Kuantum sensörleri, çalışması kuantum etkilerine dayalı olan yüksek hassasiyetli ölçüm cihazlarıdır.
2022'de, kuantum için küresel pazarın hacmisensörler 278 milyar doları aştı ve analistlere göre önümüzdeki 10 yılda üç kat daha büyüyecek. Bu tür cihazlar otomotiv, sağlık, sanayi, jeoloji, ulaşım, bilgisayar mühendisliği ve daha birçok alanda kullanılmaktadır. Örneğin, Birmingham Üniversitesi tarafından geliştirilen bir kuantum gravimetre, jeologların petrol ve diğer maden yataklarını bulmasına yardımcı olabilir. Çalışma prensibi "soğuk" atomlara dayanmaktadır: sıcaklıkları mutlak sıfıra yakın değerlere düşer, bu da onlara yerçekimindeki ince değişiklikleri bile kaydetme yeteneği verir. Bu, madende acil bir duruma yol açabilecek yeraltındaki tehlikeli boşlukları tespit etmenizi sağlar. Gelecekte, gravimetre inşaatta ve kargo taşımacılığının izlenmesi için kullanılabilir.
Ancak kuantumun gerçekten paha biçilmez katkısıduyusal ilaca getirebilir. Duyarlılıkları nedeniyle sensörler, hastalığın ilk sinyallerini diğer teşhis yöntemleri tarafından "yakalanmadan" önce bile yakalayabilirler. Ve hastalığın erken bir aşamada tespiti, başarılı tedavi için ana faktörlerden biridir.
Manyetik sinyaller
Kuantumun ana uygulama alanlarından biritıpta sensörler — manyetoensefalografi. Bu prosedür, elektriksel aktivitesi sırasında ortaya çıkan manyetik alanları ölçerek beynin durumunu incelemenizi sağlar.
En modern teşhis yöntemleriBeyin hastalıkları manyetik değil elektriksel bileşenlerle kaydedilir; örneğin elektroensefalografi bu prensiple çalışır. Ancak bu prosedür tam bilgi sağlamaz: Sensörlerin sinyali kafatası ve doku yoluyla yakalaması gerekir ve insan vücudu elektrik alanlarını zayıf bir şekilde iletir.
Manyetik alanlarda her şey farklıdır:Beynin bir kısmından gelen manyetik bir sinyal, dokulardan değişmeden geçer, böylece ondan daha fazla veri alabiliriz. Zorluk, beynimizin manyetik alanlarını yakalamanın zor olmasıdır, çünkü güçleri son derece küçüktür: Dünya'nınkinden 10 milyar kat daha az. Bu, kuantum sensörleri gibi çok hassas cihazlar gerektirir. Bu küçük manyetik alanları yakalayan sensörler, çeşitli beyin tümörlerini, Alzheimer sendromunu veya epilepsiyi teşhis etmeyi mümkün kılar.
Böylece epileptik sürecin başlangıcı ile başlar.serebral kortekste küçük bir alan. EEG ve MRI yardımıyla odağı bulmak çok zordur, ancak kuantum sensörleri böyle bir görevi oldukça yerine getirebilir. Bu, özellikle hasta ameliyat olmak üzereyken önemlidir ve çıkarılacak alanı mümkün olduğunca doğru bulmak gerekir.
Ultra hassaslar için kuantum sensörlermanyetoensefalograflar zaten mevcut, ve 2021'de Skoltech ve Ulusal Araştırma Üniversitesi Ekonomi Yüksek Okulu'ndan bilim adamlarından oluşan QLU ekibi, oda sıcaklığında çalışabilen dünyanın ilk katı hal ultra duyarlı manyetometresi olan yeni türünü geliştirdi. Bir yıl sonra QLU, sistemi ölçeklendirmek ve ilk laboratuvar prototipini oluşturmak için 33 milyon ruble yatırım çekti.
Adres teslimi
Yapabilecekleri başka bir tıp alanıOnkolojik hastalıkların tanı ve tedavisinde kuantum sensörleri kullanın. QLU şu anda Gleb Sukhorukov'un malzeme laboratuvarıyla birlikte bu yöntemlerden biri üzerinde çalışıyor. Laboratuvar, ilaçla doldurulabilen ve kan dolaşımına verilebilen bir tür kap olan mikrokapsüller yaratıyor. Özel bir biyolojik kaplama nedeniyle iltihap ve onkoloji alanlarında lokalize edilebilirler. Manyetik nanoparçacıkları bu kaplara yerleştirmek istiyoruz - daha sonra kuantum sensörlerin yardımıyla bu parçacıkların nerede lokalize olduğunu görmek ve böylece tümörü erken bir aşamada tanımlamak mümkün olacak ve bu da başarılı bir sonuç şansını büyük ölçüde artıracaktır. hastalığın. Sensörler, manyetik parçacıkları izleme konusundaki etkinliğini zaten kanıtladı: yakın zamanda QLU, nanopartiküllerin enjekte edildiği ve bunların vücuttaki dağılımlarını görebildikleri laboratuvar fareleri üzerinde başarılı bir şekilde test edildi.
Bu yöntem yalnızca aşağıdakiler için yararlı olmayabilir:Teşhiste olduğu kadar terapide de. Bu nedenle onkolojideki komplikasyonlar sıklıkla çok toksik maddelerin kullanıldığı kemoterapinin sonuçlarından kaynaklanmaktadır. Nanopartiküller, ilaç içeren bir kapsülle ilişkilendirilirse, tümöre uzaktan enjekte edilebilir. Kapsül kanser hücrelerine yapıştığında bunu göreceğiz, odaklanmış ultrason veya manyetik alan kullanarak kabı açacağız ve böylece ilacı serbest bırakacağız. Bu sayede kanser hücrelerini hedef alacak ve tüm vücudu zehirlemeden tam olarak onlara etki edecektir.
Rehabilitasyondan nesnelerin internetine
Kuantum algılamanın potansiyeli şunları içerir:uygulanması için muazzam olanaklar. Böylece kuantum sensörler felç geçiren hastaların rehabilitasyonuna yardımcı olabilir. Serebral korteksin ölü alanlarının sorumlu olduğu işlevleri (örneğin uzuvları kontrol etme yeteneği) telafi etmek için yeni alanların etkinleştirilmesi gerekir. Ve burada son derece hassas sensörler büyük bir rol oynuyor. Örneğin bir kişi kolunu hareket ettirdiğini hayal eder ve bu sırada özel bir cihaz kullanarak uzuvunu harekete geçiririz. Beyin yeni sinirsel bağlantılar kurmaya başlar. Geleneksel elektroensefalografi için bu çok uzun ve zor bir iştir, ancak kuantum sensörler sayesinde bu mümkün hale gelir. Gelecekte beyin sinyalleri ile uzuv hareketleri arasındaki bağlantı, protezleri kontrol etmek için kullanılabilir.
Gelecek vaat eden başka bir kuantum alanısensörik - hücre içindeki biyolojik süreçlerin izlenmesi. Bunu yapmak için, hücrenin kendisine bir sensör yerleştirmeniz gerekir. Ancak işine zarar vermemek için sensörün mikroskobik boyutta olması gerekir ve bazı kuantum sensör türlerinin bu boyutları vardır.
Tıbbın dışında, kuantum sensörleri kendiendüstriyel nesnelerin internetinde, yeni nesil navigasyon teknolojilerinde, yer kabuğundaki süreçlerin incelenmesinde, örneğin deprem izlemede ve diğer birçok alanda uygulama.
Daha fazla oku:
Bir çiftlikte yanlışlıkla 1.000 madeni para içeren bir hazine bulundu: Ne satın alabilirler?
Beyni bunamadan koruyan bir vitamin olarak adlandırıldı
Hangi erkeklerin en doğurgan olduğu ortaya çıktı: spermleri diğerlerinden %50 daha iyi