In dit artikel bespreken we de soorten kwantumsensortechnologieën, hun impact op de productie en waar het veld naartoe gaat. Geloof het of niet, kwantumdetectie is een technologiegebied dat al meer dan 50 jaar bestaat en nu op grote schaal wordt gebruikt in lasers zoals LIDAR, magnetische resonantiebeeldvorming (MRI) en fotovoltaïsche cellen.
Hoewel de samenleving al profiteert van de voordelen van deze technologieën, zijn ze nog niet zo bekend als de veelbesproken quantum computing en quantumcommunicatie. Het vaak aangehaalde ‘kwantumvoordeel’ verwijst naar het vermogen van kwantumcomputers om problemen in zeer korte tijd op te lossen, waardoor voorheen onpraktische en complexe problemen haalbaar worden. Kwantumcommunicatie wordt vaak besproken in de context van cyberbeveiliging. Beide gebieden groeien snel, maar het duurt nog een aantal jaren voordat ze alomtegenwoordig zijn.
De belangrijkste benaderingen van kwantumdetectie zijn fotonica en vaste-stofsystemen. Fotonica houdt zich op verschillende manieren bezig met de manipulatie van licht, terwijl solid-state systemen omgaan met sensoren die zich in een bekende kwantumtoestand bevinden die verandert als gevolg van interactie met een stimulus (wat je wilt meten). Binnen deze benaderingen vallen kwantumsensortechnologieën in vijf verschillende categorieën en hebben ze complementaire sterke punten.
(1) Kwantumbeeldvorming- het gebruik van quantum lidar/radar om bewegende of verborgen objecten te detecteren, met als bekendste toepassingsgebied de nationale defensie.
(2) Kwantum-elektromagnetische sensoren- Deze sensoren meten dynamische elektromagnetische velden met behulp van stikstofvacaturecentra, atoomdampen en supergeleidende circuits. Ze worden ook gebruikt in defensietoepassingen, maar worden ook gebruikt in de gezondheidszorg, zoals MRI's.
(3) Gravimeters& Gradiometers- Ze meten respectievelijk de sterkte en variatie van het zwaartekrachtveld. Huidige toepassingen omvatten geofysische verschijnselen in de ondergrond en worden vooral gebruikt in de energiesector om reservoirs te vinden.
(4) Thermometers& Bluchtmeters (MversoepelingTtemperatuur& AsfeerPgeruststellen,Rrespectievelijk)- deze gespecialiseerde instrumenten zijn veel gevoeliger dan de instrumenten die normaal gesproken worden gebruikt, en bereiken een grotere nauwkeurigheid in kritische toepassingen zoals onderzeeërs of vliegtuigen door het gebruik van koude atoomwolken en supergeleidende kwantuminterface-apparaten.
(5) SpecifiekSensingAtoepassingenWitQuantumComzetten ofCmededelingen ofA Ccombinatie vanBandere- deze toepassingen moeten verder worden ontwikkeld naarmate de quantumcomputer- en communicatietechnologieën volwassener worden.
Aanvankelijk werd kwantumsensortechnologie gebruikt in producten die we tegenwoordig vaak zien, zoals digitale camera's. De volgende generatie kwantumsensortechnologie die commercieel beschikbaar komt, zal fabrikanten op een aantal manieren ten goede komen: door extreem hoge gevoeligheid te bieden bij metingen waarbij precisie en nauwkeurigheid vereist zijn, en door de regelmatige opkomst van nieuwe gebruiksscenario’s in de lucht- en ruimtevaart, biomedische en chemische sector. , automobiel- en telecommunicatie-industrie. Dit is mogelijk omdat deze sensoren de kwantumeigenschappen van systemen gebruiken om kleine fysieke veranderingen en kenmerken in die systemen te meten.
De volgende generatie kwantumdetectietechnologie is ontworpen om kleiner, lichter en kosteneffectiever te zijn dan zijn voorganger, en biedt een ongelooflijk hoge meetresolutie in vergelijking met traditionele detectietechnologieën. Vroege gebruiksscenario's omvatten kwaliteitscontrolemetingen op producten van hoge kwaliteit door het identificeren van kleine defecten, rigoureuze metingen op precisieproducten en niet-destructief testen door te meten wat er onder het oppervlak verborgen is.
Tot de huidige belemmeringen voor de adoptie van kwantumsensortechnologieën van de volgende generatie behoren de ontwikkelingskosten en de tijd, die de adoptie in de hele sector zouden kunnen vertragen. Andere uitdagingen zijn onder meer de integratie van nieuwe sensoren met bestaande dataframeworks en standaardisatie binnen de industrie - kwesties die veel van de uitdagingen van het adopteren en assimileren van opkomende technologieën weerspiegelen. Industrieën die minder prijsgevoelig zijn en er het meeste profijt van zullen hebben, zullen het voortouw nemen. Zodra de defensie-, biotech- en auto-industrie toepassingen en business cases voor deze gevoelige technologieën hebben gedemonstreerd, zullen er aanvullende use cases ontstaan naarmate de technologie evolueert en schaalt. Methoden en technieken voor het meten met hogere resoluties zullen nog belangrijker worden naarmate de productie-industrie nieuwe technologieën adopteert om de nauwkeurigheid en flexibiliteit te verbeteren zonder kwaliteit of productiviteit op te offeren.
Het is belangrijk om te focussen op de voordelen die kunnen worden gerealiseerd door andere toonaangevende technologieën te combineren met kwantumdetectie, zoals draadloze netwerken. Ook productiegerelateerde industrieën, zoals de bouw en mijnbouw, zullen hiervan profiteren. Als de technologie ervoor kan zorgen dat deze sensoren klein en goedkoop genoeg zijn, kunnen ze mogelijk ook in uw smartphone terechtkomen.
Posttijd: 30 januari 2024