تخيل عالم حيث يمكنك معرفة بالضبط ما يكمن تحت قدميك ، الحصول على إنذار متقدمة من الانفجارات البركانية ، أنظر حول الزوايا أو في الغرف ، وكشف العلامات الأولية لمرض التصلب المتعدد.
مرحبا بكم في الكم الاستشعار عن بعد, التكنولوجيا التي يمكن أن تحول عالمنا.
في قلوبهم ، هذه المجسات تعتمد في كثير من الأحيان المحير سلوك الجسيمات دون الذرية, حيث الكلاسيكية افتراضات من الفيزياء النيوتونية تزول من الوجود.
“فيزياء الكم هو أن يكون ‘مخيف’, مع جزيئات يجري في مكانين في آن واحد ، ولكن قد يكون أقل مخيف إذا كنت تعتقد منهم موجات و موجات يمكن أن يكون في عدة أماكن في آن واحد” ، ويقول البروفيسور كاي بونجس من جامعة برمنغهام.
الأستاذ بونجس برمنغهام فريق قيادة مجموعة من الأكاديميين والشركات النامية الكم الجاذبية الاستشعار أو gravimeters أن يكون ضعف حساسة و 10 مرات أسرع المعدات الحالية.
الصورة حقوق الطبع والنشر جامعة برمنغهام صورة توضيحية الكم التكنولوجيا أن “تغيير العالم بطرق بالكاد يمكننا تخيل” ، ويقول كاي بونجس
هذا المشروع المسمى الجاذبية الرواد ، يمكن أن يسهل إلى حد كبير كيف مهندسين و مساحين تخطيط وتنفيذ مشاريع البناء الكبرى.
حاليا الطريقة الوحيدة لمعرفة ما هو تحت الأرض في كثير من الأحيان للقيام بأعمال حفر استكشافية ، وهي مكلفة وتستغرق وقتا طويلا.
“وقال البعض أن ما يكمن تحت عمق متر واحد تحت شوارع لندن هو أقل شهرة من القارة القطبية الجنوبية” يقول الأستاذ بونجس.
هذا هو صداعا كبيرا لشركات البناء الذين لديهم لتنفيذ المسوحات التي يمكن أن يستغرق عدة أيام.
“هناك الآلاف من الألغام مهاوي في المملكة المتحدة غالبا ما مترين أو أقل ، وإذا كان رأس رمح خمسة أمتار أو أكثر تحت الأرض ثم أنها لا يمكن حاليا أن يتم الكشف عن,” ويوضح جورج Tuckwell الخدمات الهندسية شركة RSK ، الذي يعمل مع جامعة برمنغهام في المشروع.
“ولكن استشعار جديد سوف تكون قادرا على رؤية أكثر منهم.”
ويستخدم ذرات الروبيديوم تبريد الليزر إلى ما فوق الصفر المطلق (-273C) التي دفعت التصاعدي في فراغ ثم قياس كما أنها تقع تحت الجاذبية.
الصورة حقوق الطبع والنشر صورة توضيحية غير معروف هياكل تحت الأرض مثل الأنفاق أو الألغام مهاوي هي خطر كبير على شركات البناء
هو حساس جدا فإنه يمكن الكشف عن تقلبات صغيرة في الجاذبية التي تنجم عن مثل هذه صغيرة نسبيا هياكل تحت الأرض.
هذا ينبغي أن تساعد في تسريع المسح مرات ، يقول شركة هندسية Teledyne e2V التي تحول برمنغهام النموذج إلى النموذج التجاري.
أرخص أجهزة الاستشعار
الكم الاستشعار سوف يساعد أيضا في رصد البراكين.
جامعة غلاسكو الباحثين يعملون مع الإيطالي البراكين إلى وضع شبكة من 40 صغيرة gravimeters على صقلية جبل إتنا ، واحد من أكثر البراكين النشطة في العالم. كما الصهارة الدوائر تملأ تحت الأرض خطورتها قراءات سوف تتغير ، وبالتالي إعطاء إنذار متقدمة من النشاط البركاني.
الصورة حقوق الطبع والنشر صورة توضيحية إيطاليا جبل إتنا هو واحد من أكثر البراكين النشطة
العلماء بالفعل استخدام مجموعة من الأدوات مثل أجهزة قياس الزلازل الأرضية تشوه مسجلات, الغاز الشاشات, كاميرات الأشعة تحت الحمراء و قنوات التصوير – رصد البراكين.
ولكن شبكة رخيصة ودائمة gravimeters هو إمكانية تغيير قواعد اللعبة ، وإعطاء أكثر دقة قراءات بحركة الصهارة.
“في الأساس ، وسوف لأول مرة تكون قادرة على توفير الجاذبية التصوير لفترات طويلة من الوقت ،” يقول الأستاذ جايلز هاموند في غلاسكو معهد البحث الجاذبية.
استخدام الجيل الحالي من ضخمة غير الكم gravimeters يعني العلماء للذهاب إلى الجبل و تحريكها – والتي لديها مخاطر على بركان نشط مثل إتنا.
الفريق باستخدام micro – نانو-تقنيات تصنيع صغيرة الكم gravimeters على رقائق السليكون التي هي 10 مرات أرخص من النماذج التقليدية.
الصورة حقوق الطبع والنشر جامعة غلاسكو صورة توضيحية غلاسكو جديدة gravimeter هو صغير و أرخص بكثير من النماذج الحالية
“لدينا أجهزة الاستشعار الشامل على لينة الربيع ، حيث أن الربيع يجلس مع كتلة معينة تعتمد على الجاذبية. كما خطورة التغييرات ، حيث أن الربيع يجلس أيضا التغييرات” ، ويوضح الأستاذ هاموند.
الجامعة تعمل أيضا على نوع 3D يدار التي سوف تتيح لك أن ننظر إلى زوايا مستديرة ، أو “رؤية” في الغرفة.
التقليدية يدار يقيس المسافة إلى الهدف عن طريق إلقاء الضوء عليه مع نابض ضوء الليزر ثم قياس ينعكس البقول. ولكن الكم التكنولوجيا تمكن العلماء من قياس وقت وصول الفوتونات واحدة مع دقة عالية جدا في تذكر الثانية.
“في الوادي سوف تسمع صوتك صدى الوراء” يقول البروفيسور دانييل Faccio رئيس جامعة غلاسكو المتطرفة الضوء.
“يمكنك أن تفعل الشيء نفسه مع ضوء أو شعاع الليزر. ضوء سوف ترتد قبالة الجدران – طالما لديك هندسة الحق. ثم يمكنك بناء صورة 3D باستخدام هذه البيانات.”
الصورة حقوق الطبع والنشر صورة توضيحية الكم أجهزة الاستشعار في سيارات سيمكن السيارات لمعرفة زوايا مستديرة
والهدف من ذلك هو تطوير الجيل القادم يدار عن السيارات ذاتية القيادة لمنحهم تعزيز الوعي من خلال الضباب والدخان عبر مسافات أطول.
غلاسكو النموذج استشعار يمكن بالفعل الكشف عن نقل الناس 100m بعيدا, حتى عندما كنت على بعد أمتار قليلة جولة الزاوية.
الفوائد الصحية
الكشف عن الأمراض التنكسية أيضا إلى تغيير شكرا الكم الاستشعار عن بعد.
في حين أن التكنولوجيا مثل التصوير بالرنين المغنطيسي [magnetic resonance imaging] بالفعل في استخدام الكم أجهزة الاستشعار هي أبسط وأرخص وأفضل القرار ، يقول ساسكس الجامعة البروفيسور بيتر كروجر.
الصورة حقوق الطبع والنشر جامعة ساسكس صورة توضيحية “الكم التقنية هي أسهل و أرخص و أفضل قرار,” يقول بيتر كروجر
“في أمراض مثل التصلب المتعدد, سرعة المعالجة من النخاع الشوكي إلى الدماغ التغييرات. ولكن الأدوات الموجودة لا يمكن اختيار هذا الأمر”.
“جديد الكم أجهزة الاستشعار سوف تكون قادرة على الكشف عن هذه التغييرات في طريقة التصوير بالرنين المغناطيسي يمكن أن أجهزة الاستشعار.”
كشف التخفي
ليس من المستغرب أن الجيوش في جميع أنحاء العالم أيضا دعم البحوث في الكم الاستشعار عن بعد.
Gravimeters على وجه الخصوص إمكانية الكشف عن خصمك الغواصات ، على سبيل المثال. الجاذبية قد يكون ضعيف القوة, ولكن لا يمكنك الدرع ضد ذلك.
لذلك حين تكنولوجيا الشبح قد إخفاء الرادار لن يمكنك من اخفاء الكم الجاذبية الاستشعار.
الصورة حقوق الطبع والنشر Jhi سكوت/الجيش الأمريكي صورة توضيحية الدكتور بول كونز (يسار) الدكتور كيفن كوكس (وسط) و زملائهم في RDECOM البحوث المختبرية
تشرين الأول / أكتوبر الماضي ، والعلماء في الجيش الأمريكي RDECOM مختبر أبحاث في ولاية ماريلاند خطوة كبيرة إلى الأمام في الكم الاستشعار عن بعد.
تستخدم أشعة الليزر لتعزيز ريدبيرج الذرات (التي هي أكبر بكثير من المعتاد الذرات) مرتفعة بشكل غير عادي من مستويات الطاقة.
“هذا يزيد من الذرة حساسية الحقول الكهربائية. لقد جعلت من عملاق إبرة البوصلة التي هي أكثر حساسية من تلك التقليدية” ، ويقول الدكتور بول كونز ، جزءا من فريق البحث.
مزيد من تكنولوجيا الأعمال التجارية
في العالم أسرع السيارات على الطرق في كشف – و هو التحكم الكهربائي العالم الخاص بك مع فقط متناول يدك سوف ‘الرقمية’ جعل شراء الملابس على الانترنت أسهل ؟ الثلج دوريات الطائرات بدون طيار توفير المتزلجين من الموت الجليدية يمكن أن المتسللين ‘brainjack’ ذكرياتك في المستقبل ؟
الجيوش سوف ترغب في الكشف عن ما الكهربائية قد تكون أجهزة إرسال أو استقبال البيانات وبعبارة أخرى: “أين الأخيار و الأشرار” ، ويضيف الدكتور كيفن كوكس.
على عكس التقليدية استقبال مصممة للكشف عن إشارات على تردد معين في الطيف الكهرومغناطيسي ، ريدبيرج ذرات حساسة مجموعة واسعة من الترددات.
كما أنها لا تمتص الطاقة من الميدان أنهم التدبير ، يمكنك استخدامها للكشف عن الإشارات دون خصومك تحقيق.
في القصير “الكم التكنولوجيا لديه القدرة على تغيير العالم بطرق بالكاد يمكننا تخيل” ويخلص برمنغهام الجامعة الأستاذ بونجس.
اتبع تيم الرامي على تويتر @timbowlerbbc متابعة الأعمال محرر متى الجدار على Twitter و Facebook
