnologieë aanneem om akkuraatheid en buigsaamheid te verbeter sonder om kwaliteit of produktiwiteit in te boet.
Dit is belangrik om te fokus op die voordele wat gerealiseer kan word deur ander toonaangewende tegnologieë met kwantumwaarneming te kombineer, soos draadlose netwerke. Vervaardigingsverwante nywerhede, soos konstruksie en mynbou, sal ook baat vind. As tegnologie hierdie sensors kan ontwikkel om klein en goedkoop genoeg te wees, kan hulle moontlik ook hul pad na jou slimfoon vind.
Plasingstyd: 30 Januarie 2024