この記事では、量子センシング技術の種類、製造への影響、この分野の方向性について説明します。信じられないかもしれませんが、量子センシングは 50 年以上前から存在する技術分野であり、現在では LIDAR、磁気共鳴画像法 (MRI)、太陽電池などのレーザーで広く使用されています。
社会はすでにこれらのテクノロジーの恩恵を享受していますが、広く議論されている量子コンピューティングや量子通信ほどよく知られていません。よく引用される「量子の利点」とは、非常に短時間で問題を解決できる量子コンピューターの能力を指し、これまで非現実的で複雑な問題を実現可能にしました。量子通信はサイバーセキュリティの文脈で議論されることがよくあります。どちらの分野も急速に成長していますが、普及するにはまだ数年かかります。
量子センシングへの主なアプローチは、フォトニクスと固体システムです。フォトニクスはさまざまな方法で光の操作を扱いますが、ソリッドステート システムは、刺激 (測定対象) との相互作用の結果として変化する既知の量子状態にあるセンサーを扱います。これらのアプローチの中で、量子センシング技術は 5 つの異なるカテゴリに分類され、補完的な強みを持っています。
(1) 量子イメージング- 動く物体や隠れた物体を検出するための量子ライダー/レーダーの使用。最もよく知られている応用分野は国防です。
(2) 量子電磁センサー- これらのセンサーは、窒素空孔中心、原子蒸気、超伝導回路を使用して動的電磁場を測定します。これらは防衛用途でも使用されますが、MRI などの医療でも使用されます。
(3) 重量計& G放射計- それぞれ重力場の強さと変化を測定します。現在の用途には、地下における地球物理現象が含まれており、主にエネルギー分野で貯留層を見つけるために使用されています。
(4) 体温計& Bアロマメーター (M確保するT温度& A大気のP圧力をかける、Rそれぞれ）- これらの特殊なツールは、通常使用されているツールよりもはるかに感度が高く、冷たい原子雲や超伝導量子インターフェースデバイスを使用することで、潜水艦や航空機などの重要なアプリケーションでより高い精度を実現します。
(5) 具体的なSセンシングAアプリケーションWi番目Q量子Cコンピュータを使ったり、C通信またはA Cの組み合わせBその他- これらのアプリケーションは、量子コンピューティングおよび通信技術が成熟するにつれてさらに開発する必要があります。
当初、量子センシング技術はデジタルカメラなど、今日私たちがよく目にする製品に使用されていました。次世代の量子センシング技術が商業的に利用可能になると、さまざまな面でメーカーに利益がもたらされます。精度と精度が必要とされる測定において非常に高い感度が得られることや、航空宇宙、生物医学、化学の分野で新しいユースケースが定期的に出現することによってです。 、自動車、通信業界。これが可能になるのは、これらのセンサーがシステムの量子特性を利用して、システム内の小さな物理的変化や特徴を測定するためです。
次世代の量子センシング技術は、前世代よりも小型、軽量、コスト効率が高くなるように設計されており、従来のセンシング技術と比較して信じられないほど高い測定分解能を提供します。初期のユースケースには、小さな欠陥を特定することによる高品質製品の品質管理測定、精密製品の厳密な測定、表面の下に隠れているものを測定することによる非破壊検査などが含まれます。
次世代量子センシング技術の導入に対する現在の障壁には、開発コストと開発時間が含まれており、業界全体での導入が遅れる可能性があります。その他の課題には、新しいセンサーと既存のデータ フレームワークの統合や業界内の標準化が含まれます。これは、新興テクノロジーの導入と吸収における多くの課題を反映した問題です。価格にあまり敏感でなく、最も利益を得ることができる業界が主導権を握ることになります。防衛、バイオテクノロジー、自動車業界がこれらの機密性の高いテクノロジーのアプリケーションとビジネスケースを実証したら、テクノロジーの進化と拡大に応じて追加のユースケースが出現するでしょう。製造業が品質や生産性を犠牲にすることなく精度と柔軟性を向上させるために新技術を採用するにつれて、より高い解像度で測定するための方法と技術がさらに重要になります。
ワイヤレス ネットワークなど、他の最先端テクノロジーと量子センシングを組み合わせることで実現できる利点に焦点を当てることが重要です。建設や鉱業などの製造関連産業も恩恵を受けるだろう。テクノロジーがこれらのセンサーを十分に小型で安価に開発できれば、スマートフォンにも搭載される可能性があります。
投稿時刻: 2024 年 1 月 30 日