양자 센서는 양자 효과를 기반으로 작동하는 고정밀 측정 장비입니다.
2022년 세계 양자 시장 규모센서는 2,780억 달러를 초과했으며 분석가에 따르면 향후 10년 동안 3배 더 성장해야 합니다. 이러한 장치는 자동차, 의료, 산업, 지질학, 운송, 컴퓨터 공학 및 기타 여러 분야에서 사용됩니다. 예를 들어, 버밍엄 대학에서 개발한 양자 중력계는 지질 학자들이 석유 및 기타 광물 매장지를 찾는 데 도움이 될 수 있습니다. 작동 원리는 "차가운"원자에 기반합니다. 원자의 온도는 절대 영도에 가까운 값으로 떨어지므로 미묘한 중력 변화도 기록 할 수 있습니다. 이를 통해 광산에서 비상 사태로 이어질 수 있는 지하의 위험한 공극을 감지할 수 있습니다. 미래에 중력계는 건설 및 화물 운송 모니터링에 사용될 수 있습니다.
그러나 양자의 진정으로 귀중한 기여는감각은 의학에 가져올 수 있습니다. 센서의 감도로 인해 센서는 다른 진단 방법으로 "발견"되기 전에 질병의 첫 번째 신호를 포착할 수 있습니다. 그리고 조기에 질병을 발견하는 것이 성공적인 치료를 위한 주요 요인 중 하나입니다.
자기 신호
양자 응용의 주요 영역 중 하나의학의 센서 — 뇌자기학. 이 절차를 통해 전기 활동 중에 발생하는 자기장을 측정하여 뇌의 상태를 연구할 수 있습니다.
가장 현대적인 진단 방법뇌 질환은 자기가 아닌 전기 부품에 의해 기록됩니다. 예를 들어 뇌파 검사는 이 원리에 따라 작동합니다. 그러나 이 절차는 완전한 정보를 제공하지 않습니다. 센서는 두개골과 조직을 통해 신호를 포착해야 하며 인체는 전기장의 약한 전도체입니다.
자기장을 사용하면 모든 것이 다릅니다.뇌의 한 부분에서 나오는 자기 신호는 변하지 않은 상태로 조직을 통과하여 더 많은 데이터를 얻을 수 있습니다. 어려운 점은 우리 뇌의 자기장이 지구의 자기장보다 100억 배나 작은 극도로 작기 때문에 포착하기 어렵다는 것입니다. 이를 위해서는 양자 센서와 같은 매우 민감한 장치가 필요합니다. 이 작은 자기장을 포착함으로써 센서는 다양한 뇌종양, 알츠하이머 증후군 또는 간질을 진단할 수 있게 합니다.
따라서 간질 과정의 시작은대뇌 피질의 작은 영역. EEG와 MRI의 도움으로 초점을 찾는 것은 매우 어렵지만 양자 센서는 그러한 작업을 충분히 수행할 수 있습니다. 이것은 환자가 수술을 앞두고 있을 때 특히 중요하며 제거할 부위를 최대한 정확하게 찾는 것이 필요합니다.
초고감도용 양자 센서자기뇌파계는 이미 존재합니다. 2021년에 Skoltech와 국립 연구 대학 고등 경제 대학의 과학자들로 구성된 QLU 팀은 실온에서 작동할 수 있는 세계 최초의 고체 초민감 자력계인 새로운 유형을 개발했습니다. 1년 후, QLU는 시스템을 확장하고 최초의 실험실 프로토타입을 제작하기 위해 3,300만 루블의 투자를 유치했습니다.
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그들이 할 수 있는 또 다른 의학 분야종양 질환 진단 및 치료에 양자 센서를 사용합니다. QLU는 현재 Gleb Sukhorukov의 재료 실험실과 함께 이러한 방법 중 하나를 연구하고 있습니다. 실험실에서는 약물을 채우고 혈류로 주입할 수 있는 일종의 용기인 마이크로캡슐을 만듭니다. 특수한 생물학적 코팅으로 인해 염증 및 종양학 분야에 국한될 수 있습니다. 우리는 이러한 용기에 자성 나노입자를 넣고 싶습니다. 그러면 양자 센서의 도움으로 이러한 입자가 어디에 위치하는지 확인하고 이를 통해 초기 단계에서 종양을 식별할 수 있으며 이는 성공적인 결과의 가능성을 크게 높일 것입니다. 질병의. 센서는 자성 입자를 추적하는 데 있어 그 효율성이 이미 입증되었습니다. 최근 QLU는 나노입자를 주입한 실험용 쥐를 대상으로 성공적으로 테스트되었으며 몸 전체에 나노입자의 분포를 확인할 수 있었습니다.
이 방법은 다음과 같은 경우에만 유용할 수 있습니다.진단뿐만 아니라 치료에도 사용됩니다. 따라서 종양학의 합병증은 매우 독성이 강한 물질을 사용하는 화학 요법의 결과로 인해 종종 발생합니다. 나노입자가 약물을 함유한 캡슐과 결합되어 있는 경우 종양에 원격으로 주입할 수 있습니다. 캡슐이 암세포에 부착되면 이를 보고 집속초음파나 자기장을 이용해 용기를 열어 약물을 방출하게 됩니다. 이렇게 하면 몸 전체에 해를 끼치지 않고 암세포를 표적으로 삼아 정확하게 작용하게 됩니다.
재활에서 사물 인터넷까지
양자 감지의 잠재력은 다음과 같습니다.그 응용에 대한 엄청난 가능성. 따라서 양자 센서는 뇌졸중을 앓은 환자의 재활에 도움이 될 수 있습니다. 대뇌 피질의 죽은 영역이 담당하는 기능(예: 팔다리 제어 능력)을 보상하려면 새로운 영역을 활성화해야 합니다. 그리고 여기서는 매우 민감한 센서가 큰 역할을 합니다. 예를 들어, 사람이 팔을 움직이고 있다고 상상하면 이때 특수 장치를 사용하여 팔다리를 활성화합니다. 뇌는 새로운 신경 연결을 구축하기 시작합니다. 기존 뇌파검사의 경우 이는 매우 길고 어려운 작업이지만 양자 센서를 사용하면 가능해집니다. 그리고 미래에는 뇌 신호와 사지 움직임 사이의 연결을 사용하여 보철물을 제어할 수 있을 것입니다.
양자의 또 다른 유망 분야감각 - 세포 내부의 생물학적 과정 모니터링. 이렇게 하려면 셀 자체에 센서를 도입해야 합니다. 그러나 작업에 해를 끼치지 않으려면 센서는 미세한 크기여야 하며 일부 유형의 양자 센서에는 이러한 크기가 있습니다.
의학 이외의 양자 센서는 자신의 것을 찾을 수 있습니다.산업용 사물 인터넷, 차세대 내비게이션 기술, 예를 들어 지진 모니터링과 같은 지각 프로세스 연구 및 기타 여러 분야에 적용할 수 있습니다.
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