Kvantinė magnetinė fluksometrija pasiruošusi revoliucionuoti jutiklių technologiją: 2025

Turinio sąrašas

Vykdomoji santrauka: kvantinis šuolis magnetinės srauto matavimo srityje
2025 metų rinkos panorama: pagrindiniai žaidėjai ir regioninė dinamika
Novatoriškos technologijos, skatinančios kvantinės srauto matavimo pažangą
Kylančios taikymo sritys: sveikatos priežiūra, kvantinis skaičiavimas ir dar daugiau
Konkursinė analizė: pagrindiniai gamintojai ir inovatoriai
Investicijų tendencijos ir finansavimo prognozės iki 2030 metų
Reguliavimo pagrindai ir pramonės standartai (IEEE, ISO ir kt.)
Klausimai, susiję su komercinimu ir mastelio keitimu
Rinkos prognozės: augimo prognozės 2025–2030 metais
Vizija 2030: ateities perspektyvos ir trikdoma potencialas magnetiniame jutiklyje
Šaltiniai ir nuorodos

Vykdomoji santrauka: kvantinis šuolis magnetinės srauto matavimo srityje

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija sparčiai išsivysto kaip transformuojanti technologija preciziškam magnetinio lauko matavimui, naudojanti materijos kvantinius ypatumus, kad pasiektų neprilygstamą jautrumą ir tikslumą. 2025 metais šioje srityje jaučiamas reikšmingas pagreitis, kurį skatina tiek akademiniai proveržiai, tiek dideli pramoniniai investicijos. Skirtingai nuo tradicinių srauto matuoklių, kvantinės magnetinės srauto matuokliai naudoja kvantinius jutiklius – dažniausiai paremti superlaidžiojo kvantinio trikdžių prietaisais (SQUID), azoto-vakanso (NV) centrais deimante arba optiškai pumpuojamais magnetometrais – siekiant matuoti smulkias magnetinio srauto pokyčius su jautrumu, artimu femtoteslų (fT) lygiui.

Naujausi pasiekimai išryškina kvantinės magnetinės srauto matavimo technologijos taikymą įvairiose srityse, pradedant medžiagotyra ir medicinine vaizdavimo technika, baigiant kvantiniu skaičiavimu ir fundamentiniais fizikos tyrimais. Pavyzdžiui, Quspin Inc. patobulino optiškai pumpuojamo magnetometro technologiją, leidžiančią gaminti kambario temperatūros, lauko sąlygose naudojamus kvantinius magnetinius jutiklius, kurie dabar pritaikomi biomagnetiniame vaizdavimo ir smegenų kompiuterio sąsajų tyrimuose. Panašiai ZI Magnetics naudoja kvantinę srauto matavimo technologiją neardomieji įvertinimui pramoninėse aplinkose, siūlydama didelio našumo, didelio jautrumo sprendimus defektų nustatymui pažangiose medžiagose.

Kvantinio skaičiavimo sektoriuje tikslus magnetinio srauto valdymas yra būtinas kvbitų koherencijai ir klaidų taisymui. Tokios įmonės kaip Oxford Instruments integruoja kvantinę magnetinę srauto matavimo technologiją į savo superlaidžiojo kvbitų platformas, kad pagerintų prietaisų našumą ir patikimumą. Panašūs pasiekimai Supracon AG leido sukurti pilnai parengtus SQUID pagrindu veikiančius srauto matuoklius, dabar naudojamus tiek akademiniuose, tiek pramoniniuose laboratorijose tam, kad būtų užtikrinti ultra jautrūs magnetinių nanosruktūrų ir kvantinių medžiagų matavimai.

Žvelgiant į ateinantiems metams, kvantinės magnetinės srauto matavimo rinka tikisi sparčiai augti, kadangi plečiasi jos naudojimo atvejai biomedicinos diagnostikoje, neinvaziniame smegenų stebėjime ir kvantinių prietaisų kalibravime. Vyriausybių ir tarptautinių organizacijų parama, įskaitant Nacionalinį standartų ir technologijų institutą (NIST), sparčia šiuo metu greitina taikomąją mokslinę veiklą ir standartizavimo pastangas. Nuolatiniai sensorinių miniatiūrizavimo, aplinkos tvirtumo ir realaus laiko duomenų apdorojimo patobulinimai padės kvantinę magnetinę srauto matavimo technologiją paversti neatskiriama priemone įvairiose mokslinėse ir pramoninėse srityse.

Santraukus, 2025 metai tampa lūžio punktu kvantinės magnetinės srauto matavimo srityje, kai technologija pereina nuo laboratorinių prototipų prie realaus pasaulio diegimo. Kai pagrindiniai gamintojai ir tyrimų organizacijos intensyviau skatina inovacijas ir komercinimą, sektorius turės reikšmingą poveikį, pranašaudamas naują erą magnetinio lauko jutiklyje ir matavime.

2025 metų rinkos panorama: pagrindiniai žaidėjai ir regioninė dinamika

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, išnaudojanti kvantinę mechaniką, tokią kaip superlaidumas ir kvantinis trikdis, 2025 metais greitai įgauna populiarumą tiek mokslinių tyrimų, tiek komercinėje srityje. Rinkos peizažas apibrėžiamas nusistovėjusių instrumentų įmonių, novatoriškų jaunojo verslo įmonių ir augančio nacionalinių laboratorijų skaičiaus, kiekviena iš jų prisideda prie itin jautrių magnetometrų ir srauto matavimo sistemų plėtros ir diegimo.

Technologijos pagrindinės taikymo sritys apima fundamentalią fiziką, medicinos vaizdavimą, mineralų tyrimą ir medžiagų charakterizavimą. Pastebėtina, kad superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisai (SQUID) – magnetinės srauto matavimo auksinis standartas – ir toliau lieka Centrinėje sektoriaus apimties vietoje, o lyginant su praeities tendencijomis, veda taisyklių patobulinimais, integracija ir miniatiūrizacija, kurias praneša pagrindiniai gamintojai. Pavyzdžiui, Zurich Instruments toliau vysto ultra-mažo triukšmo SQUID magnetometrus, tuo tarpu QuSpin, Inc. gerina kompaktiškus optiškai pumpuojamus magnetometrus nešiojamoms ir biomagnetinėms užduotims.

Regioniniu mastu, Šiaurės Amerika ir Europa užima didžiausias rinkos dalis, remiamos stiprių viešųjų ir privačių investicijų į kvantinį jutiklį ir infrastruktūrą. Jungtinės Valstijos, dėka tokių organizacijų kaip Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST), padeda technologijų perkėlimui į pramonę, tuo tarpu Europos žaidėjai gali pasinaudoti ES kvantinėmis iniciatyvomis, remiančiomis bendrą R&D ir ankstyvą komercinimą. Azijos ir Ramiojo vandenyno regionas išgyvena pagreitintą augimą, ypač Japonijoje ir Kinijoje, dėka didėjančios vyriausybių paramos kvantinėms technologijoms ir vietinių instrumentų gamintojų plėtros.

2025 metais konkurencinė aplinka pasižymi keliais pastebimais partnerysčių ir įsigijimų atvejais, atspindinčiais strateginę lenktynes užfiksuoti besiformuojančias galimybes kvantinių jutiklių. Pavyzdžiui, Magnicon GmbH išplėtė savo bendradarbiavimą su akademiniais startuoliais, siekdama bendradarbiauti kuriant naujos kartos SQUID elektroniką, nukreiptą į naujas taikymo sritis, tokias kaip neardomas testavimas ir geofiziniai tyrimai. Tuo tarpu Qnami AG Šveicarijoje sustiprino savo pozicijas kvantinės deimantinės mikroskopijos srityje, tenkindama puslaidininkių ir pažangiųjų medžiagų pramonės paklausą.

Žvelgiant į ateinantį laikotarpį, tikimasi, kad sektoriumi bus pastebima didesnė konvergencija tarp kvantinės srauto matavimo ir kitų kvantinių jutiklių, taip pat giliau integruojama pramoninėje automatizacijoje ir medicininiuose diagnostikos darbuose. Palaikydamos standartizavimo iniciatyvas, kuriuos Didžiosios Nacionalinės standartizavimo institucijos, tokios kaip NIST ir Europos metrologijos institutai, tikimasi didinti platesnį naudojimą ir tarpvalstybinį tarpusavio suderinamumą, tvirtinant kvantinės magnetinės srauto matavimo vaidmenį didelio tikslumo matavime ir besiformuojančiose kvantinių technologijų rinkose.

Novatoriškos technologijos, skatinančios kvantinės srauto matavimo pažangą

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, pasinaudojanti kvantine koherencija ir trikdžių efektais, siekiant pasiekti ultra-jautrius magnetinių laukų matavimus, 2025 metams artėjant pastebimai sparčiai tobulėja. Pagrindiniai pažangumai kyla iš superlaidžiųjų kvantinių trikdžių prietaisų (SQUID), azoto-vakanso (NV) centrų deimante ir hibridinių kvantinių sistemų integravimo, kiekviena iš jų prisideda prie reikšmingų patobulinimų jautrumo, mastelio ir taikymo galimybių.

Pastaraisiais metais Kvantinių technologijų centras ir Kvantinės deimantinės technologijos, Inc. (QDTI) išplėtė deimantų NV pagrindu veikiančių magnetometrų galimybes. Šie prietaisai naudoja NV centrų kvantinius ypatumus, kad aptiktų smulkias magnetinius laukus kambario temperatūroje, suteikdami sprendimus biomedicinos vaizduose, geofiziniuose tyrimuose ir medžiagų tyrimuose. Tikimasi, kad QDTI 2024 metų patobulinimai kvantinių deimantų jutiklių matricose pasieks komercinį diegimą 2025 metais, teikdami daugiausia pikselių, didelio našumo srauto mato vaizdavimo.

Superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisai (SQUID) ir toliau išlieka esminiai kvantinės srauto matavimo srities pamatai. Neocera ir Magnicon GmbH aktyviai tobulina SQUID pagrindu veikiančias sistemas, kurių naujausi modeliai pasižymi triukšmo lygiais, mažesniais nei 1 fT/√Hz, ir integruotomis kriogeninėmis elektronikomis. Šie patobulinimai plečia jų pritaikymą neardomuoju vertinimu, kvantine medžiagų charakterizacija ir didelės raiškos magnetoencefalografija. Magnicono naujos kartos SQUID elektronika, planuojama išleisti 2025 metais, palaikys greitesnį multiplexed skaitinėjimą ir kompaktiškesnes formas, reaguodama į naujose kvantinio skaičiavimo laboratorijose kylančią paklausą.

Hibridiniai kvantiniai jutikliai, kurie jungia NV centrus ir superlaidžiosios grandinės, dabar yra tyrimų prioritetas institucijose, tokiuose kaip Fraunhoferis. Šie prietaisai siekia sujungti deimanto sistemų lankstumą ir kambario temperatūros veikimą su SQUID’ų ekstremaliu jautrumu. Ankstyvųjų prototipų, demonstruojamų 2023–2024 metais, pažanga rodo perspektyvas mastelio ir diegimo magnetinėje srauto matavimo srityje kaip pramoninėse, taip ir lauko aplinkose.

Žvelgiant į ateitį, kvantinės magnetinės srauto matavimo ateitis apibrėžiama jutiklių miniatiūrizavimo, multiplexed matricas ir stiprių kvantinių valdymo protokolų konvergencija. Pramonės žemėlapiai iš Kvantinės deimantinės technologijos, Inc. ir Neocera pabrėžia galimą vežėjų, kalibravimui nepriklausomų kvantinių srauto matuoklių atėjimą (iki 2026 metų). Šie sistemai greičiausiai bus pritaikyta baterijų diagnostikai, smegenų kompiuterio sąsajų moksliniams tyrimams ir kvantinių prietaisų gamybai, žymint perėjimą nuo laboratorinių prietaisų iki visur esančių pramoninių ir medicininių įrankių.

Kylančios taikymo sritys: sveikatos priežiūra, kvantinis skaičiavimas ir dar daugiau

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, pasinaudojanti išskirtiniu kvantinių jutiklių jautrumu, sparčiai vystosi keliose didelės įtakos srityse. 2025 metais šį lauką varo proveržiai superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisuose (SQUID), azoto-vakanso (NV) centruose deimante ir susijusiose kvantinėse magnetometruose. Šios technologijos leidžia pasiekti neprilygstamą magnetinio lauko aptikimą, leidžiančią transformuojančias taikymo sritis sveikatos priežiūros srityje, kvantiniame skaičiavime ir kitose pramonėse.

Sveikatos priežiūros srityje kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija revoliucionuoja neinvazinius diagnostinius metodus. Magnetoencefalografija (MEG), pavyzdžiui, dabar gauna naudos iš optiškai pumpuojamų magnetometrų (OPM), kurie atsisako kriogeninio aušinimo, leidžiančių sistemoms tapti kompaktiškesnėmis ir draugiškesnėmis pacientams. QuSpin Inc. diegė OPM pagrindu veikiančius MEG sistemas klinikiniuose tyrimuose, siekdama gerinti smegenų žemėlapio sudarymą epilepsijos ir neurodegeneracinių sutrikimų srityje. Šių kvantinių jutiklių auganti plėtra žada pagerinti erdvinį raiškumą ir sumažinti veiklos kaštus, o keletas ligoninių tikisi integruoti tokias technologijas artimiausiais metais.

Kvantiniame skaičiavime ultra-jautrus magnetinio lauko aptikimas yra būtinas kvbitų skaitmeninėms procedūroms ir klaidų taisymui. Kvantiniai srauto matuokliai, dažniausiai naudojant SQUID matricas, yra neatsiejami superlaidžiųjų kvbitų platformų. Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST) tęsia aukštos raiškos SQUID jutiklių pažangą, skatindama pažangą klaidoms atsparių kvantinių procesorių srityje. Tuo tarpu Oxford Instruments išplėtė savo kriogeninių sistemų portfelį, optimizuodama SQUID pagrindu veikiančių srauto matavimo technologijų integravimą į kvantinių kompiuterių laboratorijas visame pasaulyje.

Tuo tarpu už sveikatos ir skaičiavimo ribų kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija randa naujus vaidmenis medžiagų moksle, geologijoje ir nacionalinėje saugoje. Element Six, lideris sintetinių deimantų gamyboje, vysto deimantinius kvantinius magnetometrus, leidžiančius ultra-didelio jautrumo detekcijai nanoskalės magnetinių reiškinių. Šie prietaisai dabar vertinami pažangioms neardomosioms bandymams ir geomagnetiniam žemėlapiavimui, o lauko tyrimai vykdomi bendradarbiaujant su įvairiais pramonės partneriais.

Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad ateinantys metai pasižymės jutiklių miniatiūrizavimo, patikimumo ir sąnaudų efektyvumo konvergencija. Tikimasi, kad pasirodys čipo lygio kvantiniai magnetometrai, leidžiantys platesnę diegimą nešiojamose įrenginiuose, nešiojamuose vaizduose ir didelės našumo kvantiniuose kompiuteriuose. Kai kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija bręsta, jos integracija per sektorius paspartės, formuodama būsimas naujoves diagnostikoje, skaičiavimuose ir aplinkos jutiklyje.

Konkursinė analizė: pagrindiniai gamintojai ir inovatoriai

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, išnaudojanti superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisus (SQUID), azoto-vakanso (NV) centrus deimante ir susijusius kvantinius jutiklius, 2025 metais liudija didelį konkurencinį aktyvumą. Šis sektorius yra apibrėžtas tvirtų indėlių iš nusistovėjusių instrumentų specialistų ir naujų kvantinės technologijos startuolių.

Zurich Instruments tęsia lyderystę kvantinių matavimo sprendimų kūrime, ypač su savo Kvantinio skaičiavimo valdymo sistemomis ir didelio jautrumo lock-in stiprintuvais, kurie dažnai taikomi srauto matavimo tyrimuose ir pramoniniame diegime. Įmonė išplėtė savo produktų asortimentą ir dabar apima integruotus kvantinių jutiklių skaitinėjimo modulius, orientuodama juos tiek į akademinius tyrimus, tiek į mastelio gamintojus. Activistų bendradarbiavimas su pagrindinėmis kvantinių kompiuterių laboratorijomis užtikrina, kad jų srauto matavimo sprendimai lieka technologiniame fronte (Zurich Instruments).
Qnami, įsikūrusi Šveicarijoje, įgijo populiarumą su savo kvantine deimantine mikroskopija – platforma, naudojančia NV centro magnetometriją didelės raiškos, neinvaziniam magnetiniam vaizdavimui. 2025 metais Qnami ProteusQ sistemos buvo priimtos keliuose pirmaujančiuose medžiagotyros ir nanotechnologijų laboratorijose, demonstruojant aukštesnį našumą magnetinių domenų žemėlapiavime nanoskalėje. Įmonės strateginiai partnerystės su puslaidininkių gamintojais išryškina ambicijas patekti į procesų metrologijos rinką (Qnami).
Attocube Systems AG išlieka žymūnas, tiekiantis SQUID ir kvantinius jutiklius, suderinamus su kriogeninio temperatūros. 2025 metais Attocube pristatė naujas modulinės platformos integracijai į skanuojančius mikroskopus, leidžiančias pažangią kvantinę srauto matavimą ekstremaliose sąlygose (žemoje temperatūroje, aukštame magnetiniame lauke). Jų dėmesys tinkinimui ir in-situ integravimui leidžia jiems gerai bendradarbiauti su kvantinio skaičiavimo ir kondensuotų medžiagų laboratorijomis (Attocube Systems AG).
Bruker išplėtė savo magnetinių vaizdavimo sprendimų asortimentą, naudodama dešimtmečių patirtį magnetinės rezonanso ir skanuojančių mikroskopų srityje. Naujoviški produktų atnaujinimai koncentruojasi į jautrumo ir automatikos didinimą kvantinių magnetinių matavimų srityje, orientuojantis tiek į tyrinėjimus, tiek į pramonės kokybės kontrolės programas. Brukerio pasaulinė buvimo vieta ir sukurta paslaugų tinklas suteikia pranašumą didelių mastų diegimui (Bruker).
Perspektyvos: Ateinančiais metais tikimasi didesnio konkurencijos intensyvumo, kai kvantinė srauto matavimo technologija taps neatsiejama nuo naujos kartos kvantinio skaičiavimo, nanoskalės metrologijos ir neardomųjų puslaidininkinių testavimų. Pagrindiniai skirtumai bus: jutiklių jautrumas, sistemų integracija ir parama automatizuotoms, didelio našumo aplinkoms. Kompanijos, investuojančios į mastelio gamybą ir tarpsektorines partnerystes, tikriausiai užims didelę rinkos dalį.

Investicijų tendencijos ir finansavimo prognozės iki 2030 metų

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, naudojanti kvantinius jutiklius, pvz., superlaidžius kvantinio trikdžio prietaisus (SQUID) ir azoto-vakanso (NV) deimantinius magnetometrus, patiria investicijų šuolį, kadangi jos taikymo sritys plečiasi medžiagų moksle, medicinos vaizdavime ir geologijoje. 2025 metais pasaulinės investicijos į kvantinius jutiklius skatinamos tiek viešojo sektoriaus iniciatyvų, tiek privataus kapitalo, koncentruojantis į komercinimo pagreičių ir gamybos mastelio didinimą.

Naujausiais metais įvykdytos kelios svarbios finansavimo raundai ir partnerystės paskelbtos. 2023 metais Lockheed Martin paskelbė padidintas R&D investicijas kvantinės magnetinės srauto matavimo platformų plėtrai, pabrėždama vis stiprėjantį didelių pramonės žaidėjų susidomėjimą. Panašiai Quspin Inc. užsitikrino multimilijoninių kontraktų pristatymui kompaktiškų, didelio jautrumo magnetometrų nacionalinėms laboratorijoms, pabrėždama komercinį kvantinės srauto matavimo technologijos gyvybingumą.

Viešojo sektoriaus lygyje, vyriausybių agentūros JAV, ES ir Azijoje skiria paveikias lėšas kvantinėms technologijoms. Europos Sąjungos Kvantinis Flagmanas ir toliau remia projektus, kurių tikslas – kurti mastelio kvantinius jutiklius, įskaitant tuos, kurie orientuojasi į magnetinius srauto matavimus (Kvantinis Flagmanas). Jungtinėse Valstijose Energijos departamentas ir Nacionalinė kvantinė iniciatyva remia akademines-pramonines partnerystes, siekdamos užpildyti spragą tarp laboratorinių prototipų ir pritaikomų sprendimų (JAV Energetikos departamentas).

Žvelgiant į 2030 metus, analitikai ir pramonės lyderiai prognozuoja tvarius ir galbūt pagreitintus investicijas, kurias skatina kvantinio skaičiavimo, kvantinių jutiklių ir AI paremtų duomenų analizės susivienijimas. Tokios įmonės kaip QNAMI (specializuota NV centrų pagrindu veikiančioji kvantinė magnetometrija) pritraukia rizikos kapitalą, kad išplėstų savo gamybos ir platinimo galimybes, ypač gyvybės mokslų ir puslaidininkių sektoriuose. Be to, strateginiai bendradarbiavimai – nuo instrumentų gamintojų iki didelių tyrimų institucijų – tikimasi suformuos finansavimo kraštovaizdį, užtikrinant nuolatinį kapitalo srautą R&D ir diegimui.

Apibendrinant, kvantinės magnetinės srauto matavimo technologijos investicijų trajektorija iki 2030 metų yra paruošta tvariam augimui, pagrįstam plečiamomis taikymo sritimis ir stipria vyriausybių bei privačių sektorių parama. Ateinančiais metais tikimasi didėjančio finansavimo įvairumo, kai į šią sritį įsilieja daugiau ankstyvos stadijos startuolių, o nusistovėję žaidėjai gilina savo įsipareigojimą kvantinių jutiklių inovacijoms.

Reguliavimo pagrindai ir pramonės standartai (IEEE, ISO ir kt.)

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, siekianti kvantinių reiškinių, tokių kaip superlaidžiai kvantiniai interferencijos prietaisai (SQUID) ir azoto-vakanso (NV) centrai deimante, sparčiai tobulėja kaip tikslus įrankis, skirtas aptikti itin silpnus magnetinius laukus. 2025 metais kvantinės magnetinės srauto matavimo reguliavimo ir standartizavimo kraštovaizdis yra besikeičiantis, kurį skatina padidėjęs komercinimas ir kvantinių jutiklių integravimas į svarbias programas, tokias kaip medicinos vaizdavimas, geofizinis tyrimas ir medžiagų charakterizacija.

Elektros ir elektronikos inžinierių institutas (IEEE) turi nustatytą standartų kūrimo patirtį jutiklių technologijoms, ir šiuo metu peržiūri ir atnaujina esamus jutiklių standartus, kad pritaikytų juos kvantiniais matavimo sistemoms. 2024 metais IEEE Jutiklių taryba inicijavo darbo grupes, kurių tikslas yra spręsti unikalius kalibravimo, tarpusavio sąveikos ir duomenų vientisumo reikalavimus kvantiniams magnetiniams jutikliams. Tikimasi, kad šios pastangos pasireikš juodraščių standartų ir gairių iki 2025 metų pabaigos, ypač atsiradus kvantiniams jutikliams, kurie vis labiau paplitę pramoniniuose ir sveikatos priežiūros kontekstuose.

Tarptautiniu lygiu, Tarptautinė standartizacijos organizacija (ISO) ir Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) pradėjo bendradarbiavimo pastangas, kad įvertintų naujų standartų, ypatingai skirtų kvantinei metrologijai, įskaitant srauto matavimus, poreikio. ISO/IEC jungtinė techninė komitetas 1 (JTC 1) informacinių technologijų srityje jau įsteigė pavaldinių komitetus kvantinėms technologijoms, o 2025 metų pradžioje diskusijos buvo išplėstos į metrologinę išsamių dokumentacijų ir duomenų keitimo protokolus kvantiniams jutikliams.

Įmonės, esančios kvantinės magnetinės srauto matavimo priešakyje, kaip QuSpin ir Magneteca, aktyviai dalyvauja standartų kūrime, teikdamos techninius duomenis, praktinius naudojimo scenarijus ir patirtį. Jų dalyvavimas užtikrina, kad standartai atitiktų realias operacijas reikalavimus, tokius kaip aplinkos triukšmo slopinimas, prietaiso kalibravimas ir patikimumas įvairiose aplinkose.

Ateityje tikimasi pagrindinių standartų, skirtų kvantinės magnetinės srauto matavimo kalibracijai ir našumo testavimui, publikacijų. Tai padės pagreitinti tarpvalstybinį naudojimą ir reguliavimo pripažinimą, ypač tokiuose sektoriuose kaip medicinos diagnostika ir gynyba, kur prietaisų sertifikavimas yra griežtas. Tokios institucijos kaip Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST) taip pat plečia savo kvantinės metrologijos programas, kad paremti numatytų nuorodinių medžiagų ir procedūrų kūrimą, orientuotą į kvantinius magnetinius jutiklius. Bendrai, šios pastangos rengia greito, standartizuoto kvantinės magnetinės srauto matavimo diegimo procesą iki 2020-ųjų pabaigos.

Klausimai, susiję su komercinimu ir mastelio keitimu

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, išnaudojanti kvantinius reiškinius, tokius kaip superlaidžiųjų trikdžių priemonių (SQUID) ir kvantinė koherencija, kad gautų labai jautrius magnetinių laukų matavimus, yra pažangiausių stebėjimo technologijų priekypas. Nepaisant didelių akademinių pasiekimų ir pradinius komercinius diegimus, kelias į plačių mastelio ir rinkos priėmimo pasiektą 2025 m. ir tolesnių metų, yra pažymėtas keliomis kritikomis.

Įrenginių sudėtingumas ir kaina: Kvantinės magnetinės srauto matuokliai, ypač tie, kurie pagrįsti superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisais (SQUID) ar azoto-vakanso (NV) centrais deimante, reikalauja sudėtingų gamybos ir kriogeninės infrastruktūros. Pavyzdžiui, tokie gamintojai kaip QuSpin Inc. ir Magneteca GmbH siūlo kompaktiškus SQUID ir optiškai pumpuojamų magnetometrų sistemas, tačiau šių prietaisų mastelio padidinimas masinės gamybos ribojamas aukštų medžiagų ir surinkimo kaštų, taip pat reikalauja tikslių aplinkos kontrolės.
Patikimumas ir integracija: Patikimo veikimo už laboratorijų aplinkų ribų užtikrinimas yra nuolatinis kliuvinys. Išoriniai triukšmai, elektromagnetiniai trikdžiai ir terminiai svyravimai gali pabloginti kvantinių jutiklių veikimą. Tokios įmonės kaip Supracon AG sukūrė lauke naudojamus kvantinius jutiklius, tačiau komerciniai naudotojai reikalauja tolesnių patikimumo, paprastumo ir suderinamumo su standartine pramonine elektronika patobulinimų.
Tiekimo grandinė ir standartizacija: Kvantinės klasės medžiagų tiekimo grandinė, pvz., didelio grynumo deimantai ar specializuoti superlaidininkai, yra nauja ir koncentruoti tarp keleto tiekėjų. Nustatytų pramonės standartų stoka komplikuoja tarpusavio sąveiką ir pasitikėjimą prietaiso veikimu galutiniams vartotojams, kaip pažymėjo organizacijos, tokios kaip Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST), tęsianti kalibravimo benchmarkų kūrimo pastangas.
Rinkos švietimas ir taikymo plėtra: Daugelis potencialių pramonės ir medicinos vartotojų neturi patirties kvantiniuose jutikliuose, kas lėtina priėmimą. Tokios bendrovės kaip Element Six (kvantinių deimantų medžiagų lyderis) investuoja į informavimo ir bendradarbiavimo programų plėtrą, kad būtų nustatytos didelės vertės taikymo sritys, tačiau taikymo specifinis pritaikymas ir reguliavimo patvirtinimų procesas vis dar užtrunka.

Žvelgiant į ateitį, gamintojų, standartizavimo institucijų ir medžiagų tiekėjų kolektyvinės pastangos greičiausiai padės sumažinti šiuos kliuvinius. Tikimasi, kad besivystančios kvantinės magnetometrų technologijos, nuolatinis įrenginių kalibravimo automatizavimas ir modulinės platformos padės palengvinti sistemų integraciją. Nepaisant to, komercinio taikymo trajektorija iki 2025 metų ir vėliau priklausys nuo nuolatinės investicijų, tarpusavio sektorių partnerystėms ir kvantinės tiekimo grandžių brandinimo.

Rinkos prognozės: augimo prognozės 2025–2030 metais

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija – sritis, naudojanti kvantinius jutiklius, pavyzdžiui, SQUID (superlaidžiųjų kvantinės interferencijos prietaisų) ir naujų kvantinių magnetometrų – toliau pritraukia reikšmingą dėmesį mokslinėje, pramoninėje ir medicinos srityse. Nuo 2025 metų prognozuojama, kad rinka patirs tvirtą augimą, kurį skatins kvantinių jutiklių miniatiūrizavimo pažanga, patobulintos kriogeninės technologijos ir didėjanti paklausa ultra jautriems magnetinių laukų matavimams.

Dabartiniai pramonės lyderiai, įskaitant Magnicon ir STAR Cryoelectronics, plečia savo produktų asortimentą, kad atitiktų biomagnetizmo (pavyzdžiui, magnetoencefalografijos), medžiagų analizės ir neardomo vertinimo taikymo sritis. Pavyzdžiui, Magnicon pranešė apie naujų integruotų SQUID sistemų kūrimą, skirtų masteliui ir kelių kanalų veikimui, orientuotą tiek į tyrimus, tiek į medicininio vaizdavimo rinkas. Tuo tarpu STAR Cryoelectronics aktyviai gerina savo SQUID elektronikos ir jutiklių modulių prieinamumą pasaulinėms tyrimų institucijoms, palaikydama plėtros tendenciją.

Regioniniu požiūriu, Šiaurės Amerika ir Europa tikisi išlikti pirmaujančiose pozicijose, remiamos tvarių investicijų kvantinėms technologijoms ir bendradarbiavimui tarp akademijos ir pramonės. Europos Sąjungos Kvantinė Flagman programma ir vyriausybių remiamos programos Jungtinėse Valstijose tikrai paskatins tolesnes R&D ir komercinimo galimybes. Pagrindinės mokslinių tyrimų institucijos, tokios kaip Nacionalinis standartų ir technologijų institutas ir Paul Scherrer institutas, turės svarbų vaidmenį tobulinant srauto matavimo aparatus ir kalibravimo standartus.

Rinkos plėtra taip pat tikimasi Azijos ir Ramiojo vandenyno regione, kur tokios įmonės kaip Tamagawa Seiki Co., Ltd. didina savo įsitraukimą į precizinę magnetometriją aviacinėje pramonėje ir gynybos srityje. Kambario temperatūros kvantinių jutiklių plėtra, paskirta bendradarbiavimo projektams, dalyvaujantiems pramonėje ir universiteto išvestinėse iniciatyvose, tikimasi sumažins operacines barjerus ir atvers naujas rinkas geofizinių tyrimų ir pramoninio stebėjimo srityje iki 2027–2028 metų.

Žvelgiant į 2030 metus, kvantinės magnetinės srauto matavimo rinka prognozuojama augti sveika tempu, su sudėtinio metinio augimo rodikliu (CAGR) aukštų vienženklų skaičiais. Ši prognozė paremta nuolatiniu kvantinių jutiklių integravimu į naujos kartos diagnostikos sistemas, plėtros į besiformuojančias ekonomikas ir nuolatinio siekio didesnio jautrumo bei vartotojui draugiškų instrumentų. Strateginiai partnerystės tarp gamintojų ir galutinių vartotojų greičiausiai paspartins technologijų perkėlimą ir komercinį įgyvendinimą per sektorius.

Vizija 2030: ateities perspektyvos ir trikdoma potencialas magnetiniame jutiklyje

Kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija, pasinaudojanti kvantiniais reiškiniais, tokiais kaip superlaidumas ir susijungimas, yra pasiruošusi transformuoti magnetinių jutiklių technologijų peizažą 2030 metais. 2025 metais šioje srityje buvo pastebėti greiti pažanga essvarbu prisitaikantiems kvantiniams kompiuteriams, biomedicininiam vaizdavimui ir geofiziniams tyrimams. Superlaidžiojo kvantinio trikdžio prietaisai (SQUID) – vieni iš labiausiai išvystytų kvantinės magnetinės srauto matavimo prietaisų – pasiekė nepaprastą jautrumą, aptikdami magnetinius laukus, tokiais silpnais kaip femtoteslos. Naujovės orientuojasi į miniatiūrizaciją, integraciją ir veikimą didesnėmis temperatūromis, kad padidintų praktines programas.

Svarbūs gamintojai, tokie kaip Zurich Instruments ir MAGNICON, sukūrė naujos kartos SQUID sistemas, turinčius išplėstą pralaidumą, mažesnius triukšmo lygius ir patobulintas vartotojų sąsajas. Šie patobulinimai leidžia naujas taikymo sritis, pradedant neinvaziniam smegenų vaizdavimui (magnetoencefalografija) ir baigiant medžiagų charakterizavimu nanoskalėje. Vienu metu, azoto-vakanso (NV) centrai deimante – tvirta kvantinė jutiklių sistema – sparčiai tobulėja. Tokios įmonės kaip Qnami komercinasi NV deimantinių magnetometrų, turinčių vieno spin’o jautrumą, atveria galimybes kvantiniam magnetiniam mikroskopijai tiek pramoniniuose, tiek tyrimų aplinkose.

Be nustatytų platformų, kylančios startuoliai ir iniciatyvos tiria hibridinius kvantinius jutiklius, kurie sujungia srauto matavimą su kitomis modalumais, įskaitant elektrinį lauką, temperatūrą ir gravitacijos matavimus. Element Six kuria sukonstruotas deimantų medžiagas, kad optimizuotų NV centro veikimą daugialypiams kvantiniams jutikliams. Europos kvantiniai signalai ir nacionalinės agentūros, kaip Nacionalinis standartų ir technologijų institutas (NIST), investuoja į pagrindinius tyrimus, kad įdiegtų patikimą, didelio mastelio kvantinę magnetinę srauto matavimo technologiją.

Žvelgiant į 2030 metus, kvantinės magnetinės srauto matavimo trikdoma potencialas glūdi nepaprastame jautrumo ir erdvinio raiškumo pasiekimu aplinkose, kuriose anksčiau nebuvo prieinamų klasikiniams jutikliams. Tikėtini proveržiai apima kambario temperatūros kvantinį magnetinį vaizdavimą, on-chip integraciją kvantinių kompiuterių diagnostikai ir nešiojamuosius prietaisus medicininės diagnostikos ir saugumo srityje. Kvantinės inžinerijos, kriogenikos ir puslaidininkių gamybos suvienijimas, tikimasi, sumažins kaštus ir leis platesnę priėmimą. Pramonės žemėlapiai rodo, kad iki šio dešimtmečio pabaigos kvantinė magnetinė srauto matavimo technologija taps naujų standartų navigacijoje, biomagnetinėse diagnostikuose ir medžiagų atradimuose, stiprinant jos vaidmenį kaip pagrindinę technologiją kvantinėje jutiklių revoliucijoje.

Šaltiniai ir nuorodos

Quantum Sensing Technology – Unlocking New Dimensions | Bosch Future Insights

Watch this video on YouTube.

Kvantinė magnetinė fluksometrija pasiruošusi revoliucionuoti jutiklių technologiją: 2025–2030 metų proveržiai atskleisti

ByQuinn Parker