Izkoriščanje kvantnih pojavov za senzorske tehnologije naslednje generacije

Harnessing Quantum Phenomena for Next-Generation Sensing Technologies


Erik Zupanič
Institut Jožef Stefan in AtomQL d.o.o.


POVZETEK - Kvantni senzorji izkoriščajo edinstvene lastnosti kvantnih pojavov, kot so superpozicija, prepletenost in kvantna koherenca, da dosežejo občutljivost in natančnost merjenja, ki daleč presegajo zmožnosti klasičnih tehnologij. Ti senzorji naslednje generacije imajo transformativni potencial na različnih področjih, vključno z navigacijo, spremljanjem okolja, biološko diagnostiko in raziskavami, presegajo klasične meje in utirajo pot nadaljnemu znanstvenemu in tehnološkemu napredku. Vendar pa uresničitev tega potenciala zahteva premagovanje pomembnih izzivov, kot so zahteva po ekstremnih pogojih delovanja, težave pri miniaturizaciji in integraciji ter ohranjanje kvantne koherence zunaj nadzorovanih okolij. Predstavljena so osnovna načela, trenutno stanje in primeri uporabe kvantnih senzorskih tehnologij ter njihova vloga na prihodnosti merjenja in zaznavanja.

ABSTRACT - Quantum sensors harness the unique properties of quantum phenomena, such as superposition, entanglement, and quantum coherence, to achieve sensitivities and measurement accuracies far beyond the capabilities of classical technologies. These next-generation sensors hold transformative potential across diverse fields, including navigation, environmental monitoring, biological diagnostics, and research, surpassing classical limits and paving the way for further scientific and technological advancements. However, realizing this potential requires overcoming significant challenges, such as the demand for extreme operational conditions, difficulties in miniaturization and integration, and preserving quantum coherence outside controlled environments. The basic principles, current status and application examples of quantum sensor technologies will be presented, as well as their role in the future of measurement and sensing.