A kvantumérzékelők nagy pontosságú mérőműszerek, amelyek működése a kvantum hatásain alapul.
2022-ben a kvantum globális piacának volumeneAz érzékelők száma meghaladta a 278 milliárd dollárt, és elemzők szerint a következő 10 évben további háromszorosára kell növekednie. Az ilyen eszközöket az autóiparban, az egészségügyben, az iparban, a geológiában, a közlekedésben, a számítástechnikában és sok más területen használják. Például a Birminghami Egyetem által kifejlesztett kvantumgraviméter segíthet a geológusoknak olaj- és egyéb ásványi lelőhelyek megtalálásában. Működésének elve a "hideg" atomokon alapul: hőmérsékletük az abszolút nullához közeli értékekre csökken, ami lehetővé teszi számukra, hogy a gravitáció finom változásait is rögzítsék. Ez lehetővé teszi a veszélyes üregek észlelését a föld alatt, ami vészhelyzethez vezethet a bányában. A graviméter a jövőben az építőiparban és a rakományszállítás felügyeletére is használható.
De a kvantum valóban felbecsülhetetlen értékű hozzájárulásaszenzoros hozhat az orvostudományba. Az érzékelők érzékenységüknek köszönhetően már azelőtt képesek megfogni a betegség első jeleit, hogy azokat más diagnosztikai módszerekkel „elkaphatnák”. A betegség korai szakaszában történő felismerése pedig a sikeres kezelés egyik fő tényezője.
Mágneses jelek
A kvantum egyik fő alkalmazási területeszenzorok az orvostudományban - magnetoencephalográfia. Ez az eljárás lehetővé teszi az agy állapotának tanulmányozását az elektromos tevékenység során keletkező mágneses mezők mérésével.
A legtöbb modern diagnosztikai módszerAz agyi betegségeket nem mágneses, hanem elektromos alkatrészek rögzítik - például az elektroencefalográfia ezen az elven működik. Ez az eljárás azonban nem ad teljes körű információt: az érzékelőknek a koponyán és a szöveteken keresztül kell felfogniuk a jelet, és az emberi test rosszul vezeti az elektromos mezőket.
A mágneses mezőkkel minden más:az agy egy részéből származó mágneses jel változatlan állapotban halad át a szöveteken, hogy abból több adatot kaphassunk. A nehézséget az okozza, hogy agyunk mágneses mezőit nehéz megragadni, mert erejük rendkívül kicsi: 10 milliárdszor kisebb, mint a Földé. Ehhez nagyon érzékeny eszközökre, például kvantumérzékelőkre van szükség. Ezeknek a kis mágneses mezőknek a rögzítésével a szenzorok különböző agydaganatok, Alzheimer-szindróma vagy epilepszia diagnosztizálását teszik lehetővé.
Tehát az epilepsziás folyamat kezdete ezzel kezdődikapró terület az agykéregben. Az EEG és az MRI segítségével nagyon nehéz megtalálni a fókuszt, de a kvantumérzékelők eléggé képesek ilyen feladatra. Ez különösen akkor fontos, ha a beteg műtét előtt áll, és a lehető legpontosabban meg kell találni az eltávolítandó területet.
Kvantumérzékelők az ultra-érzékenyekhezmár léteznek magnetoencephalographok, 2021-ben pedig a QLU csapata a Skoltech és a National Research University Higher School of Economics tudósaival kifejlesztette új típusát – a világ első szilárdtest-ultraérzékeny magnetométerét, amely szobahőmérsékleten is működik. Egy évvel később a QLU 33 millió rubel befektetést vonzott a rendszer méretezésére és az első laboratóriumi prototípus létrehozására.
Címkézbesítés
Az orvostudomány másik területe, ahol megtehetikkvantum szenzorok használata onkológiai betegségek diagnosztizálására és terápiájára. A QLU jelenleg ezen módszerek egyikén dolgozik Gleb Sukhorukov anyaglaboratóriumával együtt. A laboratóriumban mikrokapszulákat készítenek - egyfajta tartályokat, amelyeket gyógyszerrel meg lehet tölteni és be lehet juttatni a véráramba. A speciális biológiai bevonatnak köszönhetően gyulladásos és onkológiai területeken lokalizálhatók. Ezekbe a tartályokba mágneses nanorészecskéket szeretnénk elhelyezni - akkor a kvantum szenzorok segítségével lehet majd látni, hol lokalizálódnak ezek a részecskék, és ezáltal korai stádiumban azonosítani lehet a daganatot, és ez nagyban növeli a sikeres kimenetel esélyét. a betegségről. Az érzékelők már bizonyították hatékonyságukat a mágneses részecskék nyomon követésében: a közelmúltban A QLU-t sikeresen tesztelték laboratóriumi egereken, amelyekbe nanorészecskéket fecskendeztek be, és láthatták ezek eloszlását a szervezetben.
Ez a módszer nem csak adiagnosztikában, hanem a terápiában is. Így az onkológia szövődményei gyakran a nagyon mérgező anyagokat alkalmazó kemoterápia következményeiből adódnak. Ha nanorészecskéket társítanak egy gyógyszert tartalmazó kapszulához, akkor az távolról befecskendezhető a daganatba. Amikor a kapszula a rákos sejtekhez tapad, ezt látni fogjuk, fókuszált ultrahanggal vagy mágneses térrel kinyitjuk a tartályt, és ezáltal felszabadítjuk a gyógyszert. Így kimondottan a rákos sejtekbe kerül, és pontosan hat rájuk, anélkül, hogy az egész szervezetet megmérgezné.
A rehabilitációtól a dolgok internetéig
A kvantumérzékelés potenciálja magában foglaljaalkalmazásának óriási lehetőségei vannak. Így a kvantumérzékelők segíthetnek a stroke-on átesett betegek rehabilitációjában. Ahhoz, hogy kompenzáljuk azokat a funkciókat, amelyekért az agykéreg elhalt területei voltak felelősek, például a végtagok irányításának képességét, új területeket kell aktiválni. És itt a rendkívül érzékeny érzékelők nagy szerepet játszanak. Például egy személy azt képzeli, hogy mozgatja a karját, és ebben az időben egy speciális eszközzel aktiváljuk a végtagot. Az agy új idegi kapcsolatokat kezd kiépíteni. A hagyományos elektroencefalográfiánál ez nagyon hosszú és nehéz feladat, de kvantumérzékelőkkel ez megvalósítható. A jövőben pedig az agyi jelek és a végtagmozgások közötti összefüggést felhasználhatják a protézisek ellenőrzésére.
A kvantum egy másik ígéretes területeszenzorika - a sejten belüli biológiai folyamatok monitorozása. Ehhez be kell vezetnie egy érzékelőt a cellába. De annak érdekében, hogy ne károsítsa a munkáját, az érzékelőnek mikroszkopikus méretűnek kell lennie, és bizonyos típusú kvantumérzékelőknek ilyen méretei vannak.
Az orvostudományon kívül a kvantumérzékelők megtalálhatják a magukétalkalmazása a dolgok ipari internetében, a navigációs technológiák új generációjában, a földkéregben zajló folyamatok tanulmányozásában, például a földrengések megfigyelésében és sok más területen.
Olvass tovább:
Egy farmon véletlenül találtak egy 1000 érmét tartalmazó kincset: mit vehetnének
Az úgynevezett vitamin, amely megvédi az agyat a demenciától
Kiderült, mely férfiak a legtermékenyebbek: spermájuk 50%-kal jobb a többinél