Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về các loại công nghệ cảm biến lượng tử, tác động của chúng đối với sản xuất và hướng đi của lĩnh vực này. Dù bạn có tin hay không, cảm biến lượng tử là một lĩnh vực công nghệ đã tồn tại hơn 50 năm và hiện được sử dụng rộng rãi trong các loại laser như LIDAR, chụp cộng hưởng từ (MRI) và tế bào quang điện.
Mặc dù xã hội đã tận hưởng những lợi ích của các công nghệ này, nhưng chúng không được biết đến nhiều như máy tính lượng tử và truyền thông lượng tử được thảo luận rộng rãi. "Lợi thế lượng tử" thường được trích dẫn là khả năng của máy tính lượng tử trong việc giải quyết các vấn đề trong thời gian rất ngắn, giúp các vấn đề phức tạp và không thực tế trước đây trở nên khả thi. Truyền thông lượng tử thường được thảo luận trong bối cảnh an ninh mạng. Cả hai lĩnh vực này đều đang phát triển nhanh chóng, nhưng vẫn còn phải mất vài năm nữa mới trở nên phổ biến.
Các phương pháp tiếp cận chính đối với cảm biến lượng tử là quang tử và hệ thống trạng thái rắn. Quang tử xử lý việc điều khiển ánh sáng theo nhiều cách khác nhau, trong khi hệ thống trạng thái rắn xử lý các cảm biến ở trạng thái lượng tử đã biết thay đổi do tương tác với kích thích (thứ bạn muốn đo). Trong các phương pháp tiếp cận này, công nghệ cảm biến lượng tử được chia thành năm loại khác nhau và có điểm mạnh bổ sung cho nhau.
(1) Hình ảnh lượng tử- sử dụng lidar/radar lượng tử để phát hiện các vật thể chuyển động hoặc ẩn, trong đó ứng dụng được biết đến nhiều nhất là quốc phòng.
(2) Cảm biến điện từ lượng tử- Các cảm biến này đo trường điện từ động bằng cách sử dụng các tâm khuyết nitơ, hơi nguyên tử và mạch siêu dẫn. Chúng cũng được sử dụng trong các ứng dụng quốc phòng, nhưng cũng được sử dụng trong chăm sóc sức khỏe, chẳng hạn như MRI.
(3) Máy đo trọng lực& Gmáy đo bức xạ- Chúng đo cường độ và sự thay đổi của trường trọng lực. Các ứng dụng hiện tại bao gồm các hiện tượng địa vật lý ở dưới bề mặt và chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng để tìm các bể chứa.
(4) Nhiệt kế& Bmáy đo mùi hương (Mđo lườngTnhiệt độ& Akhí quyểnPsự an tâm,Rtương ứng)- những công cụ chuyên dụng này nhạy hơn nhiều so với những công cụ thông thường và đạt được độ chính xác cao hơn trong các ứng dụng quan trọng như tàu ngầm hoặc máy bay thông qua việc sử dụng các đám mây nguyên tử lạnh và các thiết bị giao diện lượng tử siêu dẫn.
(5) Cụ thểSđang diễn raAứng dụngWthứ iQuantumCtính toán hoặcCtruyền thông hoặcA Csự kết hợp củaBkhác- những ứng dụng này cần được phát triển hơn nữa khi công nghệ máy tính và truyền thông lượng tử ngày càng hoàn thiện.
Ban đầu, công nghệ cảm biến lượng tử được sử dụng trong các sản phẩm mà chúng ta thường thấy ngày nay, chẳng hạn như máy ảnh kỹ thuật số. Thế hệ tiếp theo của công nghệ cảm biến lượng tử có sẵn trên thị trường sẽ mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất theo nhiều cách: bằng cách cung cấp độ nhạy cực cao trong các phép đo đòi hỏi độ chính xác và độ tin cậy, và bằng cách xuất hiện thường xuyên các trường hợp sử dụng mới trong các ngành hàng không vũ trụ, y sinh, hóa học, ô tô và viễn thông. Điều này có thể thực hiện được vì các cảm biến này sử dụng các đặc tính lượng tử của hệ thống để đo các thay đổi vật lý nhỏ và các tính năng trong các hệ thống đó.
Thế hệ tiếp theo của công nghệ cảm biến lượng tử được thiết kế nhỏ hơn, nhẹ hơn và tiết kiệm chi phí hơn so với thế hệ trước, đồng thời cung cấp độ phân giải đo lường cực cao so với các công nghệ cảm biến truyền thống. Các trường hợp sử dụng ban đầu bao gồm các phép đo kiểm soát chất lượng trên các sản phẩm chất lượng cao bằng cách xác định các khuyết tật nhỏ, các phép đo nghiêm ngặt trên các sản phẩm chính xác và thử nghiệm không phá hủy bằng cách đo những gì ẩn dưới bề mặt.
Các rào cản hiện tại đối với việc áp dụng các công nghệ cảm biến lượng tử thế hệ tiếp theo bao gồm chi phí phát triển và thời gian, có thể làm chậm quá trình áp dụng trên toàn ngành. Những thách thức khác bao gồm tích hợp các cảm biến mới với các khuôn khổ dữ liệu hiện có và chuẩn hóa trong ngành - những vấn đề phản ánh nhiều thách thức trong việc áp dụng và đồng hóa các công nghệ mới nổi. Các ngành ít nhạy cảm với giá cả và sẽ được hưởng lợi nhiều nhất sẽ dẫn đầu. Khi các ngành công nghiệp quốc phòng, công nghệ sinh học và ô tô đã chứng minh được các ứng dụng và trường hợp kinh doanh cho các công nghệ nhạy cảm này, các trường hợp sử dụng bổ sung sẽ xuất hiện khi công nghệ phát triển và mở rộng quy mô. Các phương pháp và kỹ thuật để đo ở độ phân giải cao hơn sẽ trở nên quan trọng hơn nữa khi ngành sản xuất áp dụng các công nghệ mới để cải thiện độ chính xác và tính linh hoạt mà không ảnh hưởng đến chất lượng hoặc năng suất.
Điều quan trọng là phải tập trung vào những lợi ích có thể nhận ra bằng cách kết hợp các công nghệ hàng đầu khác với cảm biến lượng tử, chẳng hạn như mạng không dây. Các ngành công nghiệp liên quan đến sản xuất, chẳng hạn như xây dựng và khai thác, cũng sẽ được hưởng lợi. Nếu công nghệ có thể phát triển các cảm biến này đủ nhỏ và rẻ, chúng cũng có khả năng có mặt trên điện thoại thông minh của bạn.
Thời gian đăng: 30-01-2024