kvanttisensoreita

Kvanttisensorit ovat laitteita, jotka hyödyntävät kvanttimekaniikan ilmiöitä mittaamaan fysikaalisia suureita, kuten magneettikenttiä, sähköisiä kenttiä, lämpötiloja sekä aikaa ja liikettä. Koherenssi, superpositio ja usein kvantti-entanglement mahdollistavat suuremman herkkyyden ja tarkkuuden kuin monissa perinteisissä sensoreissa. Näin kvanttisensorit voivat havaita pienempiä muutoksia ja tarjota laajemman mittausdynaamisen alueen.

Tyypillisiä alustoja ovat timantin nitrogen-vacancy -keskukset, jotka mahdollistavat nanoskoossa magnetometriaa sekä paikallisen lämpötilan mittauksen; kylmät atomit ja atom interferometrit, jotka tarjoavat erittäin tarkkoja mittauksia gravitaatiosta, kiihtyvyydestä ja rotaatiosta; sekä SQUID-magnetometrit, jotka ovat erittäin herkkiä magneettikentän muutoksille ja ovat olennainen osa lääketieteellistä kuvantamista ja geofysiikkaa. Muita kehityssuuntia ovat optiset kvanttisensorit sekä kvantti-entanglementin hyödyntäminen mittauksissa.

Sovellukset kattavat metrologian ja navigoinnin ilman GPS:ää, geofysiikan sekä lääketieteellisen kuvantamisen sekä materiaali- ja koetutkimuksen. Haasteita ovat koherenssin ylläpitäminen ympäristön häiriöiltä, lämpötilavaatimus- ja cryogeeniset edellytykset, järjestelmien kustannukset sekä mittauslaitteiden skaalaus ja integraatio käytännön sovelluksiin. Kvanttisensorit kehittyvät nopeasti ja niiden odotetaan vaikuttavan sekä tieteeseen että teollisuuteen tulevina vuosina.