مستشعرات الكم: عيوب الماس كأفضل مساعد!
تُعتبر مستشعرات الكم ثورة في عالم التقنية، إذ تتحول التداخلات غير المرغوبة (الضجيج) إلى قوة دافعة. ففي حين يُفسد الضجيج حواسيب الكم، تستخدم مستشعرات الكم هذه الاضطرابات لقياس التغيرات الدقيقة في الحقول المغناطيسية والكهربائية.
تُلعب أماندا ستاين، الرئيسة التنفيذية لشركة Quantum Catalyzer (Q-Cat)، دورًا هامًا في تطوير أسواق جديدة قائمة على استخدام عيوب الماس كأجهزة استشعار. مجلة IEEE Spectrum أجرت معها مقابلةً قيّمة حول هذا الموضوع.
كيف تُستخدم عيوب الماس كأجهزة استشعار؟
تُعدّ مراكز النيتروجين-الفراغ (NV) عيوبًا في الماسات، حيث تُحلّ ذرات الكربون في الشبكة البلورية محل ذرة نيتروجين وفراغ (ذرة كربون مفقودة). يُتيح عيب NV الاستشعار الدقيق بفضل سلوكه الكمي المتميز: مستويات الطاقة المنفصلة، والدوام، والقدرة على امتصاص وانبعاث الفوتونات الفردية، مع حماية مضيف الماس الصلب.
على سبيل المثال، يُؤدي التغيير الطفيف في المجال المغناطيسي إلى تغيير في مستويات طاقة NV، مما يُحدث تغييرًا يُمكن قياسه في معدل الفوتونات المنبعثة من NV.
ما هي الصناعات المستفيدة؟
تُركز أماندا على الصناعات التي تُضيف أجهزة استشعار الماس قيمة لها، لا سيما في البيئات القاسية، كقطاعي الفضاء، والنفط والغاز، بفضل قوة الماس.
لا تحتاج هذه الأجهزة إلى الكثير من المعايرة، وبعض التطورات التكنولوجية قد تجعلها خالية من المعايرة تمامًا، مما يجعلها مناسبة للدقة على المدى الطويل. يمكنها الكشف عن الحقول المغناطيسية، ودرجة الحرارة، والضغط، وحتى جاذبية الأرض باستخدام مستشعر واحد فقط، وهو أمر مفيد في البيئات الصلبة.
مشروع EuQlid: مجهر الماس الكمي
يُعد مشروع EuQlid مثاليًا في صناعة أشباه الموصلات، حيث قاموا ببناء مجهر الماس الكمي القادر على إنشاء صورة للمجالات المغناطيسية بدقة ميكرون. هذا المجهر فريد من نوعه لأنه يُتيح رؤية داخل بعض تقنيات التغليف الجديدة دون استخدام أشعة إكس الضارة.
صناعات إضافية:
يمكن أن تُحدث مستشعرات الكم تأثيرًا في صناعات أخرى، كالتحف الفنية والتحف ذات القيمة العالية، وحتى في مجال الأحياء، حيث يُفترض أن خلايا الأورام تحمل مستوىً أعلى من الحديد من الخلايا السليمة، مما يُمكننا من استخدام هذه الأدوات في علم الأمراض.
المستقبل
يتجه المستقبل نحو تطور مستشعرات كمية قائمة على مواد أخرى، مثل الكربيد السيليكوني، والجرافيت. يُعتبر هذا المجال أقرب من الحوسبة الكمية في المدى القصير، مع توفير المزيد من الحلول.
المصدر: https://spectrum.ieee.org/quantum-sensors-2671182149