kvanttisensoroinnin

Kvanttisensorointi on sensorointia, joka hyödyntää kvanttifysiikan ilmiöitä kuten superpositiota, kietoutuneisuutta ja koherenssia mittaustarkkuuden parantamiseksi. Verrattuna klassisiin sensorointitekniikoihin kvanttisensorit voivat tarjota suuremman herkkyyden ja paremman vakauden tietyissä mittauksissa. Alaa palvelee yhteistyö fysiikan, tekniikan ja materiaalitieteen välillä.

Käytettyjä teknologioita ovat atomikellot ja kylmäatomiset interferometrit, jotka mittaavat aikaa ja kiihtyvyyksiä sekä gravitaatiomuutoksia. Kvanttipohjaiset magnetometrit, kuten nitrogen-vacancy-keskukset diamanissa, havaitsevat magneettikenttiä pienellä häiriöllä. SQUID-sensorit mittaavat erittäin pieniä magneettikenttiä. Näitä yhdistämällä voidaan rakentaa kompakteja, luotettavia laitteita.

Sovelluksia ovat navigointi- ja inertiamittaukset, geotiede ja mineraaliekologia, lääketieteellinen kuvantaminen sekä metrologian ja standardien määrittäminen. Kvanttisensorointi voi tukea uusia kuvantamismenetelmiä sekä tieteellistä tutkimusta; se muodostaa tärkeän osan tutkimus- ja teollisuussektorin tulevaisuuden mittaustekniikoita.

Haasteina ovat ympäristöherkkyys, dekoherenssi, laitteen koko ja kustannukset sekä tarve luotettavalle integroinnille muihin järjestelmiin. Monet järjestelmät edellyttävät tarkkaa lämpötilan ja toimintaympäristön hallintaa sekä erikoislaitteita. Haasteita pyritään ratkaisemaan kehittämällä kestäviä materiaaleja, pienemmissä kylmätiloissa toimivaa tekniikkaa ja massatuotantoa.

Kvanttisensorointi kehittyy nopeasti ja sen odotetaan parantavan mittaustarkkuutta useilla aloilla sekä edistävän kvantiteknologian käytäntöjä.