Fraunhofer kehittää kvanttisensoreita tarkempiin mittauksiin ja kuvantamiseen
Fraunhofer-instituutti kehittää kvanttimekaniikkaan perustuvia sensoreita, jotka mahdollistavat aiempaa tarkemmat mittaukset ja uudet kuvantamismenetelmät. Teknologiaa sovelletaan muun muassa lääketieteellisessä diagnostiikassa ja teollisessa materiaalitestauksessa.
Fraunhofer-instituutti kehittää uusia kvanttisensori- ja kvanttikuvantamisteknologioita, jotka hyödyntävät kvanttimekaniikan periaatteita mahdollistaakseen erittäin tarkkoja mittauksia ja parantaakseen kuvantamisen kykyjä. Nämä menetelmät avaavat ovia sovelluksille niin terveydenhuollossa, teollisessa testauksessa kuin navigoinnissakin.
Kvanttisensorit mahdollistavat äärimmäisen herkän magneettikenttien ja muiden fysikaalisten suureiden mittaamisen hyödyntämällä elektronien spin-ominaisuutta. Esimerkiksi Fraunhoferin QMag-hanke tutkii kvanttimagnetometrejä, jotka perustuvat timanttien typpi-tyhjäkeskusten (NV-keskusten) optiseen mittaukseen. Tutkimus on edistynyt siihen pisteeseen, että ensimmäisiä kaupallisia sovelluksia on jo käytössä, ja teknologiaa kehitetään edelleen teollisuuden tarpeisiin, kuten materiaalien mikroskooppisten vaurioiden havaitsemiseen.
Kvanttikuvantaminen puolestaan hyödyntää lomittuneita fotoneja. Yksi fotoni valaisee kohteen näkymättömällä aallonpituusalueella, ja sen lomittunut kumppani havaitaan kameralla näkyvällä spektrillä. Tämä mahdollistaa sellaisten kohteiden näkemisen, jotka ovat aiemmin olleet piilossa. QUANCER-projektissa tätä tekniikkaa kehitetään syövän diagnostiikkaan, tavoitteena tunnistaa kasvaimia kemiallisesti selektiivisesti ja tarkentaa infrapunamikroskopiaa.
Marraskuussa 2023 Fraunhofer-instituutin useat eri laitokset, kuten Fraunhofer IPM ja Fraunhofer IOF, ovat esitelleet edistysaskeleitaan kvanttitekniikan sovelluksissa. Potilaille luvataan ratkaisuja magneettikuvausten (MRI) herkkyyden parantamiseen jopa 10 000-kertaiseksi, mikä voi johtaa nopeampaan ja tarkempaan diagnostiikkaan. Teollisuudessa kvanttisensorit voivat tunnistaa materiaalien halkeamia ilman työkaluja tai materiaalia rikkomatta. Lisäksi tutkimus kohdistuu aivo-tietokone-rajapintoihin ja navigointijärjestelmiin, jotka eivät vaadi GPS:ää.
Fraunhofer IPM on myös kehittänyt kontaktittoman virtausmittausmenetelmän, joka perustuu magneettikenttiin ja kvanttisensoreihin. Sen avulla voidaan kvantifioida virtausprofiilin vaikutus magneettiseen signaaliin, mikä parantaa mittausmenetelmien tarkkuutta ja luotettavuutta.