Salto quantico: come i sensori quantistici stanno rivoluzionando la robotica

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Il recente film di Ant-Man ha fatto un ottimo lavoro nel mettere in luce la scienza quantistica, ma il futuro della scienza quantistica brilla ancora più luminoso della finzione. Un’applicazione, i sensori quantistici, è già alla base di alcuni dei sistemi e delle tecnologie più importanti del nostro mondo: i sistemi di posizionamento globale (GPS) e gli scanner per risonanza magnetica (MRI) sono i principali esempi.

Quantistico I sensori e l’intelligenza artificiale quantistica sono solo l’inizio: anche i robot stanno ora ricevendo il trattamento dei sensori quantistici. I sensori quantistici potenzieranno il modo in cui funzionano i robot e il modo in cui li applichiamo alle importanti sfide del 21° secolo.

La tecnologia moderna è piena di sensori che misurano il calore, la luce, il movimento, la pressione o altri aspetti dell’ambiente fisico. I sensori quantistici aggiungono qualcosa di nuovo. Usano le proprietà quantistiche del comportamento delle particelle su scala atomica per rilevare piccoli movimenti o cambiamenti nei campi gravitazionali, elettrici o magnetici.

Poiché funzionano su scala così piccola, i sensori quantistici possono misurare la luce o altri fenomeni osservabili in modo estremamente accurato. Significa anche che possono fornire misurazioni altamente precise e stabili, poiché misurano proprietà come la struttura degli atomi o gli spin delle particelle atomiche, che non cambiano mai.

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Questa precisione e affidabilità rendono i sensori quantistici molto utili. Garantiscono che il ticchettio degli orologi atomici rimanga fedele al battito del tempo, una qualità che li pone al centro del GPS e di altri sistemi di posizionamento, navigazione e cronometraggio (PNT). Sono anche ampiamente utilizzati negli scanner MRI per fornire ai medici immagini diagnostiche finemente dettagliate. E stanno anche contribuendo a migliorare i dati ambientali a disposizione degli scienziati e dell’industria, un aspetto vitale degli sforzi di sostenibilità globale.

È importante ricordare, però, che a volte essere così precisi e sensibili può essere meno utile. Questo perché si traduce in molto rumore nei dati. I dati rumorosi sono una sfida che team come il nostro team di scienza dei dati quantistici EY stanno affrontando implementando l’intelligenza artificiale per separare gli insight dal rumore.

In effetti, combinare il rilevamento quantistico con altre tecnologie è una strategia con molto potenziale. Il rilevamento quantistico e la robotica sono un buon esempio. Le dimensioni ridotte della maggior parte dei sensori quantistici, oltre alla loro elevata sensibilità, hanno già portato al loro utilizzo come elementi di rilevamento tattile nei cavi in ​​fibra ottica per bracci robotici, aiutando il braccio robotico a percepire il suo ambiente rilevando informazioni precise su pressione, vibrazione, temperatura o struttura.

Stanno emergendo anche altre potenziali applicazioni di questa potente combinazione. Ad esempio, stiamo iniziando a vedere sensori quantistici combinati con robot mobili. Le informazioni sull’ambiente rilevate dai sensori, come piccoli cambiamenti nella temperatura o nei campi magnetici, possono consentire al robot di effettuare movimenti e decisioni più precisi, nonché di raccogliere dati preziosi per altri scopi.

Lo abbiamo testato noi stessi collegando un sensore quantistico a Spot, un robot quadrupede progettato per muoversi e raccogliere dati. Il sensore quantistico che abbiamo testato è progettato per misurare il tipo di luce che influenza la crescita delle piante, chiamata radiazione fotosinteticamente attiva (PAR). Più precisamente, il sensore misura il numero di fotoni fotosinteticamente attivi in ​​una particolare posizione in un determinato momento per vedere quanto PAR riceverebbe una pianta in quella posizione.

Poiché il sensore è robusto e affidabile in ambienti come le serre illuminate artificialmente sia sott’acqua che sotterranee, collegarlo a robot mobili come Spot ha un potenziale prezioso in agricoltura, dove il monitoraggio e la gestione della luce sono vitali. Potrebbe anche aiutare a modellare i bioecosistemi emergenti su larga scala, come le piantagioni nel deserto o le fattorie sotterranee, per aiutarli a utilizzarli per affrontare la sicurezza alimentare globale.