Les capteurs quantiques sont des instruments de mesure de haute précision dont le fonctionnement est basé sur les effets de l'énergie quantique.
En 2022, le volume du marché mondial du quantiqueles capteurs ont dépassé 278 milliards de dollars et, selon les analystes, au cours des 10 prochaines années, ils devraient encore tripler. Ces appareils sont utilisés dans l'automobile, la santé, l'industrie, la géologie, les transports, l'ingénierie informatique et de nombreux autres domaines. Par exemple, un gravimètre quantique, développé par l'Université de Birmingham, pourrait aider les géologues à trouver des gisements de pétrole et d'autres minéraux. Le principe de son fonctionnement repose sur des atomes "froids": leur température chute à des valeurs proches du zéro absolu, ce qui leur donne la capacité d'enregistrer des changements de gravité même subtils. Cela vous permet de détecter les vides dangereux sous terre, ce qui peut entraîner une urgence dans la mine. À l'avenir, le gravimètre pourra être utilisé dans la construction et pour surveiller le transport de marchandises.
Mais la contribution vraiment inestimable du quantumsensoriel peut apporter à la médecine. Grâce à leur sensibilité, les capteurs sont capables de capter les premiers signaux de la maladie avant même qu'ils ne puissent être "captés" par d'autres méthodes de diagnostic. Et la détection de la maladie à un stade précoce est l'un des principaux facteurs de succès du traitement.
Signaux magnétiques
L'un des principaux domaines d'application du quantiquecapteurs en médecine — magnétoencéphalographie. Cette procédure vous permet d'étudier l'état du cerveau en mesurant les champs magnétiques qui surviennent lors de son activité électrique.
Méthodes de diagnostic les plus modernesLes maladies cérébrales ne sont pas enregistrées par des composants magnétiques, mais électriques - par exemple, l'électroencéphalographie fonctionne sur ce principe. Mais cette procédure ne fournit pas d'informations complètes : les capteurs doivent capter le signal à travers le crâne et les tissus, et le corps humain est un mauvais conducteur de champs électriques.
Avec les champs magnétiques, tout est différent :un signal magnétique provenant d'une partie du cerveau traverse les tissus dans un état inchangé, de sorte que nous pouvons en tirer davantage de données. La difficulté est que les champs magnétiques de notre cerveau sont difficiles à capter, car leur puissance est extrêmement faible : 10 milliards de fois inférieure à celle de la Terre. Cela nécessite des appareils très sensibles, tels que des capteurs quantiques. En captant ces petits champs magnétiques, les capteurs permettent de diagnostiquer diverses tumeurs cérébrales, le syndrome d'Alzheimer ou l'épilepsie.
Ainsi, le début du processus épileptique commence parpetite zone du cortex cérébral. Avec l'aide de l'EEG et de l'IRM, il est très difficile de trouver la mise au point, mais les capteurs quantiques sont tout à fait capables d'une telle tâche. Ceci est particulièrement important lorsque le patient est sur le point de subir une intervention chirurgicale et qu'il est nécessaire de trouver la zone à retirer aussi précisément que possible.
Capteurs quantiques pour ultra-sensiblesdes magnétoencéphalographes existent déjà, et en 2021, l'équipe QLU avec des scientifiques de Skoltech et de l'École supérieure d'économie de l'Université nationale de recherche a développé son nouveau type : le premier magnétomètre ultrasensible à semi-conducteurs au monde pouvant fonctionner à température ambiante. Un an plus tard, QLU a attiré 33 millions de roubles d'investissement pour faire évoluer le système et créer le premier prototype de laboratoire.
Adresse de livraison
Un autre domaine de la médecine où ils peuventutiliser des capteurs quantiques pour le diagnostic et le traitement des maladies oncologiques. QLU travaille actuellement sur l’une de ces méthodes en collaboration avec le laboratoire de matériaux de Gleb Sukhorukov. Le laboratoire crée des microcapsules, des sortes de récipients qui peuvent être remplis d'un médicament et introduits dans la circulation sanguine. Grâce à un revêtement biologique spécial, ils peuvent être localisés dans les zones d'inflammation et d'oncologie. Nous voulons placer des nanoparticules magnétiques dans ces conteneurs - alors, à l'aide de capteurs quantiques, il sera possible de voir où ces particules sont localisées et ainsi d'identifier la tumeur à un stade précoce, ce qui augmentera considérablement les chances de succès. de la maladie. Les capteurs ont déjà prouvé leur efficacité pour suivre les particules magnétiques : récemment en QLU a été testé avec succès sur des souris de laboratoire à qui on a injecté des nanoparticules et qui ont pu observer leur répartition dans tout le corps.
Cette méthode peut être utile non seulement pourdiagnostic, mais aussi en thérapie. Ainsi, les complications en oncologie résultent souvent des conséquences de la chimiothérapie, qui utilise des substances très toxiques. Si des nanoparticules sont associées à une capsule contenant un médicament, celui-ci peut être injecté à distance dans la tumeur. Lorsque la capsule s'attachera aux cellules cancéreuses, nous le verrons, ouvrirons le récipient à l'aide d'ultrasons focalisés ou d'un champ magnétique, et libérerons ainsi le médicament. De cette façon, il sera ciblé sur les cellules cancéreuses et agira sur elles avec précision, sans empoisonner l'organisme tout entier.
От реабилитации до интернета вещей
Le potentiel de la détection quantique comprendd'énormes possibilités pour son application. Ainsi, les capteurs quantiques peuvent contribuer à la réadaptation des patients ayant subi un accident vasculaire cérébral. Pour compenser les fonctions dont étaient responsables les zones mortes du cortex cérébral, par exemple la capacité de contrôler les membres, de nouvelles zones doivent être activées. Et ici, les capteurs hautement sensibles jouent un rôle important. Par exemple, une personne imagine qu'elle bouge son bras, et à ce moment nous activons le membre à l'aide d'un appareil spécial. Le cerveau commence à construire de nouvelles connexions neuronales. Pour l’électroencéphalographie conventionnelle, il s’agit d’une tâche très longue et difficile, mais avec des capteurs quantiques, cela devient réalisable. Et à l'avenir, la connexion entre les signaux cérébraux et les mouvements des membres pourrait être utilisée pour contrôler les prothèses.
Un autre domaine prometteur du quantiquesensorique - surveillance des processus biologiques à l'intérieur de la cellule. Pour ce faire, vous devez introduire un capteur dans la cellule elle-même. Mais pour ne pas nuire à son travail, le capteur doit être de taille microscopique, et certains types de capteurs quantiques ont de telles dimensions.
En dehors de la médecine, les capteurs quantiques peuvent trouver leur propreapplication dans l'Internet industriel des objets, dans la nouvelle génération de technologies de navigation, l'étude des processus dans la croûte terrestre, par exemple, la surveillance des tremblements de terre, et dans de nombreux autres domaines.
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