Kvanttisensoreissa

Kvanttisensoreissa on laitteita, jotka hyödyntävät kvanttimekaanisia ilmiöitä mittausten suorittamiseen. Nämä ilmiöt, kuten superpositio ja kietoutuminen, mahdollistavat perinteisiä sensoreita tarkempien ja herkkien mittausten tekemisen. Kvanttisensoreita kehitetään monenlaisiin sovelluksiin, jotka ulottuvat fysiikan perustutkimuksesta aina käytännön teknologiaan.

Yksi keskeinen kvanttisensorien tyyppi perustuu atomien käyttöön. Atomien kvanttitilat ovat erittäin herkkiä ulkoisille kentille, kuten magneettikentille tai painovoimakentille. Mittaamalla tarkasti atomien tilojen muutoksia voidaan havaita ja mitata näitä kenttiä ennennäkemättömällä tarkkuudella. Esimerkiksi atomikellot, jotka ovat kaikkein tarkimpia ajanmittauslaitteita, hyödyntävät atomien kvanttiominaisuuksia.

Toinen tärkeä alue ovat suprajohtavat kvantti-interferometrit, eli SQUIDs. Ne perustuvat Josephsonin liitosten kvantti-ilmiöihin ja ovat erittäin herkkiä magneettikenttien mittaukselle. SQUIDs-laitteita käytetään muun muassa lääketieteellisessä kuvantamisessa (MEG) ja geofysiikassa.

Kvanttisensorien sovellusalueita ovat muun muassa navigaatio, ilmastonmuutoksen seuranta, materiaalitiede, lääketieteellinen diagnostiikka ja tieteellinen tutkimus. Vaikka monet kvanttisensorit ovat vielä kehitysvaiheessa, niiden potentiaali mullistaa mittaustekniikkaa on valtava, ja niiden odotetaan vaikuttavan merkittävästi tulevaisuuden teknologiaan.