حسگرهای کوانتومی میدان مغناطیسی بوش: جواهری از الماس‌های مصنوعی، لیزرها و امواج مایکروویو برای اندازه‌گیری‌های فوق دقیق! 

‏حتماً اسم کامپیوترهای کوانتومی به گوشتون خورده، اما حسگرهای کوانتومی چی؟ 🤔 بوش داره روی حسگرهای کوانتومی میدان مغناطیسی کار می‌کنه که از “قدرت فیزیک کوانتوم برای اندازه‌گیری‌هایی با دقت بی‌نظیر” استفاده می‌کنه. این حسگرها خیلی جمع‌وجورتر از بقیه حسگرهای کوانتومی هستن که از روش‌هایی مثل SQUIDها (دستگاه تداخل کوانتومی ابررسانا)، سلول‌های بخار یا تله‌های نوری استفاده می‌کنن.

🚀 یک گام بزرگ در دنیای حسگرها

‏بوش کوانتوم سنسینگ (اسم کامل شرکت) ادعا می‌کنه که حسگرهای کوانتومی میدان مغناطیسی‌شون از حسگرهای معمولی خیلی بهتره و یه عالمه مزیت داره:
‏

• دامنه اندازه‌گیری گسترده‌تر: یعنی می‌تونن طیف وسیع‌تری از میدان‌های مغناطیسی رو اندازه بگیرن.
• حساسیت بالاتر: تغییرات خیلی کوچیک میدان مغناطیسی رو هم تشخیص میدن.
• رزولوشن فضایی بالاتر: با دقت بیشتری می‌تونن محل دقیق میدان مغناطیسی رو مشخص کنن.

‏البته فعلاً یه نمونه اولیه/برد ارزیابی حسگر کوانتومی دارن که اندازه یه گوشیه، پس هنوز از حسگرهای سنتی بزرگتره.

👀 کاربردهای شگفت‌انگیز این فناوری

• ‏مغناطیس‌سنج کوانتومی بوش می‌تونه تغییرات خیلی کوچیک میدان مغناطیسی رو با دقت اندازه بگیره، حتی میدان مغناطیسی زمین رو! 🌍 این حسگر می‌تونه جهت و مقدار میدان‌های مغناطیسی رو هم تحلیل کنه و یه نمایش سه‌بعدی از میدان مغناطیسی به ما بده. این قابلیت‌ها در زمینه‌های مختلفی کاربرد دارن:
• پزشکی: برای مثال، در مگنتوکاردیوگرافی (MCG) که یه جایگزین غیر تماسی برای ECG (نوار قلب) هست و فعالیت قلب رو ردیابی می‌کنه.
• رابط‌های مغز و کامپیوتر (BCI): تصور کنید این حسگرها توی هدست‌های واقعیت مجازی/افزوده استفاده بشن! 🤯
• ‏ ناوبری داخلی: در مکان‌هایی که سیگنال GPS ضعیفه، در دسترس نیست یا مختل شده، این حسگرها می‌تونن کمک کنن.

⚙️ راز کار این حسگر چیه؟

‏بوش توضیح میده که مغناطیس‌سنج کوانتومی‌شون از یه الماس به عنوان عنصر اصلی حسگر استفاده می‌کنه. توی این الماس، اتم‌های نیتروژن به عنوان نقص (به نام مراکز NV یا Nitrogen-vacancy) اضافه شدن تا الکترون‌های بیشتری رو فراهم کنن که به عنوان عناصر حسگر میدان مغناطیسی کوچیک عمل می‌کنن.
‏
‏وقتی نور لیزر سبز به الماس تابانده میشه، الکترون‌ها توی مراکز NV به یه سطح انرژی بالاتر میرن. وقتی الکترون‌ها به حالت پایه برمی‌گردن، فوتون‌هایی رو منتشر می‌کنن که به صورت نور قرمز دیده میشه. این نور قرمز توسط یه فیلتر نوری جدا میشه و بعد توسط یه فتودیود تشخیص داده میشه.
‏
‏اما نکته اصلی اینجاست که سطوح انرژی مراکز NV به تغییرات میدان مغناطیسی خارجی خیلی حساسه و حالت‌های کوانتومی از طریق تابش مایکروویو قابل دسترسی هستن. وقتی الکترون‌ها این سطوح رو اشغال می‌کنن و توسط نور لیزر سبز تحریک میشن، دیگه با انتشار فوتون‌های قرمز از بین نمیرن، بلکه “تاریک” باقی می‌مونن. با تغییر فرکانس تابش مایکروویو و مشاهده تغییرات در شدت نور قرمز منتشر شده، می‌تونیم قدرت میدان مغناطیسی خارجی رو به دقت تعیین کنیم.

🤝 همکاری برای آینده‌ای روشن‌تر

هنوز مشخص نیست که این شرکت چه زمانی قصد داره این حسگرها رو تجاری‌سازی کنه. اما بوش اخیراً یه سرمایه‌گذاری مشترک با Element Six (تولیدکننده الماس‌های مصنوعی) به نام “Bosch Quantum Sensing” ایجاد کرده.
‏
‏به نظر می‌رسه که آینده حسگرها خیلی هیجان‌انگیزتر از چیزیه که فکرشو می‌کردیم! 🤩
‏
‏لینک منبع: cnx-software