Trong bài viết này, chúng ta sẽ thảo luận về các loại công nghệ cảm biến lượng tử, tác động của chúng đối với hoạt động 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 tia laser như LIDAR, chụp cộng hưởng từ (MRI) và tế bào quang điện.
Mặc dù xã hội đã được hưởng những lợi ích của những công nghệ này nhưng chúng vẫn chưa được biết đến rộng rãi như điện toán lượng tử và truyền thông lượng tử được thảo luận rộng rãi. "Lợi thế lượng tử" thường được nhắc đến đề cập đến khả năng của máy tính lượng tử trong việc giải quyết các vấn đề trong khoảng thời gian rất ngắn, khiến các vấn đề phức tạp và phi 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 vài năm nữa mới trở nên phổ biến.
Các phương pháp tiếp cận chính đối với cảm biến lượng tử là quang tử học và hệ thống trạng thái rắn. Quang tử xử lý sự điều khiển ánh sáng theo nhiều cách khác nhau, trong khi các hệ thống trạng thái rắn xử lý các cảm biến ở trạng thái lượng tử đã biết thay đổi do tương tác với một 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 những điểm mạnh bổ sung cho nhau.
(1) Hình ảnh lượng tử- việc sử dụng lidar/ra-đa lượng tử để phát hiện các vật thể chuyển động hoặc ẩn giấu, với lĩnh vực ứng dụng được biết đến nhiều nhất là quốc phòng.
(2) Cảm biến điện từ lượng tử- Những cảm biến này đo trường điện từ động bằng cách sử dụng các tâm trống 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 biến đổi của trường trọng lực tương ứng. Các ứng dụng hiện nay bao gồm các hiện tượng địa vật lý ở dưới lòng đất và chủ yếu được sử dụng trong lĩnh vực năng lượng để tìm các hồ chứa.
(4) Nhiệt kế& Bmáy đo mùi (Mlàm dịu điTnhiệt độ& Akhí quyểnPáp lực,Rriêng)- những công cụ chuyên dụng này nhạy hơn nhiều so với những công cụ thường được sử dụng 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 thểStiếp theoAứng dụngWthứ đóQuantumCtính toán hoặcCthông tin liên lạc hoặcA Csự kết hợp củaBthứ khác- những ứng dụng này cần được phát triển hơn nữa khi công nghệ truyền thông và điện toán lượng tử trưởng thành.
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 được thương mại hóa sẽ mang lại lợi ích cho các nhà sản xuất theo một số cách: bằng cách cung cấp độ nhạy cực cao trong các phép đo đòi hỏi độ chính xác và độ chính xác cao, và bằng sự xuất hiện thường xuyên của các trường hợp sử dụng mới trong ngành hàng không vũ trụ, y sinh, hóa học. ngành công nghiệp ô tô, viễn thông. Điều này có thể thực hiện được vì những cảm biến này sử dụng các đặc tính lượng tử của hệ thống để đo lường những 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 tiền nhiệm, đồng thời cung cấp độ phân giải đo cực kỳ 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 và thời gian phát triển, những điều này có thể trì hoãn việc áp dụng trên toàn ngành. Những thách thức khác bao gồm việc tích hợp các cảm biến mới với khung dữ liệu hiện có và tiêu chuẩn hóa trong ngành - những vấn đề phản ánh nhiều thách thức trong việc áp dụng và đồng hóa các công nghệ mới nổi. Những ngành ít nhạy cảm về giá hơn và được hưởng lợi nhiều nhất sẽ dẫn đầu. Sau 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 những công nghệ nhạy cảm này, các trường hợp sử dụng bổ sung sẽ xuất hiện khi công nghệ này phát triển và mở rộng quy mô. Các phương pháp và kỹ thuật đo ở độ phân giải cao hơn sẽ càng trở nên quan trọng hơn khi ngành sản xuất áp dụng các công nghệ mới để cải thiện độ chính xác và tính linh hoạt mà không làm giảm chất lượng hoặc năng suất.
Điều quan trọng là phải tập trung vào những lợi ích có thể đạt được bằng cách kết hợp các công nghệ hàng đầu khác với cảm biến lượng tử, chẳng hạn như mạng không dây. Các ngành liên quan đến sản xuất như xây dựng và khai khoáng cũng sẽ được hưởng lợi. Nếu công nghệ có thể phát triển những cảm biến này đủ nhỏ và rẻ thì chúng cũng có thể được đưa vào điện thoại thông minh của bạn.
Thời gian đăng: Jan-30-2024