Neste artigo, discutiremos os tipos de tecnologias de sensoriamento quântico, seu impacto na manufatura e para onde o campo está caminhando. Acredite ou não, o sensoriamento quântico é uma área da tecnologia que existe há mais de 50 anos e agora é amplamente utilizada em lasers como o LIDAR, em imagens de ressonância magnética (MRI) e em células fotovoltaicas.
Embora a sociedade já esteja desfrutando dos benefícios dessas tecnologias, elas não são tão conhecidas quanto a computação quântica e as comunicações quânticas, temas amplamente discutidos. A tão citada "vantagem quântica" refere-se à capacidade dos computadores quânticos de resolver problemas em períodos de tempo muito curtos, tornando viáveis problemas complexos e antes impraticáveis. As comunicações quânticas são frequentemente discutidas no contexto da segurança cibernética. Ambas as áreas estão crescendo rapidamente, mas ainda estão a alguns anos de se tornarem onipresentes.
As principais abordagens para a detecção quântica são a fotônica e os sistemas de estado sólido. A fotônica lida com a manipulação da luz de diversas maneiras, enquanto os sistemas de estado sólido lidam com sensores que se encontram em um estado quântico conhecido, o qual se altera em resposta à interação com um estímulo (aquilo que se deseja medir). Dentro dessas abordagens, as tecnologias de detecção quântica se dividem em cinco categorias distintas, cada uma com pontos fortes complementares.
(1) Imagem Quântica- O uso de lidar/radar quântico para detectar objetos em movimento ou ocultos, sendo a área de aplicação mais conhecida a defesa nacional.
(2) Sensores eletromagnéticos quânticosEsses sensores medem campos eletromagnéticos dinâmicos usando centros de vacância de nitrogênio, vapores atômicos e circuitos supercondutores. Eles são usados em aplicações de defesa, mas também na área da saúde, como em exames de ressonância magnética.
(3) Gravímetros& GradiômetrosEles medem, respectivamente, a intensidade e a variação do campo gravitacional. As aplicações atuais incluem fenômenos geofísicos no subsolo e são usados principalmente no setor de energia para encontrar reservatórios.
(4) Termômetros& Barômetros (MmedindoTtemperatura& AtmosféricoPpressão,Rrespectivamente)- Essas ferramentas especializadas são muito mais sensíveis do que as normalmente utilizadas e alcançam maior precisão em aplicações críticas, como submarinos ou aeronaves, por meio do uso de nuvens de átomos frios e dispositivos de interface quântica supercondutores.
(5) EspecíficoSensingAaplicaçõesWcomQuantumCcomputação ouCcomunicações ouA Ccombinação deBoutros- Essas aplicações precisam ser aprimoradas à medida que as tecnologias de computação quântica e de comunicação amadurecem.
Inicialmente, a tecnologia de sensores quânticos foi utilizada em produtos que vemos com frequência hoje em dia, como câmeras digitais. A próxima geração de tecnologia de sensores quânticos, que se tornará comercialmente disponível, beneficiará os fabricantes de diversas maneiras: proporcionando altíssima sensibilidade em medições que exigem precisão e exatidão, e com o surgimento constante de novas aplicações nas indústrias aeroespacial, biomédica, química, automotiva e de telecomunicações. Isso é possível porque esses sensores utilizam as propriedades quânticas dos sistemas para medir pequenas alterações e características físicas nesses sistemas.
A próxima geração da tecnologia de sensoriamento quântico foi projetada para ser menor, mais leve e mais econômica do que sua antecessora, oferecendo uma resolução de medição incrivelmente alta em comparação com as tecnologias de sensoriamento tradicionais. Os primeiros casos de uso incluem medições de controle de qualidade em produtos de alta qualidade, identificando defeitos minúsculos, medições rigorosas em produtos de precisão e testes não destrutivos, medindo o que está oculto sob a superfície.
As barreiras atuais à adoção de tecnologias de sensoriamento quântico de próxima geração incluem os custos e o tempo de desenvolvimento, o que pode atrasar a adoção em toda a indústria. Outros desafios incluem a integração de novos sensores com as estruturas de dados existentes e a padronização dentro da indústria – questões que refletem muitos dos desafios da adoção e assimilação de tecnologias emergentes. As indústrias menos sensíveis a preços e que mais se beneficiarão delas assumirão a liderança. Uma vez que as indústrias de defesa, biotecnologia e automotiva tenham demonstrado aplicações e casos de uso para essas tecnologias sensíveis, outros casos de uso surgirão à medida que a tecnologia evoluir e se expandir. Métodos e técnicas para medição em resoluções mais altas se tornarão ainda mais importantes à medida que a indústria manufatureira adotar novas tecnologias para melhorar a precisão e a flexibilidade sem sacrificar a qualidade ou a produtividade.
É importante focar nos benefícios que podem ser obtidos ao combinar outras tecnologias de ponta com a detecção quântica, como redes sem fio. Indústrias ligadas à manufatura, como construção e mineração, também se beneficiarão. Se a tecnologia conseguir desenvolver sensores pequenos e baratos o suficiente, eles poderão até mesmo ser incorporados ao seu smartphone.
Data da publicação: 30 de janeiro de 2024