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Apr 28, 2024

양자 도약: 양자 센서가 로봇 공학을 혁신하는 방법

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최근 앤트맨 영화는 양자를 조명하는 데 큰 역할을 했지만 양자 과학의 미래는 소설보다 훨씬 더 밝게 빛납니다. 응용 분야 중 하나인 양자 센서는 이미 세계에서 가장 중요한 시스템과 기술의 기초가 되었습니다. GPS(Global Positioning System)와 MRI(자기 공명 영상) 스캐너가 대표적인 예입니다.

양자 센서와 양자 AI는 시작에 불과합니다. 로봇도 이제 양자 센서 처리를 받고 있습니다. 양자 센서는 로봇이 작동하는 방식과 로봇을 중요한 21세기 과제에 적용하는 방식을 강화할 것입니다.

현대 기술은 열, 빛, 움직임, 압력 또는 물리적 환경의 기타 측면을 측정하는 센서로 가득 차 있습니다. 양자 센서는 새로운 것을 추가합니다. 그들은 원자 규모에서 입자가 어떻게 행동하는지에 대한 양자 특성을 사용하여 중력, 전기 또는 자기장의 작은 움직임이나 변화를 감지합니다.

양자 센서는 매우 작은 규모로 작동하기 때문에 빛이나 기타 관찰 가능한 현상을 매우 정확하게 측정할 수 있습니다. 이는 또한 원자의 구조나 원자 입자의 스핀과 같은 결코 변하지 않는 특성을 측정하므로 매우 정확하고 안정적인 측정을 제공할 수 있음을 의미합니다.

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이러한 정확성과 신뢰성은 양자 센서를 매우 유용하게 만듭니다. 원자시계의 똑딱거림이 시간의 박자에 충실하도록 보장하며, 이는 원자시계를 GPS 및 기타 PNT(위치 확인, 내비게이션 및 타이밍) 시스템의 핵심으로 삼는 품질입니다. 또한 임상의에게 매우 상세한 진단 이미지를 제공하기 위해 MRI 스캐너에 널리 사용됩니다. 또한 이들은 글로벌 지속 가능성 노력의 중요한 측면인 과학자와 산업계가 이용할 수 있는 환경 데이터를 개선하는 데 도움을 주고 있습니다.

그러나 때때로 너무 정확하고 민감하면 유용성이 떨어질 수 있다는 점을 언급하는 것이 중요합니다. 그 이유는 데이터에 많은 노이즈가 발생하기 때문입니다. 잡음이 많은 데이터는 EY 양자 데이터 과학 팀과 같은 팀이 AI를 구현하여 잡음에서 통찰력을 분리함으로써 해결하고 있는 과제입니다.

실제로 양자센싱을 다른 기술과 결합하는 것은 많은 잠재력을 지닌 전략이다. 양자 센싱과 로봇 공학이 좋은 예입니다. 대부분의 양자 센서는 작은 크기와 높은 감도로 인해 이미 로봇 팔용 광섬유 케이블의 촉각 감지 요소로 사용되었습니다. 이는 로봇 팔이 압력, 진동, 온도 또는 온도에 대한 정확한 정보를 감지하여 환경을 인식하도록 돕습니다. 조직.

이 강력한 조합의 다른 잠재적인 응용 분야도 나타나고 있습니다. 예를 들어, 모바일 로봇과 결합된 양자 센서가 보이기 시작했습니다. 온도나 자기장의 작은 변화와 같이 센서가 감지한 환경에 대한 정보를 통해 로봇은 보다 정확한 움직임과 결정을 내릴 수 있을 뿐만 아니라 다른 목적을 위한 귀중한 데이터를 수집할 수 있습니다.

우리는 이리저리 움직이며 데이터를 수집하도록 설계된 4족 보행 로봇인 스팟(Spot)에 양자 센서를 부착하여 이를 직접 테스트했습니다. 우리가 테스트한 양자 센서는 식물 성장에 영향을 미치는 광합성 활성 방사선(PAR)이라고 불리는 빛의 유형을 측정하도록 설계되었습니다. 보다 정확하게는 센서가 특정 시점의 특정 위치에서 광합성 활성 광자의 수를 측정하여 해당 위치에 있는 식물이 얼마나 많은 PAR을 수신하는지 확인합니다.

센서는 수중 및 지하의 인공 조명 온실과 같은 환경에서 견고하고 신뢰할 수 있기 때문에 Spot과 같은 모바일 로봇에 센서를 부착하는 것은 빛을 모니터링하고 관리하는 것이 필수적인 농업에서 귀중한 잠재력을 가지고 있습니다. 또한 사막의 농장이나 지하 농장과 같은 새로운 대규모 생물 생태계를 모델링하여 글로벌 식량 안보 문제를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.