במאמר זה נדון בסוגי טכנולוגיות החישה הקוונטית, בהשפעתן על הייצור, ולאן מועדות פני התחום. תאמינו או לא, חישה קוונטית היא תחום טכנולוגי שקיים כבר יותר מ-50 שנה וכיום נמצא בשימוש נרחב בלייזרים כמו LIDAR, דימות תהודה מגנטית (MRI) ותאים פוטו-וולטאיים.
למרות שהחברה כבר נהנית מיתרונותיהן של טכנולוגיות אלו, הן אינן מוכרות כמו המחשוב הקוונטי והתקשורת הקוונטית המדוברים בהרחבה. המונח "יתרון קוונטי" המצוטט לעתים קרובות מתייחס ליכולתם של מחשבים קוונטיים לפתור בעיות בפרקי זמן קצרים מאוד, מה שהופך בעיות שהיו בעבר לא מעשיות ומורכבות לאפשריות. תקשורת קוונטית נדונה לעתים קרובות בהקשר של אבטחת סייבר. שני התחומים צומחים במהירות, אך עדיין נותרו מספר שנים לפני שהם יהפכו לנפוצים.
הגישות העיקריות לחישה קוונטית הן פוטוניקה ומערכות מצב מוצק. פוטוניקה עוסקת במניפולציה של אור במגוון דרכים, בעוד שמערכות מצב מוצק עוסקות בחיישנים הנמצאים במצב קוונטי ידוע שמשתנה כתוצאה מאינטראקציה עם גירוי (מה שברצונך למדוד). במסגרת גישות אלו, טכנולוגיות חישה קוונטית מתחלקות לחמש קטגוריות שונות ובעלות יתרונות משלימים.
(1) דימות קוונטי- שימוש בלידר/רדאר קוונטי לגילוי עצמים נעים או נסתרים, כאשר תחום היישום הידוע ביותר הוא הגנה לאומית.
(2) חיישנים אלקטרומגנטיים קוונטייםחיישנים אלה מודדים שדות אלקטרומגנטיים דינמיים באמצעות מרכזי חנקן ריק, אדים אטומיים ומעגלים מוליכי-על. הם משמשים גם ביישומים ביטחוניים, אך משמשים גם בתחום הבריאות, כגון בדיקות MRI.
(3) גרווימטריםו Gרדיומטרים- הם מודדים את עוצמתו ואת שינוי שדה הכבידה, בהתאמה. יישומים נוכחיים כוללים תופעות גיאופיזיות בתת-הקרקע ומשמשים בעיקר במגזר האנרגיה למציאת מאגרים.
(4) מדחומיםו Bארומטרים (MמדידהTטמפרטורהו AטמוספריPלחץ,Rבהתאמה)כלים מיוחדים אלה רגישים הרבה יותר מאלה המשמשים בדרך כלל, ומשיגים דיוק גבוה יותר ביישומים קריטיים כמו צוללות או מטוסים באמצעות שימוש בענני אטום קרים והתקני ממשק קוונטיים מוליכי-על.
(5) ספציפיSאנסינגAיישומיםWעםQקוואנטוםCמחשוב אוCתקשורת אוA Cשילוב שלBאחריםיש צורך לפתח יישומים אלה עוד יותר ככל שטכנולוגיות המחשוב הקוונטי והתקשורת מתפתחות.
בתחילה, טכנולוגיית חישה קוונטית שימשה במוצרים שאנו רואים בדרך כלל כיום, כגון מצלמות דיגיטליות. הדור הבא של טכנולוגיית חישה קוונטית שיהפוך לזמין מסחרית יועיל ליצרנים במספר דרכים: על ידי מתן רגישות גבוהה במיוחד במדידות בהן נדרשים דיוק מדויק, ועל ידי הופעתם הרגילה של מקרי שימוש חדשים בתעשיות התעופה והחלל, הביו-רפואה, הכימיה, הרכב והתקשורת. זה אפשרי מכיוון שחיישנים אלה משתמשים בתכונות הקוונטיות של מערכות כדי למדוד שינויים פיזיקליים קטנים ותכונות במערכות אלו.
הדור הבא של טכנולוגיית חישה קוונטית נועד להיות קטן יותר, קל יותר וחסכוני יותר מקודמו, ומציע רזולוציית מדידה גבוהה להפליא בהשוואה לטכנולוגיות חישה מסורתיות. מקרי שימוש מוקדמים כוללים מדידות בקרת איכות על מוצרים באיכות גבוהה על ידי זיהוי פגמים זעירים, מדידות קפדניות על מוצרים מדויקים ובדיקות לא הרסניות על ידי מדידת מה שמסתתר מתחת לפני השטח.
המכשולים הנוכחיים לאימוץ טכנולוגיות חישה קוונטית מהדור הבא כוללים עלויות פיתוח וזמן, אשר עלולים לעכב את האימוץ ברחבי התעשייה. אתגרים נוספים כוללים שילוב של חיישנים חדשים עם מסגרות נתונים קיימות וסטנדרטיזציה בתוך התעשייה - סוגיות המשקפות רבים מהאתגרים של אימוץ והטמעה של טכנולוגיות מתפתחות. תעשיות שפחות רגישות למחיר וירוויחו הכי הרבה ייקחו את ההובלה. לאחר שתעשיות הביטחון, הביוטכנולוגיה והרכב יציגו יישומים ותיקי עסקיים לטכנולוגיות רגישות אלו, יצוצו מקרי שימוש נוספים ככל שהטכנולוגיה תתפתח ותתרחב. שיטות וטכניקות למדידה ברזולוציות גבוהות יותר יהפכו לחשובות עוד יותר ככל שתעשיית הייצור תאמץ טכנולוגיות חדשות כדי לשפר את הדיוק והגמישות מבלי להתפשר על איכות או פרודוקטיביות.
חשוב להתמקד ביתרונות שניתן לממש על ידי שילוב טכנולוגיות מובילות אחרות עם חישה קוונטית, כגון רשתות אלחוטיות. תעשיות הקשורות לייצור, כגון בנייה וכרייה, גם הן ייהנו. אם הטכנולוגיה תוכל לפתח את החיישנים הללו להיות קטנים וזולים מספיק, הם עשויים למצוא את דרכם גם לסמארטפון שלכם.
זמן פרסום: 30 בינואר 2024