Kvantumszenzorok

Kvantumszenzorok olyan mérőeszközök, amelyek a kvantummechanika alapelveit használják fel a fizikai mennyiségek mérésére. Koherencia, szuperpozíció és összefonódás alkalmazásával gyakran nagyobb érzékenységet vagy finomabb felbontást érhetnek el a hagyományos érzékelőkkel szemben. A kvantum metrológia célja a mérési bizonytalanság minimálisra csökkentése, gyakran entanglement vagy szorított állapotok alkalmazásával.

A kvantumszenzorok legfontosabb megvalósítási irányai közé tartoznak az atom interferométerek, amelyek az atomok mozgását interferenciába rendezik és mérik vele a gyorsulást vagy forgást; az atomos órák, amelyek rendkívül precíz időmérést biztosítanak; a gyémántban található nitrogén-vakond központok (NV-centerek), amelyek mágneses és elektromos mezők mérésére használhatók; valamint a SQUID-ek (superconducting quantum interference devices), amelyek rendkívül érzékenyek mágneses fluxus mérésére. Emellett fejlesztés alatt állnak a trapált ionokkal és optomechanikai rendszerekkel megvalósuló szenzorok is.

Alkalmazási területei széleskörűek: időmérés és származtatott rendszerek (például világméretű navigációs és hálózati szinkronizáció), geofizika és bányászat (mágneses és gravitációs tereinek felmérése), orvosi képalkotás (például mágneses enkefalográfia MEG-megoldások), valamint alapkutatás a gravitációs jelenségek vizsgálatában és a föld alatti struktúrák feltérképezésében.

További kihívások közé tartozik a környezeti zaj és decoherencia leküzdése, a technológiai komplexitás és a költségek csökkentése, valamint az integrálhatóság és megbízhatóság javítása a gyakorlatban.