У світі стрімко зростає попит на високоточні виміри у критично важливих застосунках. Цей попит може задовольнити квантове зондування, яке забезпечує вимірювання з чутливістю, недоступною для класичного зондування. Мало того, ринок квантового зондування вже до 2030 року може досягти позначки один мільярд доларів, щорічно приростаючи на 10-15%. За інформацією McKinsey, до 2040-го ця технологія кардинально змінить роботу галузей, що використовують сенсорні технології, і здійснить революцію в тих, які сильно залежать від точних вимірювань. Зокрема її можна буде використовувати для навчання алгоритмів штучного інтелекту.
- Що таке квантові технології та квантове зондування
- Візуалізація даних та діагностика
- Навігація
- Мікроелектроніка
- Які перспективи?
Що таке квантові технології та квантове зондування
Квантові технології — це новий напрямок у науці та техніці, який базується на принципах квантової механіки для створення нових можливостей та рішень. Квантова механіка, своєю чергою, — це наука про поведінку дуже маленьких частинок (атомів і фотонів), де діють закони, що відрізняються від класичної фізики. Простіше кажучи, квантові технології використовують незвичайну, але вкрай точну поведінку субатомних частинок, таких як атоми та фотони, дозволяючи досягти недосяжного рівня точності. Завдяки цьому квантові технології відкривають нові горизонти у різних сферах, від медицини до фінансів.
Завдяки квантовій механіці ми отримуємо більш надійні системи навігації, більш точну візуалізацію медичних результатів, більш безпечний зв’язок і, що важливо, більш потужні обчислення.
Квантові технології дозволяють розробляти нові види пристроїв та систем, але найчастіше йдеться про їх застосування у таких напрямках:
● квантові обчислення;
● квантова комунікація;
● квантове зондування.
Хоча квантові обчислення обговорюють частіше за інших, найбільш зрілим напрямом вважається квантове зондування. Воно має великий потенціал застосування в багатьох галузях і тісно пов’язане з квантовими обчисленнями, оскільки характерні для них потужні процесори можуть прискорювати швидкість обробки даних із сенсорів. Ті, своєю чергою, є ключовими компонентами квантового зондування, забезпечуючи йому надвисоку чутливість і точність.
Нижче ми розглянемо чотири варіанти комерційного застосування цієї технології — вони мають найбільший потенціал у вирішенні проблем, із якими сьогодні стикаються лідери ринку.
Візуалізація даних та діагностика
Квантові датчики мають великий потенціал у визначенні точного розташування магнітних сигналів в організмі людини. Сьогодні частіше використовуються традиційні методи діагностики (наприклад, МРТ), які обмежені у своїх можливостях та вимагають застосування громіздкого та тендітного обладнання. У той же час у McKinsey вважають, що альтернатива їм може з’явитися вже e 2030 році, а виробництво датчиків нових систем незабаром вийде на новий масштаб.
Навігація
Квантові датчики, у тому числі магнітометри на основі нейтральних атомів або алмазів, допоможуть розкрити нові можливості в системах навігації, призначених для різних видів транспорту. При цьому більше не буде потреби у використанні супутникових сигналів GPS, які є недієвими в екранованих середовищах, під водою або під землею. Плюс квантових датчиків ще й у тому, що вони не вимагають регулярного калібрування і в 10-20 разів чутливіші, що робить виміри з ними точнішими. Дослідження показують, що такі датчики можуть бути готовими до комерційного використання протягом кількох найближчих років.
Мікроелектроніка
За допомогою квантових датчиків можна більш ефективно виявляти дефекти та визначати робочі стани у мікроелектроніці. Незабаром їх використання може стати звичайною практикою при проєктуванні інтегральних схем з тривимірною архітектурою третього покоління. Перші такі датчики вже доступні та задіяні в експериментальних проєктах. Вважається, що вони підвищать точність та надійність операцій у виробництві мікросхем , критично важливих для пристроїв наступного покоління, включаючи ШІ та системи обробки даних.
Підземні виміри
Надійні та точні виміри під землею — наступний варіант комерційного застосування квантових датчиків. Вони більш надійні та забезпечують точніші результати вимірювань, особливо в суворих кліматичних умовах. Крім того, з їх допомогою можна ефективно виявляти розломи, знаходити корисні копалини та джерела води. Плюс використання квантових датчиків у цих завданнях ще й у тому, що вони мають компактні розміри та при цьому вміють точно ідентифікувати магнітні та гравітаційні поля від сторонніх перешкод. Все разом це дозволяє збільшити роздільну здатність карт, які фотографують за допомогою безпілотних літальних апаратів, більш ніж у десять разів!
Які перспективи?
Потенціал використання квантових сенсорів не обмежується описаними вище кейсами, оскільки нові знання, отримані завдяки використанню квантових датчиків для спостереження та моніторингу, відкривають багато інших можливостей. Щоб їх реалізувати, вже розробляється спеціальне обладнання та алгоритми штучного інтелекту для аналізу даних.
Квантові рецептори та хмарні технології можуть стати ідеальним поєднанням для галузей, які залежать від обробки великих обсягів даних і вимагають створення безпечного середовища для обчислень. У міру розвитку технології квантового зондування зростає інтерес до хмарних платформ, які мають необхідні обчислювальні потужності для аналізу даних у реальному часі.
Оптимальним середовищем для роботи з квантовими сенсорами можуть стати гібридні обчислювальні середовища. Вони дозволять організаціям ефективно обробляти дані із квантових сенсорів та миттєво використовувати результати обробки у своїх IT-екосистемах. Це створить основу для розробки та просування інноваційних програм у таких областях, як автономна навігація, медична діагностика та геофізичні дослідження, навчання нових ШІ-алгоритмів.
