En este artículo, analizaremos los tipos de tecnologías de detección cuántica, su impacto en la fabricación y el futuro de este campo. Aunque parezca increíble, la detección cuántica es un campo tecnológico con más de 50 años de existencia y que ahora se utiliza ampliamente en láseres como el LIDAR, la resonancia magnética (MRI) y las células fotovoltaicas.
Aunque la sociedad ya disfruta de los beneficios de estas tecnologías, no son tan conocidas como la computación y las comunicaciones cuánticas, ampliamente debatidas. La tan citada "ventaja cuántica" se refiere a la capacidad de las computadoras cuánticas para resolver problemas en periodos muy cortos, haciendo viables problemas que antes eran imprácticos y complejos. Las comunicaciones cuánticas se suelen abordar en el contexto de la ciberseguridad. Ambas áreas están en rápido crecimiento, pero aún les faltan varios años para alcanzar su ubicuidad.
Los principales enfoques de la detección cuántica son la fotónica y los sistemas de estado sólido. La fotónica aborda la manipulación de la luz de diversas maneras, mientras que los sistemas de estado sólido utilizan sensores que se encuentran en un estado cuántico conocido que cambia como resultado de la interacción con un estímulo (lo que se desea medir). Dentro de estos enfoques, las tecnologías de detección cuántica se dividen en cinco categorías diferentes y presentan ventajas complementarias.
(1) Imágenes cuánticas- el uso de lidar/radar cuántico para detectar objetos en movimiento u ocultos, siendo el área de aplicación más conocida la defensa nacional.
(2) Sensores electromagnéticos cuánticosEstos sensores miden campos electromagnéticos dinámicos mediante centros de vacancia de nitrógeno, vapores atómicos y circuitos superconductores. Se emplean tanto en defensa como en el ámbito sanitario, como en resonancias magnéticas.
(3) Gravímetros& GradiómetrosMiden la intensidad y la variación del campo gravitatorio, respectivamente. Sus aplicaciones actuales incluyen fenómenos geofísicos del subsuelo y se emplean principalmente en el sector energético para la búsqueda de yacimientos.
(4) Termómetros& Barómetros (MmediciónTtemperatura& AatmosféricaPpresión,Rrespectivamente)- Estas herramientas especializadas son mucho más sensibles que las que se utilizan normalmente y logran una mayor precisión en aplicaciones críticas como submarinos o aviones mediante el uso de nubes de átomos fríos y dispositivos de interfaz cuántica superconductores.
(5) EspecíficoSEnsingAaplicacionesWi-ésimoQcuantoCcomputación oCcomunicaciones oA Ccombinación deBotro- Estas aplicaciones deben desarrollarse aún más a medida que maduran las tecnologías de la computación y las comunicaciones cuánticas.
Inicialmente, la tecnología de detección cuántica se utilizaba en productos que vemos comúnmente hoy en día, como las cámaras digitales. La próxima generación de tecnología de detección cuántica, que estará disponible comercialmente, beneficiará a los fabricantes de diversas maneras: al proporcionar una sensibilidad extremadamente alta en mediciones que requieren precisión y exactitud, y por la aparición constante de nuevos casos de uso en las industrias aeroespacial, biomédica, química, automotriz y de telecomunicaciones. Esto es posible porque estos sensores utilizan las propiedades cuánticas de los sistemas para medir pequeños cambios físicos y características en dichos sistemas.
La nueva generación de tecnología de detección cuántica está diseñada para ser más pequeña, ligera y rentable que su predecesora, y ofrece una resolución de medición increíblemente alta en comparación con las tecnologías de detección tradicionales. Sus primeros usos incluyen mediciones de control de calidad en productos de alta calidad mediante la identificación de defectos minúsculos, mediciones rigurosas en productos de precisión y ensayos no destructivos que miden lo que se esconde bajo la superficie.
Las barreras actuales para la adopción de tecnologías de detección cuántica de próxima generación incluyen los costos y el tiempo de desarrollo, lo que podría retrasar su adopción en toda la industria. Otros desafíos incluyen la integración de nuevos sensores con los marcos de datos existentes y la estandarización dentro de la industria, problemas que reflejan muchos de los desafíos de la adopción y asimilación de tecnologías emergentes. Las industrias menos sensibles a los precios y que se beneficiarán más tomarán la iniciativa. Una vez que las industrias de defensa, biotecnología y automoción hayan demostrado aplicaciones y argumentos de negocio para estas tecnologías sensibles, surgirán nuevos casos de uso a medida que la tecnología evolucione y se escale. Los métodos y técnicas para medir a resoluciones más altas cobrarán aún más importancia a medida que la industria manufacturera adopte nuevas tecnologías para mejorar la precisión y la flexibilidad sin sacrificar la calidad ni la productividad.
Es importante centrarse en los beneficios que se pueden obtener al combinar otras tecnologías líderes con la detección cuántica, como las redes inalámbricas. Las industrias manufactureras, como la construcción y la minería, también se beneficiarán. Si la tecnología logra desarrollar estos sensores lo suficientemente pequeños y económicos, podrían llegar también a los teléfonos inteligentes.
Hora de publicación: 30 de enero de 2024